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《传华为要自研光刻机？》

  • 来源专题：光电情报网信息监测服务平台
  • 编译者： husisi
  • 发布时间：2020-07-27

  • 近日有消息称，“华为太难了，拥有最强的国产芯片设计团队海思还不行，还要琢磨研究光刻相关技术...国内产业链在这些方面帮不上华为，华为只能自己来了！”

    该爆料者还表示，希望华为能够找到顶尖领域的人才，早日攻克芯片问题。

    从这条微博附上的招聘截图来看，华为招聘“光刻工艺工程师”要求全职、不限经验，工作地点在东莞松山湖。不过截图上没有显示该职位的工资等信息。

    无巧不成书，其实华为早在4年前已经申请了一项关于光刻设备的专利。

    该专利于2016年9月9日在中国专利局申请，申请人是华为技术有限公司，发明人为弗洛里安•朗诺斯。换言之，华为早在4年前就开始着手光刻机产业的相关研发。

    华为在专利文档中表示，本发明实施提供了一种光刻设备和光刻系统， 通过使用光开关和至少两个光子器件在基材表面形成干涉图案，可以避免平移基材，从而提高了光刻处理的效率和干涉图案的精确度。

    据悉，当前光刻设备通过单个聚焦透镜形成干涉图案，当需要在较大的基材表面上制备周期性图案时，需要通过平移步进装置平移承载基材的支架并需要复杂的对准步骤， 由于平移步进装置价格昂贵且精确度不高， 现有的光刻设备存在处理效率较低以及形成的图案精确度不高的问题。

