黑钢.384

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95后UP主“自制光刻机”火了的背后,是 —— 中国苦“芯”久矣!

2020-7-13 11:27:02 显示全部楼层
资料来源:知乎、大数据文摘、传感器技术等
物联网智库 整理发布
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导 读
中国苦“芯”久矣!中国慕“光刻机”亦久矣!如果我们真的在核心技术领域取得了重大进展,那确实值得大书特书,大力报道;但如果夸大其实,自我高潮,那只能是误导群众,贻笑大方。
面对美帝的接连制裁和打压,许多科技圈从业者现实中还没被鱼刺卡过喉咙,却已在精神上饱尝如鲠在喉的痛苦。
在众多“鱼刺”中,芯片无疑是扎得最深的那一根,而光刻机则是阻隔这根刺头被拔出的主要障碍之一。
在媒体的狂轰乱炸之下,即使从事的是和芯片八竿子打不着边儿的行业,恐怕也会对光刻机略知一二。简单来说,半导体芯片制造分为 IC 设计、 IC 制造、 IC 封测三大环节, 光刻作为 IC 制造的核心环节,其工作原理可以被理解为“萝卜雕花”,只不过是在硅片上雕,主要作用是将掩模版上的芯片电路图转移到硅片上。 由于光刻的工艺水平直接决定芯片的制程水平和性能水平,光刻成为 IC 制造中最复杂、最关键的工艺步骤, 光刻的核心设备——光刻机更是被誉为半导体工业皇冠上的明珠。
“得不到的永远在骚动”,因为太过渴望,和光刻机有关的任何风吹草动往往都会成为大新闻。就在前几天,有2则和光刻相关的消息呈现刷屏之势:其一是“ 中科院发布5nm激光光刻技术”,被部分媒体解读为“中国芯取得历史性突破”、“荷兰ASML将被我们取代(ASML笑笑表示不说话)”;其二是“ 95后本科生低成本DIY纳米级光刻机”,该名学生则被冠以“真正的后浪”、“中国芯片行业未来的希望”等称号。
诚然,中国苦“芯”久矣!中国慕“光刻机”亦久矣!如果我们真的在核心技术领域取得了重大进展,那确实值得大书特书,大力报道;但如果夸大其实,自我高潮,那只能是误导群众,贻笑大方。
5nm激光光刻研究进展≠光刻机进展
近日,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员张子旸与国家纳米中心研究员刘前合作,在Nano Letters上发表了题为5 nm Nanogap Electrodes and Arrays by a Super-resolution Laser Lithography(DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c00978)的研究论文,报道了一种 新型5nm超高精度激光光刻加工方法。

为什么说是新型呢?因为荷兰ASML公司是全球唯一能生产EUV光刻机的公司,他们之前表态7nm以下工艺都需要EUV光刻机才行。 现在中科院苏州纳米所的团队开发了一种不需要使用EUV技术就可以制备出5nm特征线宽的激光光刻技术。
据悉,半导体光刻最重要的指标是光刻分辨率,它跟波长及数值孔径NA有关,波长越短、NA越大,光刻精度就越高,EUV光刻机就是从之前193nm波长变成了13.5nm波长的EUV极紫外光,而NA指标要看物镜系统,ASML在这方面靠的是德国蔡司的NA=0.33的物镜,下一代才回到NA=0.55的水平。
中科院苏州所联合国家纳米中心开展的这项研究有所不同,在无机钛膜光刻胶上,采用双激光束(波长为405 nm)交叠技术,通过精确控制能量密度及步长,实现了1/55衍射极限的突破(NA=0.9),达到了最小5nm的特征线宽。


此外,该研究使用了研究团队开发的具有完全知识产权的激光直写设备,利用激光与物质的非线性相互作用来提高加工分辨率,有别于传统的缩短激光波长或增大数值孔径的技术路径,打破了传统激光直写技术中受体材料为有机光刻胶的限制,可使用多种受体材料,扩展了激光直写的应用场景。
首先需要明确的是,中科院5nm光刻技术的成功,确实是值得肯定、鼓舞人心的好事情。但如果就此得出“中国已经弯道超车ASML”、“我们将取代荷兰的ASML光刻机”、“ASML的EUV光刻机将变成白菜价”之类的结论,那就是偷换概念、歪曲事实了。
一位业内人士强调:“该文章中并没有提到5nm是用于芯片制造,而是研究团队利用激光直写技术,实现了纳米狭缝电极阵列结构的规模生产。狭缝电极是光电子器件的基础元件,并非是集成电路。 能生产零件和能把复杂的电路功能融合,两者之间存在着很大的差距。这个类似中科院去年发表文章称,实现了2nm晶体管的设计,但被部分媒体说成了2nm芯片。虽然都是2nm,可是完全不是一个概念。”
另外,即使该技术未来可被用于芯片制造, 但实验室技术和工业量产之间也隔着十万八千里的距离。另一位业内人士表示:“中科院的5nm激光光刻技术目前仅仅局限于实验室小规模小批量的进行实验,不论是光刻的面积还是光刻的速度,都要比目前工业应用的光刻机弱很多,想要实现大规模批量的生产,要等到这项技术必须完全成熟了才有可能实现。至于这种5nm激光光刻技术什么时候能够实现量产,我们不得而知,但从光刻机研发的历史以及技术的晋级难度来看,这种光刻技术想要实现量产,我认为至少需要5年时间以上甚至更长。”
我国的光刻机为何难以突破,因为不仅仅是局限于激光光刻加工方法,还包括各种零部件的桎梏。 荷兰ASML公司CEO曾经表示,不担心把高端光刻机卖给中国,中国会因此复制出高端光刻机。因为ASML制造的高端光刻机涉及到很多精密零部件,其中90%都是对外采购的,这也使得光刻机很难被复制出来。像德国蔡司的光学镜头、美国的激光发生器等,就让ASML制造的光刻机,在光学技术上获得了世界领先。
只有认清现实,才能更好地脚踏实地。
低成本DIY纳米级光刻机可还行?
和中科院5nm激光光刻技术被大肆报道的差不多同一时期,一个95后本科生也在圈内火了~
援引媒体“ 大数据文摘”的报道:一位大连理工大学化工学院的Up主彭译锋,竟然凭着一张图纸给成功在家里搭建了纳米级光刻机,还成功光刻出~75微米(75000纳米)的孔径。
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令人感到吃惊的是,这位同学还在读本科,整个制造过程都是在一间超简陋的小书桌上完成的,全部数学演算全靠一张白板,所有的材料都堆放在桌上地上,简直就是“家居实验室模范”。

