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俄自研EUV光刻機(jī)，打破ASML壟斷，走出了一條新路

光刻機(jī)阿斯麥爾

俄自研EUV光刻機(jī)，打破ASML壟斷，走出了一條新路

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文/王新喜
近日據(jù)芯智訊報(bào)道 ， 俄羅斯自研出EUV光刻機(jī) 。 這一重大突破或?qū)⒋蚱艫SML在該領(lǐng)域的技術(shù)壟斷 ， 為全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)帶來新的變革 。

EUV光刻機(jī)是制造先進(jìn)芯片的關(guān)鍵設(shè)備 ， 制造 EUV 光刻機(jī)的技術(shù)難度令人難以置信 ， 全球還沒有任何一個(gè)國家能單獨(dú)造出EUV光刻機(jī) ， 即使是最先開始這場競賽的美國和日本、德國也無法將其 EUV 計(jì)劃轉(zhuǎn)化為具有競爭力的產(chǎn)品 ， 并且僅限于為 ASML 提供單個(gè)組件 。
但正是因?yàn)檫@些國家的關(guān)鍵技術(shù)組合 ， 讓ASML高端EUV光刻機(jī)非常難以顛覆與超越 。 首先EUV制造所需的體積小 ， 功率高且穩(wěn)定極紫外線光源 ， 這點(diǎn)一直是美國Cymer公司掌握著成熟技術(shù) ， 其他國家都是向其采購的 。
我國氟化氬光刻機(jī)使用波長為193納米的光源 ， 而荷蘭ASML的EUV光刻機(jī)使用波長為13.5納米的光源 ， 比DUV的光源要短14倍以上 ， 其提供者就是美國Cymer公司 ， 這是EUV光刻機(jī)的關(guān)鍵科技 。
第二反射鏡面 ， 只有用高精度和高光滑度的鏡片才能聚焦和校準(zhǔn)光線 ， 從而光線才能精確無誤的照射在硅片上來畫出微小圖案 。 目前能夠達(dá)到光刻機(jī)要求的鏡片標(biāo)準(zhǔn)的廠商也在德國 。

另外像是芯片上用的復(fù)合材料 ， 光刻膠 ， 高純度化學(xué)品也多數(shù)都是日本專利 。
另外 ， EUV光刻機(jī)鏡頭精度要比DUV高很多 。 據(jù)說把這個(gè)鏡頭總面積放大到德國一樣大小 ， 誤差也不超過過1毫米 。
因此 ， 目前全球僅有少數(shù)幾家公司能夠掌握光刻機(jī)技術(shù) ， 而ASML將這些技術(shù)轉(zhuǎn)化到自身產(chǎn)品的集大成者 ， 這也使得ASML在EUV光刻機(jī)領(lǐng)域占據(jù)著絕對的優(yōu)勢 ， 7nm以下高端芯片所需要的EUV光刻機(jī) ， 全世界只有ASML有 ， ASML全球市場份額接近100% 。

這也使得俄羅斯等國家在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展上面臨著巨大的挑戰(zhàn) 。
然而俄羅斯科學(xué)家們憑借著頑強(qiáng)的毅力和卓越的創(chuàng)新能力 ， 成功突破了技術(shù)難關(guān)自研出了EUV光刻機(jī) ， 這些光刻機(jī)將采用波長為11.2nm的鐳射光源 ， 而非ASML 使用的標(biāo)準(zhǔn)13.5nm波長 。 因此 ， 新技術(shù)無法與現(xiàn)有EUV 基礎(chǔ)設(shè)施相容 ， 需要俄羅斯自行開發(fā)配套的曝光生態(tài)系統(tǒng) 。

為此 ， 俄羅斯將采用11.2nm的氙（xenon）基鐳射光源 ， 取代ASML 的基于激光轟擊金屬錫（tin）液滴產(chǎn)生EUV光源的系統(tǒng) 。 Chkhalo 表示 ， 11.2nm的波長能將分辨率提升約20% ， 不僅可以簡化設(shè)計(jì)并降低光學(xué)元件的成本 ， 還能呈現(xiàn)更精細(xì)的細(xì)節(jié) 。 此外 ， 該設(shè)計(jì)可減少光學(xué)元件的污染 ， 延長收集器和保護(hù)膜等關(guān)鍵零件的壽命 。

從俄羅斯的光刻機(jī)打造路徑來看 ， 它走了一條新路 ，
ASML卡住了全球芯片廠商的脖子 ， 大家都在想另外的路線 ， 而俄羅斯自研的EUV光刻機(jī)將具有更高的分辨率和更先進(jìn)的性能 ， 能夠制造出更加復(fù)雜和先進(jìn)的芯片 ， 這將有助于俄羅斯在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中取得更大的突破 ， 同時(shí)也將為全球芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供新的機(jī)遇 。
為什么俄羅斯有能力研發(fā)EUV光刻機(jī)？
這就要回到EUV光刻機(jī)的三大核心技術(shù)上——光源、投影物鏡、工件臺 。 其中最大的難點(diǎn)在于光源 ， 俄羅斯正是這一領(lǐng)域的佼佼者 。

