西湖大学的“冰刻机”靠谱吗?

光刻机是中国晶片制造业一大痛点,目前,在EUV光刻机赛道中,仅有ASML一个玩家。

然而,受到《瓦尔森协定》的约束,ASML无法向中国大陆出售EUV光刻机。可以说,光刻机的短缺狠狠卡住了中国晶片的脖子。

ASML光刻机

据杭州网报道,在芯片行业遭遇欧美企业卡脖子的困境下,浙江西湖大学另辟蹊径,研发了一种名叫“冰刻”的技术,其技术关键是把传统光刻过程中使用的光刻胶换成冰,这一还给我国芯片行业带来了广阔的想象空间。那么,我们弯道超车机会来了吗?如果该技术在应用中取得成功,我们或是不用苦等国外先进光刻机,也能制造出高水平的芯片,只是这项技术刚刚起步,不知道何时这一天才会到来。

浙江西湖大学另辟蹊径

西湖大学里有一支从事纳米光学研究的特殊团队,由著名学者仇旻领导,他们正在研发一种不同寻常的光刻技术。传统光刻技术中需要光刻胶的加入,而光刻胶的制造工艺则由国外垄断。涂抹光刻胶是光刻过程中的第一道工序,这一工序直接关系到最后芯片产出的良品率。大家可以把这一过程想象成在一块木板上涂抹胶水,木板的大小不能过小,否则胶水没法涂抹均匀,同时木板也不能有任何不平整的地方。

在种种限制之下,能制造优秀光刻胶的企业非常少,而我国的芯片企业刚刚起步,还无法和欧美制造商正面竞争。西湖大学的仇旻教授对如何突破这一限制有自己的想法,他希望能把光刻胶换成其他更具优势的物质,比如水凝结成的冰。光刻胶没有办法做到的事情,水都可以用极低的成本达成。在零下上百度的真空环境中,水会变成无定形的冰层。而水由于自身的特性可以包裹任何形状,任何大小的表面,并且不用担心涂抹不均匀的问题。

目前研究这一前沿技术的国家非常少,全球只有两个实验室正在推进这一方向的研究,除了我国的团队之外,还有一个丹麦团队正在研究该技术,可谓是冷门中的冷门。但是仇旻并没有因为这一方向的人少而感到焦虑,反而充满了占领这片技术空白的信息。他在八年前组建了自己的实验室,并且招收了一大批志同道合的博士生来协助自己。时间没有辜负他们的努力。他们已经造出了冰刻机的雏形。

仇旻实验室中的博士生们也个个身怀绝技,通过研发创新,为冰科技的落地作出了重大贡献。

外界对这一技术充满了憧憬,如果冰刻机能够顺利投入应用,意味着我们会摆脱对进口光刻机的依赖,美国所谓的禁令也就成了一张废纸。这的确是一个弯道超车的大好机会,可是我们也需要认识到,该技术才刚刚起步,距离成熟还有很远的距离,因此传统光刻技术的突破仍然不能放松。

中芯国际被列入黑名单

这一技术的研发是芯片行业中为数不多的好消息,此前另外一个噩耗传来,中芯国际被美国加入了实体清单,我国芯片产业再次遭遇重创。中芯国际对此坦言道,对于10nm以下精度更高的芯片研发来讲是一道坎,因为他们需要国外的光刻机等先进设备,才能继续研发精度更高的芯片,可现在美国却不愿意卖了。

光刻机已经成了目前芯片企业最为头疼的问题,尤其是极紫外光刻机更是可望而不可得,大家只能寻找不适用这种光刻机的制造芯片的办法。冰刻机就是被寄予厚望的方向之一,外界在时刻关注相关研究的进度,希望突破能快一点到来,毕竟芯片行业可是等不起了。总而言之,未来我国的芯片企业需要解决的困难还有很多,这研发之路只能慢慢走。

光刻机的替代品“冰刻机”?浙江西湖大学重大突破。

实际上“光刻”原理并不难,难的是上面的光刻胶很难清理,清理不干净就影响光刻机的精度。想要在这一方面精进需要时间,台积电之所以能走到现在这个高度是一步一个脚印慢慢走出来了的,而在芯片制造上落后的我们想要短时间内解决这个问题是不可能的。想要追赶上必须弯道超车,仇院长发现水蒸气在-130℃,会凝结成无定形冰,当电子束在做这层无定形冰上时,被打到的冰会“自行消失”。同时当温度升高,芯片表面这残留会自动消失,方便后续的操作,这样看来,“冰刻”比传统的方式更加方便。

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先不谈两种工艺的高低,优劣。关于这项研究的未来,相关人员也表示有可能这个研究到头来竹篮打水一场空,但也有可能取得重大的突破,让国产芯片可以打破美国的垄断。

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据了解,“冰刻2.0”的仪器一起已经制作出来了,但目前还无法投入使用。仇旻院长和他的大学团队,也还在进一步的提升冰刻技术。目前,他们已经在冰刻上研究了八年了,从六年前,冰刻的问世,到今天“冰刻2.0”的突破。可以看出,总有一些人在默默的为中国奉献。对于冰刻研究,希望能取的更多的成果,早日投入到使用中去,这样不用给外国人交钱,以后我们买手机也能便宜一点,不是么?

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冰刻技术能否绕开光刻机?

那么,冰刻技术有这么多优势,能否助力中国产晶片绕开光刻机呢?

答案是还不能,目前冰刻机还处在实验室阶段,距离商用道路漫漫。而且,冰刻机还有两大难题需要攻克。

第一,生产效率难提升。

冰刻机采用电子束加工,需要逐帧对及晶圆表面进行雕刻。与光刻机相比,在效率上有明显的落后。

第二,确保雕刻精度难题。

冰刻机工作原理听起来虽然简单,但实际操作起来却有许多棘手难题,忽略任何一个小细节,都会对雕刻的精度产生影响。仅注入水蒸气这一步,研究团队就进行了无数次试验。

因而,在冰刻机商业化这条道路上,还有些不少的阻碍需要解决。

最后

如今,全球仅有两家做冰刻的实验室,其中一家便在西湖大学。没有前人经验作为指导,冰刻机的研发只能摸着石头过河,十分艰难。这注定是一条孤独的道路,而且前路冰刻机前路究竟如何,还是一片未知。

即便如此,仇旻仍对冰刻技术抱有极大热情,他表示这是项令人激动的新技术。他认为,冰刻技术将解决光刻无法解决的难题,并开辟出全新的科学交叉和研究方向。冰刻机的前路究竟如何,就让我们拭目以待。

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