比起理論科學(xué)上的突破，產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展更為重要。

無(wú)法制造邏輯、存儲(chǔ)等高端芯片，是中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展長(zhǎng)期以來(lái)難以解決的痛點(diǎn)。這背后，EUV光刻機(jī)的缺失，是中國(guó)芯片制造無(wú)法進(jìn)一步升級(jí)的掣肘。

近日，一只來(lái)自清華大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一篇有關(guān)EUV光源的研究成果，而EUV光源正是EUV光刻機(jī)的核心基礎(chǔ)。

這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)也給中國(guó)自研光刻機(jī)帶來(lái)了技術(shù)上支持。

穩(wěn)態(tài)微聚束，EUV光源的全新方案

EUV到底是什么東西？

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)EUV是紫外線中波段處于（10nm~100nm）的短波紫外線，而光刻機(jī)工藝中通常定義在10~15nm紫外線。

EUV光刻機(jī)可以用波長(zhǎng)只有頭發(fā)直徑一萬(wàn)分之一的極紫外光，在晶圓上“雕刻”出電路，最后造出包含上百億個(gè)晶體管的芯片。波長(zhǎng)越短，光刻的刀也越鋒利，但與此同時(shí)對(duì)精度的要求也更高。

據(jù)清華大學(xué)官網(wǎng)發(fā)布的消息，清華大學(xué)工程物理系教授唐傳祥研究組與“亥姆霍茲柏林材料與能源研究中心”，以及“德國(guó)聯(lián)邦物理技術(shù)研究院”組成的合作團(tuán)隊(duì)在《Nature》雜志上刊發(fā)了題為《穩(wěn)態(tài)微聚束原理的實(shí)驗(yàn)演示》的研究論文。

該論文里，研究團(tuán)隊(duì)報(bào)告了一種新型粒子——“穩(wěn)態(tài)微聚束”（Steady-state microbunching，SSMB），并進(jìn)行了原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)利用波長(zhǎng)1064nm的激光,操控位于儲(chǔ)存環(huán)內(nèi)的電子束，電子束在繞環(huán)一整圈（周長(zhǎng)48米）后形成了精細(xì)的微結(jié)構(gòu)，即“穩(wěn)態(tài)微聚束”。

通過(guò)探測(cè)輻射，研究團(tuán)隊(duì)驗(yàn)證了微聚束的形成，隨后又驗(yàn)證了SSMB的工作機(jī)理。該粒子可以獲得光刻機(jī)所需要的極紫外（EUV）波段，這為大功率EUV光源的突破提供全新的解決思路。

因此，《Nature》評(píng)閱人對(duì)這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)成果給予了高度評(píng)價(jià)，認(rèn)為該項(xiàng)研究展示了一種新的方法論，這必將引起粒子加速器和同步輻射領(lǐng)域的興趣。

EUV光刻機(jī)，中國(guó)造芯繞不過(guò)的坎

正如前文所說(shuō)，光刻機(jī)承擔(dān)著芯片制造中最為復(fù)雜和關(guān)鍵的制作工藝步驟，是高端芯片生產(chǎn)中不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備之一，其中7nm以下的先進(jìn)制程必須用到EUV光刻機(jī)。如果沒(méi)有EUV光刻機(jī)，那個(gè)國(guó)產(chǎn)芯片制程只能止步7nm。

以中芯國(guó)際為例，目前中芯國(guó)際的14nm工藝芯片已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，12nm工藝也已相對(duì)成熟。但受限于沒(méi)有EUV光刻機(jī)，7nm工藝始終無(wú)法開(kāi)展生產(chǎn)。

想要有所突破，必須購(gòu)得最高規(guī)格的EUV光刻機(jī)。而荷蘭ASML公司是目前全球唯一能夠量產(chǎn)EUV光刻機(jī)的廠商。

就是這么一臺(tái)設(shè)備，一臺(tái)需要10萬(wàn)個(gè)零配件，其中光源的設(shè)計(jì)和專(zhuān)利都是美國(guó)獨(dú)有，光刻機(jī)光源部分20%的核心部件全世界也只有美國(guó)能夠生產(chǎn)。一臺(tái)價(jià)值高達(dá)7億人民幣，而且一年產(chǎn)量只有幾十臺(tái)，且有限供應(yīng)給三星、臺(tái)積電等大客戶。

國(guó)內(nèi)廠商想購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)，太難。

目前，中國(guó)本土的光刻機(jī)制造商上海微電子已經(jīng)成功研制出了22nm級(jí)別的光刻機(jī)，但22nm遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前的高端芯片生產(chǎn)要求。

解決光刻難題，完善產(chǎn)業(yè)更為重要

作為國(guó)內(nèi)科研的中堅(jiān)力量，清華大學(xué)也肩負(fù)著攻克“卡脖子”的重?fù)?dān)。這一次在理論科學(xué)上的突破，給國(guó)內(nèi)光刻機(jī)的發(fā)展帶來(lái)了新的思路。

但從理論走向?qū)嵨?，依然要走漫長(zhǎng)的道路，只有產(chǎn)業(yè)鏈上下游的配合，才能獲得真正成功。

早前，中科院就曾宣布開(kāi)展“率先行動(dòng)”計(jì)劃，集中全院力量聚焦國(guó)家最關(guān)注的重大領(lǐng)域攻關(guān)，這其中就包括了光刻機(jī)。除中科院外，華為等廠商也加速研發(fā)突破光刻機(jī)等技術(shù)，僅華為就計(jì)劃在2年內(nèi)投入80億美元，要在光刻機(jī)技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)突破。

但以國(guó)內(nèi)目前薄弱的基礎(chǔ)，短期內(nèi)攻克EUV設(shè)備并不現(xiàn)實(shí)，畢竟EUV光刻機(jī)是整套光刻體系中最困難的一塊。中國(guó)要推進(jìn)完整的光刻工業(yè)體系的發(fā)展，只能采取從低到高的策略，比如193nm深紫外ArF干式光刻機(jī)、浸沒(méi)式光刻機(jī)，以及周邊設(shè)備材料等。

在克服EUV光源等因素的影響以外，電能巨大消耗、挑選合適的光刻膠、高昂的資金成本都是EUV光刻機(jī)需要面對(duì)的問(wèn)題。

因此，相比于EUV光刻機(jī)，國(guó)內(nèi)廠商更應(yīng)該在DUV光刻機(jī)站住腳跟，從周邊設(shè)備與材料切入，逐步解決產(chǎn)業(yè)中存在的問(wèn)題，把產(chǎn)業(yè)做扎實(shí)，最終才能完成光刻機(jī)的發(fā)展。

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