#極紫外
【十五五】建立“中國的ASML”!北方華創等掌舵人聯名建議
近日,多位中國積體電路行業的領軍人物,包括中芯國際發起人之一王陽元院士、長江儲存董事長陳南翔、北方華創董事長趙晉榮、清華大學微電子所所長魏少軍等——聯合撰文《建構自主可控的積體電路產業體系》。文章中提出:在“十五五”期間,應通過整合機制,舉國之力集中力量解決極紫外光刻(EUV)等關鍵問題,建議創立“中國的ASML”。(圖源“科技導報”)No.1 從“各自為戰”到“團隊作戰”這份發表在《科技導報》上的文章,核心觀點是當前中國積體電路產業已築牢國家安全底線,並在成熟工藝領域(28nm及以上)佔據全球約33%的產能,具備了參與國際競爭的基礎。但面對美國在EDA軟體、高端裝置和材料上的“三張牌”,以及與國際巨頭懸殊的投資力度(如文章對比,國家大基金三期合計約967億美元,接近英特爾、三星、台積電三家一年資本支出的總和),單靠企業分散突圍難以為繼。因此,文章明確提出“舉國之力”不應該是口號,應建立在整合機制的基礎上,目標直指鍛造能與強手對壘的“頭部企業”。攻克核心瓶頸:將極紫外光刻(EUV)作為“十五五”必須解決的三大關鍵問題(另兩項是EDA和矽片)之首。文章指出,EUV光刻機有10萬個零部件,背後是5000家供應商的整合體系。中國在雷射光源、光學系統等單項技術上已有突破,關鍵在於如何像ASML那樣,通過統籌,將分散的成果高效整合為整機。創立創新模式:建議的核心是創立“中國的ASML”。這並非簡單複製一家公司,而是建立一種全新的“被整合者”機制,即由一家或幾家核心企業牽頭,統一調度資金和人才,跳出短期“名利”藩籬,實現產業鏈的垂直整合。(圖源“科技導報”)No.2 攀登產業頂峰的“施工圖”文章不僅指出了方向,還為未來五年的發展設定了具體、務實的量化目標:產業位勢:躋身全球積體電路產業強國前三名。自給率提升:國民經濟領域晶片自給率提高到80%,逐步減少中低端產品進口(復出口除外),夯實內循環市場。技術台階:夯實自主可控的28nm全產業鏈,穩定14nm生產,並初步完成全國產化的7nm生產線建設及試運行。基礎平台:建設最先進工藝能力的公共研發平台,為未來的新結構、新材料、新工藝提供驗證環境。原始創新:在基礎研究領域尋求引領性突破。這些目標顯示出一種清晰的“攀登策略”:紮穩中端(成熟工藝)的腳跟,同時集中力量攻克高端(先進工藝)的瓶頸,並以基礎研究佈局未來。編者觀察這篇聯名建議的本質,是行業領軍者基於現實差距和產業規律,提出的一份關於“如何集中力量辦大事”的路徑探討。它既不是盲目的樂觀,也不是悲觀的論調,而是一份冷靜的戰略建議書:通過頂層設計重塑整合機制,集中資源鍛造關鍵環節的“破局者”,用五到十年時間,在攀登全球半導體產業頂峰的征程中,紮紮實實地向上走好每一步。 (芯師爺)
EUV光刻:製造2奈米晶片的“極紫外之光”是怎麼來的?