    目前有关于华为自研光刻机的进度尚不明确，后续发展有待进一步观察。

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    • 来源专题：光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者：husisi
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    • 比起理论科学上的突破，产业链的发展更为重要。 无法制造逻辑、存储等高端芯片，是中国半导体行业发展长期以来难以解决的痛点。这背后，EUV光刻机的缺失，是中国芯片制造无法进一步升级的掣肘。 近日，一只来自清华大学的科研团队发表了一篇有关EUV光源的研究成果，而EUV光源正是EUV光刻机的核心基础。 这项发现也给中国自研光刻机带来了技术上支持。 稳态微聚束，EUV光源的全新方案 EUV到底是什么东西？ 简单来说EUV是紫外线中波段处于（10nm~100nm）的短波紫外线，而光刻机工艺中通常定义在10~15nm紫外线。 EUV光刻机可以用波长只有头发直径一万分之一的极紫外光，在晶圆上“雕刻”出电路，最后造出包含上百亿个晶体管的芯片。波长越短，光刻的刀也越锋利，但与此同时对精度的要求也更高。 据清华大学官网发布的消息，清华大学工程物理系教授唐传祥研究组与“亥姆霍兹柏林材料与能源研究中心”，以及“德国联邦物理技术研究院”组成的合作团队在《Nature》杂志上刊发了题为《稳态微聚束原理的实验演示》的研究论文。 该论文里，研究团队报告了一种新型粒子——“稳态微聚束”（Steady-state microbunching，SSMB），并进行了原理验证实验。 实验中，研究团队利用波长1064nm的激光，操控位于储存环内的电子束，电子束在绕环一整圈（周长48米）后形成了精细的微结构，即“稳态微聚束”。 通过探测辐射，研究团队验证了微聚束的形成，随后又验证了SSMB的工作机理。该粒子可以获得光刻机所需要的极紫外（EUV）波段，这为大功率EUV光源的突破提供全新的解决思路。 因此，《Nature》评阅人对这项实验成果给予了高度评价，认为该项研究展示了一种新的方法论，这必将引起粒子加速器和同步辐射领域的兴趣。 EUV光刻机，中国造芯绕不过的坎 正如前文所说，光刻机承担着芯片制造中最为复杂和关键的制作工艺步骤，是高端芯片生产中不可或缺的关键设备之一，其中7nm以下的先进制程必须用到EUV光刻机。如果没有EUV光刻机，国产芯片制程只能止步7nm。 以中芯国际为例，目前中芯国际的14nm工艺芯片已经实现量产，12nm工艺也已相对成熟。但受限于没有EUV光刻机，7nm工艺始终无法开展生产。 想要有所突破，必须购得最高规格的EUV光刻机。而荷兰ASML公司是目前全球唯一能够量产EUV光刻机的厂商。 就是这么一台设备，需要10万个零配件，其中光源的设计和专利都是美国独有，光刻机光源部分20%的核心部件全世界也只有美国能够生产。一台光刻机价值高达7亿人民币，年产量只有几十台，且有限供应给三星、台积电等大客户。 国内芯片厂商想购买一台，太难。 目前，中国本土的光刻机制造商上海微电子已经成功研制出了22nm级别的光刻机，但22nm远不能满足当前的高端芯片生产要求。 解决光刻难题，完善产业更为重要 作为国内科研的中坚力量，清华大学也肩负着攻克“卡脖子”的重担。这一次在理论科学上的突破，给国内光刻机的发展带来了新的思路。 但从理论走向实物，依然要走漫长的道路，只有产业链上下游的配合，才能获得真正成功。 早前，中国科学院就曾宣布开展“率先行动”计划，集中全院力量聚焦国家最关注的重大领域攻关，这其中就包括了光刻机。除中国科学院外，华为等厂商也加速研发突破光刻机等技术，仅华为就计划在2年内投入80亿美元，要在光刻机技术方面实现突破。 但以国内目前薄弱的基础，短期内攻克EUV设备并不现实，毕竟EUV光刻机是整套光刻体系中最困难的一块。中国要推进完整的光刻工业体系的发展，只能采取从低到高的策略，比如193nm深紫外ArF干式光刻机、浸没式光刻机，以及周边设备材料等。 在克服EUV光源等因素的影响以外，电能巨大消耗、挑选合适的光刻胶、高昂的资金成本都是EUV光刻机需要面对的问题。 因此，相比于EUV光刻机，国内厂商更应该在DUV光刻机站住脚跟，从周边设备与材料切入，逐步解决产业中存在的问题，把产业做扎实，最终才能完成光刻机的发展。
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  • 《IMEC:1nm需要的光刻机》
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    • 编译者：shenxiang
    • 发布时间：2020-12-01
    • 比利时的独立半导体高科技研究机构——imec每年都会在东京举办“imec Technology Forum(ITF) Japan”，并介绍他们的年度研发成果，今年考虑到新冠肺炎的蔓延，于11月18日在线举行。 此次“imec Technology Forum(ITF) Japan”会议上，imec的CEO兼总裁Luc Van den hove先生做了主题演讲并介绍了imec的整体研究内容，并强调“摩尔定律不会总结”，imec通过与ASML通力合作研发并实现新一代高解析度EUV曝光技术（高NA EUV Lithography），促使摩尔定律继续发挥作用，且即使工艺微缩化达到1纳米后，摩尔定律也会继续存在。 不仅是日本半导体企业，其他很多半导体企业也都认为“摩尔定律已经终结”、“成本高、收益低”，因此相继放弃研发工艺的微缩化，imec始终提倡为摩尔定律续命，因此是当下全球最尖端的微缩化研究机构。 日本的曝光设备厂家也在研发阶段放弃了EUV曝光技术（这对实现超微缩化是必须的），而imec和ASML合作拿公司的命运做赌注，时至今日一直在研发。 Imec公布了1纳米以后的逻辑半元件的技术蓝图 Imec在ITF Japan 2020上公布了3纳米、2纳米、1.5纳米以及1纳米及后续的逻辑元件的技术蓝图。 Imec的逻辑元件的微缩化技术蓝图。（图片出自：ITF Japan 2020上的演讲资料） 第一行的技术节点（Node）名下面记录的PP为Poly-silicon排线的中心跨距（Pitch，nm），MP为金属排线的中心跨距（Pitch，nm）。此处，我们需要注意的是，以往的技术节点指的是最小加工尺寸、栅极（Gate）的长度，如今不再指某个特定场所的物理长度，而是一个符号。 此处的展示的采用了BPR、CFET、2D材料的沟槽（Channel）结构以及材料已经在别处的演讲中提及。 EUV的高NA化对于进一步实现微缩化至关重要 TSMC和三星电子从7纳米开始在一部分工程中导入了NA=0.33的EUV曝光设备，也逐步在5纳米工艺中导入，据说，2纳米以后的超微缩工艺需要更高解析度的曝光设备、更高的NA化（NA=0.55）。 随着逻辑元件工艺微缩化的发展，EUV曝光设备的技术蓝图。（图片出自：ITF Japan 2020上的演讲资料） ASML已经完成了高NA EUV曝光设备的基本设计（即NXE：5000系列），预计在2022年前后实现商业化。这款新型设备由于光学方面实现了大型化，因此尺寸较大，据说可达到以往洁净室（Clean Room）的天花板。 现有的、用于量产的EUV曝光设备（NA=0.33，前图）和新一代的高NA EUV曝光设备（NA=0.55，后图）的尺寸的比较。（图片出自：ITF Japan 2020上的演讲资料） 一直以来，ASML都和imec以合作的形式研发光刻技术，为了推进采用了高NA EUV曝光设备的光刻工艺的研发，imec在公司内新设立了“IMEC-ASML HIGH NA EUV LAB”，以共同研发，且计划和材料厂家共同研发光掩模（Mask）、光刻胶（Resist）等材料。 最后，Van den hove先生表示未来会继续推进微缩化：“实现逻辑元件工艺微缩化的目的在于俗称的PPAC，即Power（功耗）的削减、Performance（电气性能）的提高、Area（空间面积）的缩小、Cost（成本）的削减。当微缩化从3纳米、2纳米、1.5纳米发展到1纳米以后，即发展到Sub-1纳米的时候，需要考虑的因素不仅是以上四项，还有环境（Environment）因素，希望未来继续发展适用于可持续发展社会的微缩化工艺。” 在工艺微缩化过程中，不仅重视以往的PPAC，还增加了E（环境），即PPAC-E。（图片出自：ITF Japan 2020上的演讲资料）
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