首先,澄清一點,清華並沒有自主研發光刻機。只是報告了一種新型粒子加速器光源 “穩態微聚束”(SSMB)的首個原理驗證實驗。清華物理學教授唐傳祥表示,基於SSMB的EUV光源有望解決自主研發光刻機中最核心的卡脖子難題。其次,SSMB技術適用於EUV光刻機的光源系統,這就為中國產EUV光刻機需要的光源提供了技術支撐。最後,回到題主的問題,最受益的自然是研發光刻機的單位。下面詳細瞭解一下。
根據清華大學工程物理系唐傳祥研究組與合作團隊在《自然》上發表的研究論文《穩態微聚束原理的實驗演示》中可以看到。SSMB工作原理就是利用一定波長的鐳射操控位於儲存環MLS內的電子束,使電子束繞環一整圈後形成精細的微結構,也即微聚束。然後,微聚束在鐳射波長及其高次諧波上輻射出高強度的窄頻寬相干光。
原理聽起來很簡單,但過程卻不簡單。首先需要將電子束送入一個環形加速器。而電子在這個環形加速器中執行時,加速器的磁場會讓電子在改變運動方向的同時,釋放同步輻射。而這個輻射會因為衰減而產生輻射阻尼。輻射阻尼會使電子振幅越來越小,這就讓電子束流的尺寸也變得原來越小。這個縮小的電子束流就是微聚束。微聚束的波長在鐳射波長範圍時,就會輻射出高強度的窄頻寬相關光。
在晶片製造領域,大家都知道光刻機是不可缺少的高精密核心裝備,晶片的製程工藝和光刻機的曝光解析度有很大關係,而光刻機的曝光解析度又和光源的波長息息相關。50多年來,光刻機企業都在不斷縮小光刻機光源的波長,現在ASML最先進的EUV光刻機採用的是13.5nm的極紫外光。它採用的是高能脈衝鐳射轟擊液態錫靶,形成等離子體然後產生波長13.5奈米的EUV光源,功率約250瓦。
眾所周知,5nm及以下的晶片必須要極紫外光的EUV光刻機才能完成。現在唐傳祥研究組研發的SSMB技術,可以透過穩態微聚束的電子流可以激發窄頻寬相關光。這個光源的波長可覆蓋從太赫茲到極紫外EUV波段。也就是說,它有可能成為EUV光刻機光源的新技術。
同時,基於SSMB技術的光源,擁有高功率、高 重頻、窄頻寬的特點。而這些特點也正是EUV光刻機希望提升的地方。EUV光刻機光源的功率越高,晶片燒錄速度就越快。光源波長越短,晶片工藝的奈米數可以做到越小。所以,SSMB可以為中國產EUV光刻機墊定技術基礎,為解決卡脖子問題又邁進了一步。但要真正獲得成功,還需要上下游產業鏈的配合。
既然SSMB的技術原理主要利好光刻機的光源,受益單位自然也就這些生產光刻機的企業。以下這些企業都是中國生產光刻機相關的企業。
雖然SSMB有利於這些企業,但是還需要時間將技術轉化生產力。
這次清華大學工程物理系唐傳祥研究組釋出的SSMB技術,是EUV光刻機領域的一個重大突破。為中國產EUV光刻機墊定了技術基礎,也為將來不被卡脖子掃平了一個障礙。
首先,澄清一點,清華並沒有自主研發光刻機。只是報告了一種新型粒子加速器光源 “穩態微聚束”(SSMB)的首個原理驗證實驗。清華物理學教授唐傳祥表示,基於SSMB的EUV光源有望解決自主研發光刻機中最核心的卡脖子難題。其次,SSMB技術適用於EUV光刻機的光源系統,這就為中國產EUV光刻機需要的光源提供了技術支撐。最後,回到題主的問題,最受益的自然是研發光刻機的單位。下面詳細瞭解一下。
1、SSMB原理是什麼?根據清華大學工程物理系唐傳祥研究組與合作團隊在《自然》上發表的研究論文《穩態微聚束原理的實驗演示》中可以看到。SSMB工作原理就是利用一定波長的鐳射操控位於儲存環MLS內的電子束,使電子束繞環一整圈後形成精細的微結構,也即微聚束。然後,微聚束在鐳射波長及其高次諧波上輻射出高強度的窄頻寬相干光。
原理聽起來很簡單,但過程卻不簡單。首先需要將電子束送入一個環形加速器。而電子在這個環形加速器中執行時,加速器的磁場會讓電子在改變運動方向的同時,釋放同步輻射。而這個輻射會因為衰減而產生輻射阻尼。輻射阻尼會使電子振幅越來越小,這就讓電子束流的尺寸也變得原來越小。這個縮小的電子束流就是微聚束。微聚束的波長在鐳射波長範圍時,就會輻射出高強度的窄頻寬相關光。
2、SSMB能為EUV光刻機做什麼?在晶片製造領域,大家都知道光刻機是不可缺少的高精密核心裝備,晶片的製程工藝和光刻機的曝光解析度有很大關係,而光刻機的曝光解析度又和光源的波長息息相關。50多年來,光刻機企業都在不斷縮小光刻機光源的波長,現在ASML最先進的EUV光刻機採用的是13.5nm的極紫外光。它採用的是高能脈衝鐳射轟擊液態錫靶,形成等離子體然後產生波長13.5奈米的EUV光源,功率約250瓦。
眾所周知,5nm及以下的晶片必須要極紫外光的EUV光刻機才能完成。現在唐傳祥研究組研發的SSMB技術,可以透過穩態微聚束的電子流可以激發窄頻寬相關光。這個光源的波長可覆蓋從太赫茲到極紫外EUV波段。也就是說,它有可能成為EUV光刻機光源的新技術。
同時,基於SSMB技術的光源,擁有高功率、高 重頻、窄頻寬的特點。而這些特點也正是EUV光刻機希望提升的地方。EUV光刻機光源的功率越高,晶片燒錄速度就越快。光源波長越短,晶片工藝的奈米數可以做到越小。所以,SSMB可以為中國產EUV光刻機墊定技術基礎,為解決卡脖子問題又邁進了一步。但要真正獲得成功,還需要上下游產業鏈的配合。
3、受益單位既然SSMB的技術原理主要利好光刻機的光源,受益單位自然也就這些生產光刻機的企業。以下這些企業都是中國生產光刻機相關的企業。
英唐智控:公司2012年收購深圳青島光電有限公司100%股權,2020年度完成了對日本先鋒微技術100%股權的收購事項,先鋒微技術自有的生產裝置中包含有日本產的光刻機裝置,主要用於模擬晶片的製造。奧普光電:公司產品可以用於光刻機的光學系統中,公司是長春光機所控股下的唯一上市公司平臺,90nm光刻機曝光系統是長春光機所聯合其他單位在國家專項資金的支援下開展的研發專案。蘇大維格:自主研發製造的鐳射直寫光刻裝置。張江高科:參股公司上海微電子是國內光刻機研發製造領先企業。上海微電子裝備有限公司:主要致力於半導體裝備、泛半導體裝備、高階智慧裝備的開發、設計、製造、銷售及技術服務。是中國產光刻機的“一哥”,它計劃在2021年交付第一臺中國產28nm光刻機。雖然SSMB有利於這些企業,但是還需要時間將技術轉化生產力。
總結這次清華大學工程物理系唐傳祥研究組釋出的SSMB技術,是EUV光刻機領域的一個重大突破。為中國產EUV光刻機墊定了技術基礎,也為將來不被卡脖子掃平了一個障礙。