你手裡的智慧型手機、筆記型電腦、甚至電動汽車,都有一個共同點。它們的“智慧”來自奈米級晶片。晶片越小,性能越強。要製造這種細如髮絲百分之一的線路,人類使用的是一種聽上去像科幻電影的技術:極紫外光刻(EUV Lithography)。這項技術的核心,是一種波長只有 13.5 奈米的特殊光,EUV光。比可見光短20倍,比X光長一點。但你知道嗎?這種光不僅看不見,還不能用透鏡聚焦,只能靠鏡子反射,而且必須在真空中運行。這究竟是為什麼?這束神秘的EUV光又是怎麼造出來的?讓我們一步一步揭開它的秘密。01什麼是EUV光?EUV,全稱是 Extreme Ultraviolet,中文叫“極紫外線”。它是電磁波譜中一種介於紫外線和X射線之間的光,波長為 13.5 奈米。這相當於人類頭髮直徑的約 1/5000。在光刻中,光的解析度(成像最小線寬)大致取決於它的波長。波長越短,就越能“照清楚”更小的結構。EUV 之所以重要,是因為它的短波長能突破以往193奈米ArF光刻的極限,實現2nm以下的晶片工藝。02EUV光從那兒來?你可能以為,只要造個短波長的雷射器就能搞定。但現實是:EUV波長太短,現有的傳統雷射器根本做不到。所以工程師們想出了一種非常野路子,但又極其巧妙的方案:用電漿體炸出來的光!工藝名稱:LPP(Laser Produced Plasma)基本原理是這樣的:1. 釋放一個微小的錫(Sn)液滴,直徑只有幾十微米;2. 用高功率CO₂雷射轟擊這個液滴,把它瞬間加熱到幾萬攝氏度;3. 錫在高溫下被電離,變成電漿體,發出強烈的電磁輻射;4. 這些輻射中有一小部分,恰好是13.5奈米波長的光;5. 通過多層反射鏡系統提取出這部分光,形成EUV光源。這種方法每秒鐘要產生5萬次小爆炸,極其精密複雜。03為什麼EUV光不能用透鏡聚焦?EUV 的另一個“脾氣”是:它根本不能穿透任何玻璃或透鏡。這是因為:EUV 光在接觸普通材料(玻璃、空氣)時,會被完全吸收;連最薄的石英窗都無法讓13.5nm的光穿過。更別說用透鏡聚焦了。EUV系統只能使用多層反射鏡;每個鏡子是由約40層不同折射率的材料(如鉬/矽)疊加而成;每面鏡子僅反射60-70%的能量;光路最多經過6~8個反射鏡,能量損失極大;所以光源必須非常強。04為什麼EUV光刻必須在真空中?很簡單,因為:空氣會把EUV光完全吸收。那怕幾毫米的空氣層,就能讓13.5nm的光徹底“消失”。所以整套EUV系統,從光源、掩模到晶圓,必須全程在高真空環境下運行,而且封閉系統中不能有一點塵埃。這也解釋了為什麼ASML製造EUV光刻機時,需要一個高達180噸的超大腔體,全封閉、抽成真空,並維持極高的潔淨度。05EUV光刻機到底有多難造?光源功率400W 以上(以前幾十瓦都困難)。光斑頻率5萬次/秒液滴轟擊。真空系統<10⁻⁶ Pa 高真空環境。鏡面精度表面誤差 <0.1nm。系統成本超過 1.5億美金製造周期,單台裝置裝配 + 偵錯 >1年全球能造這種機器的公司只有一家:荷蘭的 ASML,核心反射鏡由德國蔡司負責,幾乎沒有備選方案。06那為什麼要費這麼大勁搞EUV?總結下來有三點:1. 只有EUV能滿足2nm及以下的解析度需求;2. 相比多重曝光、浸沒光刻等老辦法,EUV更高效;3. 電晶體密度更高、能耗更低、晶片性能更強。儘管EUV初期投入巨大,但對於先進製程(7nm/5nm/3nm)而言,已是必選項而非“可選項”。07結語每一次晶片的躍遷,背後都是物理極限的突破。EUV光刻,堪稱現代工程的奇蹟。它將天文望遠鏡的光學、多次反射鏡的精度、電漿體的混沌控制、以及雷射與真空系統結合在一起,為我們打開了一扇製造未來晶片的大門。當你看到晶片從5nm進步到3nm,不只是數字的變化,那是整個人類光學、材料、熱控、電子工程協同努力的結晶。 (羅羅日記)