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90 汇集全球智慧打造工业精华

小说:智造英雄 作者:静静的延河 更新时间:2024/8/28 11:34:41

2023年6月长期负责推进集成电路制造“凤凰”专项的江河因为长期艰苦工作,积劳成疾过早去世。

江河的去世是一个巨大损失,但对于活着的战友来说,也同样是很大的激励和鞭策。

凤凰专项里最重要,也是处于最关键位置的是集成电路制造设备的研发和建造,而这些装备中处于中心地位的,那非光刻机莫属。

在这之前,依靠部分关键元器件进口,整体方案拥有自主知识产权,先解决国产替代,再逐步迭代的技术路线和发展计划,凤凰项目在短短数年之内解决了等效DUV光刻机的制造。

不过,DUV尽管可以使用各种包括多重对焦,多次曝光在内的各种工艺措施加以升级,从而实现7纳米甚至5纳米的芯片制造。但是,这背后的代价就是工艺繁琐,芯片良品率较低,制造出的芯片成本高,集成度没有继续提高的潜力。

要解决这个难题,在工业系统上有两个前进方向。

其中之一是多个芯片联合封装,虽然单一芯片集成度还是7纳米,但多个7纳米通过高技术封装,得到性能等效甚至超过3纳米的高水平芯片。

另一个方向,就是国际上已经存在的EUV光刻机,这方面阿斯美等国际大厂已经实现,被证明确实可行。

皇冠体育投注:半导体工业界决定两个方向同时发力,争取早日获得可以商用的技术。

作为凤凰DUV光刻机技术负责人,米向阳继续担负起EUV的突破任务。

要突破EUV,除了传统的工件台,控制系统之外,最重要的是三个关键子系统的研发。

这三个关键子系统分别是:激光光源,液滴发生器,反射镜。

EUV的技术诀窍是产生波长13.5纳米的极紫外光,要产生这样的极端光线,依靠的技术是使用特殊高能激光轰击大小为10微米的金属锡液滴,通过激光轰击,激发极紫外光线,也就是EUV。

但是,这种短波长的光线极度容易被一切物质所吸收。因此需要依靠一种在地球上高度罕见的元素—钌,使用钌元素以特殊工艺制作多层镀膜的反光镜,才能收集到光源激发出来的极紫外光线。

这套工作原理,决定了以上三个子系统,是首先必须攻克的。

遗憾的是,这三个系统涉及的技术,国内大部分处于空白阶段。

如果从头研究这些技术,虽然在花费资金和时间之后可以成功,但时间就是宝贵资源,而我们的工业界已经不能再长期等待了。

如何短时间获得突破?

答案很简单,站在巨人肩膀上。

不过,话说起来简单,做起来极度困难。

虽然国际大厂阿斯美只是一个系统集成商,但阿斯美使用的相关技术不是自己独占投资,就是签署了严格的商业保密协议,同时阿斯美和合作伙伴供应商的合同也是高度排他的。

显然,要和阿斯美的供应商合作,引进这些关键技术不但商业上不可能,实际也会被狠狠卡脖子。

此路不通!

怎么办?国际合作还能走通吗?

答案是肯定的,但合作的方向要改变,不再只瞄准传统国际科技强国和地区,将合作的目光放得更加长远,广阔。

在经过一番挑选之后,刘运平决定以兴华高科技全球合作计划的名义,向莫斯科科学界发出橄榄枝。

之所以这么做,是有着深刻逻辑的。

现在,让我们看看莫斯科科学城科学家在这方面的能耐吧。

首先是驱动激光,目前阿斯美所引领的主流架构是MOPA(主振荡器功率放大),通过对高重频、短脉冲的优质种子光逐级放大,最终形成数十千瓦的大功率输出。

德国企业通快(TRUMPF)无疑在MOPA架构上独步天下,其独家提供的EUV光刻机驱动激光器重达17吨,由45万个零部件组成,内部线束长度超过7公里,充分展现了什么叫做德国的工业精神和技术精华。