事實(shí)上 ， 早在上世紀(jì)70年代 ， 當(dāng)時(shí)的蘇聯(lián)就已經(jīng)掌握了EUV照相光刻的技術(shù) ， 甚至荷蘭ASML研究EUV光刻機(jī)時(shí)就使用了俄方技術(shù) ， 比如早期研究的光源理論來自俄羅斯科學(xué)院 ， 同時(shí)俄羅斯向其提供了大量的光學(xué)器件 。
在蘇聯(lián)解體后 ， 俄羅斯的科學(xué)家們也沒有放棄這項(xiàng)技術(shù) ， 而是一直在默默耕耘 ， 為\"EUV光刻機(jī)\"的關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)做出了重要貢獻(xiàn) 。 國際光源三巨頭之一就是俄羅斯的圣光機(jī) 。
此外 ， 俄羅斯科學(xué)院的微結(jié)構(gòu)物理研究所還為荷蘭開發(fā)了多層鏡制造技術(shù) ， 這在當(dāng)時(shí)算得上是一個(gè)了不起的成就 。
因此 ， 從歷史積累來看 ， 俄羅斯自研EUV光刻機(jī)是有技術(shù)積累與基礎(chǔ)的 ， 如今俄羅斯EUV光刻機(jī)路線的曝光 ， 無疑也是一件具有重大意義的事件 。
光刻機(jī)的研發(fā)需要數(shù)學(xué)家 ， 物理學(xué)家 ， 而俄羅斯一直以來也是理工科的強(qiáng)國 ， 特別是數(shù)學(xué) ， 物理學(xué) ， 化學(xué) ， 俄羅斯依托其在數(shù)學(xué)、高能激光、等離子體物理基礎(chǔ)研究上的積累 ， 在光刻機(jī)研發(fā)上選擇了一條頗具特色的新路 。
其高性能X射線光刻發(fā)展新概念 ， 沒有完全復(fù)制ASML的技術(shù)路線 ， 而是開發(fā)工作波長為11.2nm的新型光刻設(shè)備 ， 波長從 13.5nm 到 11.2nm ， 盡管兩者都屬于極紫外線光譜范圍 ， 但這一個(gè)細(xì)微的調(diào)整 ， 波長的變化帶來了深遠(yuǎn)的影響 ， 從反射鏡到涂層 ， 從光罩的設(shè)計(jì)到光阻劑的選擇 ， 所有關(guān)鍵的光學(xué)組件和材料都需要根據(jù)新波長進(jìn)行定制設(shè)計(jì)和優(yōu)化處理 。



由于傳統(tǒng)光刻技術(shù)需要使用定制光掩膜以獲取圖像（ASML 的 EUV 光刻機(jī)采用極紫外光） ， 而俄羅斯計(jì)劃自研的 EUV 光刻機(jī)無需光掩膜即可以直寫光刻 ， 因此無論是經(jīng)濟(jì)成本還是時(shí)間成本方面都更具優(yōu)勢 。
外媒報(bào)道中還提到 ， 俄羅斯自研光刻機(jī)還可使用硅基光阻劑 ， 預(yù)計(jì)能夠在較短波長下帶來更好的性能表現(xiàn) 。
這一成果不僅彰顯了俄羅斯在科技領(lǐng)域的實(shí)力 ， 也為全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入了新的活力與可能性 。
這意味著在ASML在EUV光刻機(jī)上 ， 將遭遇俄羅斯的挑戰(zhàn) ， 其無可取代的地位有可能被動搖 。

繞開ASML的EUV光刻機(jī)路線 ， 是全球多個(gè)國家都在做的事情 ， 包括日本與中國 ， 還在嘗試BLE電子束光刻技術(shù) ， X射線光刻技術(shù) ， 納米壓印技術(shù) 。 而俄羅斯其高性能X射線光刻發(fā)展新概念無疑走出了一條新路 。
從EUV光刻機(jī)技術(shù)突破 ， 可以看到俄羅斯科學(xué)研究與高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展 ， 似乎正煥發(fā)出新的氣象 ， 在光刻機(jī)、工業(yè)母機(jī)、關(guān)鍵軟件等領(lǐng)域 ， 其國產(chǎn)替代之路也在全面鋪開 ， 這對對全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響 。 某種程度上 ， 俄羅斯的路線繞開ASML技術(shù)壁壘和阻礙的新路子 ， 形成了光刻機(jī)研發(fā)新模式 。
破壞式技術(shù)的出現(xiàn) ， 往往是在延續(xù)性技術(shù)發(fā)展到頭或者開始封閉式發(fā)展的時(shí)候 。 未來3~5年 ， 打破EUV光刻機(jī)的壟斷 ， 俄羅斯或?qū)⒊蔀橐粋€(gè)不容忽視的角色 ， 也將在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中取得更多的輝煌成就 ， 我們拭目以待 。
【俄自研EUV光刻機(jī)，打破ASML壟斷，走出了一條新路】作者：王新喜 TMT資深評論人 本文未經(jīng)許可謝絕轉(zhuǎn)載

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