Up主地址如下:
彭同学在视频中表示,他制造光刻机的图纸来自自己西安电子科技大学的同学,图纸大概长下图这个样子。彭同学也正是凭借着这张图纸,完整复刻了整台纳米级光刻机。

他目前的研究成果花了大概半年自己琢磨出来的,最早的兴趣来自高中的时候,那个时候还没有视频和资料,但是他就是想自研芯片。
其实,这个事儿本来挺好,本科生自己DIY,对动手能力和工程能力都是极好的锻炼,学校也应该积极倡导。但坏就坏在这事儿被鼓吹过头,非得拿光刻机做新闻,就引起许多真正半导体行业从业者的不满了。
知乎网友Hellc质疑:“明明是个类光刻机的DIY设计,媒体为什么要重点突出光刻机?明明是微米为什么要强行说成纳米?”
知乎网友一倍速同样表示:“这个东西根本不是光刻机,而是一个激光雕刻工作台。光刻是不会直接在材料上腐蚀的。所谓光刻,正如字面意思所述,是去刻蚀,但是宾语不是硅片,而是光刻胶膜,是将光刻胶膜中的一部分变化,用特殊的化学试剂清洗时,被光照的部分和不被光照的部分。一个被溶解,一个不被溶解。这个步骤叫做显影,之后会用刻蚀液进行图案的刻蚀。也就是说在半导体工艺流程中,要想在一个片子上做图案,应该是光刻+显影+刻蚀。而报道中是光刻+显影,真的就拿光去刻了......”

结语
一个有意思的现象是,所有在这2篇相关报道下面提出质疑的人都无一例外的被或多或少的人喷了。大意是说“这个时候你还泼冷水,是不是中国人”;“键盘侠,你行你上啊”!
需要强调的是,很多人的质疑并不是针对中科院的技术和彭同学的行为本身,而是针对媒体为了博取噱头而故意“捧杀”的做法。希望自己的国家强大是人之常情,但过度的鼓吹只会让中国本就普及不好的微电子基本知识雪上加霜,也会造成舆论的混乱......
路漫漫其修远兮,我们依然要艰苦奋斗、上下求索。
引用资料:
1.《95后up主低成本DIY纳米级光刻机!一图纸一书桌研究半年,挑战芯片制造最难环节》,大数据文摘,笪洁琼
2.《中科院研发新型激光光刻技术:不用EUV 直击5nm》,传感器技术
3.《媒体称中科院实现5nm芯片光刻机,传到美国那里就是“笑话”》
4.知乎话题《如何看待‘本科生自制光刻机’这一报道?有哪些意义和局限性》

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追忆流年寻梦少年

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动手行为和能力值得称赞,是否光刻机疑问很多;和国外差距是不争的事实;靠一两个这种设备暂时改变不了现实;但这种研究会鼓舞人心、带来希望;媒体的胡乱定义有点讨厌。

海州.王

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海州.王 2020-7-15 09:20:30 显示全部楼层
中国在90年代被GPS摆了一道,然后花了20多年时间组件了自己的北斗导航;今年又在芯片上面开始卡中国脖子,我估计至少还得20年才能逐步追赶上西方的步伐。毕竟,芯片是一个行业,从一系列的制造设备、原材料、工业辅助软件等,不是一蹴而就的。诸位需要潜心专研,再用一代人的时间实现追赶和超越。

乖乖兔爸爸

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乖乖兔爸爸 2020-7-15 09:43:50 显示全部楼层
吓死我了, 刚开始想说:光刻机能做出来很容易,但是真正商用能盈利很困难。

后来看了一下内容,什么呀,这是哪跟哪呀!!
光刻机,是专有名词好不好呀。不要随便缩写。
这个小孩研究的是光雕机,什么冲击ASML呀

媒体胡说八道,也得讲基本法吧,咱们这里不是大美利坚!
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忆轻狂

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