觀點投書:中國向光刻機急起直追

2020-12-22 06:10

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2. 成本 〔性價比大為提高〕: 傳統上應利用越短的光波,以獲得更高的分辨力,並用增加成像系統數值孔徑 (Imaging System Numerical Aperture) 等方式,來改進光刻機能力,其問題不僅在技術上難度極高,裝備成本也非常昂貴,例如ASML第五代光刻機,使用更短波長13.5 nm 極紫外光 (EUV, External Ultraviolet) 液浸曝光 (Immersion Exposure),在液體內傳遞光線,而不是類似攝影的空氣傳遞,從而實現14 nm、10 nm及7 nm 芯片製程的生產,以應對大量智慧型手機奈米低、功能高、體積小的需求,但細微芯片並不一定適用於車載、高鐵、飛機、軍事、宇宙…之中,因該類芯片更應考慮可靠、安全、耐用及依用途而對應的設計,這就是斷晶禁令迫使華為手機首當其衝,但未必能讓其它行業即刻受創的原因。一部EUV光刻機售價美元1億,台積電擁有ASML EUV半數以上裝備,並達成整個半導體產業累計共60% 的EUV晶圓產量,英特爾、台積電、三星、飛利浦等都是ASML的股東,一般認為若無EUV的裝備,要挑戰7或更小nm的先進製程幾乎不可能,然而中科院光電所研發的光刻機使用波長更長的普通紫外光,卻有望實現分辨能力更高的光刻技術。

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3. 突破 〔打破美國禁令的牽制〕: 超分辨光刻機的實施,將打破國外在高端光刻機領域的壟斷,為奈米光學加工貢獻了跳躍式的解決方案,也是新一代的信息技術,在新材料、生物、醫療等戰略領域居多席之地,為基礎前沿和國防安全提供了核心技術保障,分辨力的指標是屬於國外禁令的範疇之內,因此成就了打破國外禁制的利器,並成為新一代光刻機集成芯片的研製領域,甚至有可能彎道超車趕到前面。

中國科學院(取自維基百科)
芯片製造是一門龐大的產業結構,目前中科院光電所的光刻機尚有其局限。圖為中國科學院。(取自維基百科)

4. 局限 〔謙卑地努力研發才是真道理〕: 但要有自知之明,這並不意味中國芯片製造即刻就能突飛猛進,因為芯片製造是一門龐大的產業結構,目前中科院光電所的光刻機尚有其局限,此裝備已包含一系列奈米功能器件,具有大口徑薄膜鏡 (Pellicle Mirror)、超導奈米線單光子 (Single Photon) 探測器、切倫科夫輻射 (Cherenkov Radiation) 器件、生化傳感 (Biochemical Sensor) 芯片、超表面成像器件 (Meta-surface Imager) …等,驗證了該裝備奈米功能器件加工的能力與水平,其主要仍是光學領域的器件,以目前的能力只能做週期的線條和點陣 (Dot matrix),尚無法做複雜的IC需求圖形,短期內不能像ASML的技術那樣,應用於IC的製造,但長期來看具有取得更重要突破的能耐。

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