不过,除了德国之外,这个世界上在激光领域还有另一个重量级选手。

不要忘记,前苏是激光技术的重要发明者,在上个世纪的几十年里,前苏科学家在激光这个学科上贡献极多。

东欧激光科研重镇—圣彼得堡国立信息技术、机械学与光学研究型大学(圣光机),从振荡器、隔离器到放大器,圣光机在MOPA领域的基础研究依然保持着世界级水平。

虽然这些年因为经济因素,圣彼得堡方面没有大规模更新技术,但其掌握的技术功底仍然在。

再来看液滴锡发生器,由于其制造商Cymer位于北美本土,因此天然站在了形象塑造与传播的“高地”。在阿斯美的热门新书《聚焦》里,Cymer有着不成比例的“出镜率”,被写成了令EUV光刻机走向成功的最关键拼图。

但实际上,液滴锡发生器实用化也并非Cymer一家的功劳,这家北美公司在这个技术领域充其量只是最后的集成商。

不为人知的是,久负盛名的俄科学院光谱学研究所(ISAN)就与阿斯美有长期合作,在锡液滴发生器、预脉冲技术、光源污染防护上承接了大量该公司横向课题,时至今日,ISAN及其衍生的商业公司在EUV检测光源产品和等离子体建模上仍有相当强竞争力,与英特尔、台积电等厂商也依旧保持着联系。

最后来聊聊收集镜,这个形如一口炒锅的凹面镜原理一目了然,是用来聚拢EUV光,而其技术难点则在于,绝大部分物质对这个波段电磁波都存在强吸收作用,因此需要制备特殊的多层膜镜子,才能实现足够高反射率。

以目前实用化的多层钼硅钌镀膜为例,每层膜的厚度大概只有3-5个纳米,在大尺寸基底上镀膜误差要控制在单个原子量级,交替镀上数十层才能满足技术要求,其工艺难度可想而知。

在流行叙事模式里,EUV收集镜和采用同样技术的反射式物镜只有德国蔡司能够制造,这同样是一个明显的偏见,在欧洲多层膜科研领域,俄科学院微结构物理研究所(IPM)就堪称支柱力量,阿斯美早期EUV研究中,IPM为其提供了多种关键光学器件。

从以上资料可以看出,莫斯科方面在激光,反射镜等领域具有深厚功力,这种功力并非日韩厂商的那种表面应用技术,而是深厚内功。

传统上,俄科学界更多喜欢和欧美合作,但到了2023年,随着国际大背景的变化,那些与欧美的合作已经被迫中止。

虽然合作中止了,但科学家是人,科学家的家属也是人,他们需要吃饭,需要住房,需要汽车,这些都要钱。

技术没有输出,不转换为产品,就不会有收入。

也就是在这种背景条件下,刘运平等人发出橄榄枝很快获得回应。

上一次到莫斯科,刘运平还是在二十世纪的九十年代。那时候为了把兴华电子加工厂的游戏机卖出去,刘运平在许丽珊陪同下来莫斯科考察市场,并且在麻雀山第一次和李春秋相识。

时光荏苒,快三十年过去了,刘运平第二次站在莫斯科,站在麻雀山。

麻雀山的那间咖啡馆还在。刘运平请李春秋做翻译,与EUV以上关键领域的一些科学家代表见面,双方喝着咖啡,讨论具体合作方式。

如同一个空有内功,却不会任何实用招式的武术人士那样。俄科学家们却得是资金,缺的是转换技术的资源。

皇冠体育投注:是世界半导体产业发展最快的国家,有着充足的资金。资金和技术相结合,可以在短时间内出成果,出大成果。

很快,以上三个子系统研发就进入了实际阶段,相关科学家大量来到国内研发基地工作。

一时之间,这些研究基地内国际气氛浓厚。除了工作之外,生活区内经常可以听到这些技术专家空余时间朗读普希金诗篇,欣赏芭蕾舞和歌剧的景象。

EUV确实很难,但不是外星科技,皇冠体育投注:工业界集合世界智慧,短时间完全能够获得突破!

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