國(guó)內(nèi)的半導(dǎo)體芯片對(duì)進(jìn)口依賴非常高，特別是高端的內(nèi)存、閃存、處理器等芯片，國(guó)內(nèi)的技術(shù)落后，還不能完全國(guó)產(chǎn)替代。國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體在制造領(lǐng)域是落后最多的，很多人都知道光刻機(jī)在芯片生產(chǎn)中的的重要性，荷蘭ASML公司目前壟斷了高端光刻機(jī)的研發(fā)、生產(chǎn)。

中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所承擔(dān)的國(guó)家重大科研裝備——超分辨光刻裝備項(xiàng)目通過(guò)驗(yàn)收，這個(gè)項(xiàng)目最主要的成果就是中國(guó)科學(xué)家研發(fā)成功世界首臺(tái)分辨力最高的紫外超分辨光刻機(jī)，365nm波長(zhǎng)即可生產(chǎn)22nm工藝芯片，通過(guò)多重曝光等手段可以實(shí)現(xiàn)10nm以下的芯片生產(chǎn)。

來(lái)自中科院官方的消息報(bào)道，中科院光電所所長(zhǎng)、超分辨光刻裝備項(xiàng)目首席科學(xué)家羅先剛研究員介紹說(shuō)，2012年，該所承擔(dān)了超分辨光刻裝備這一國(guó)家重大科研裝備項(xiàng)目研制任務(wù)，經(jīng)過(guò)近7年艱苦攻關(guān)，在無(wú)國(guó)外成熟經(jīng)驗(yàn)可借鑒的情況下，項(xiàng)目組突破了高均勻性照明、超分辨光刻鏡頭、納米級(jí)分辨力檢焦及間隙測(cè)量和超精密、多自由度工件臺(tái)及控制等關(guān)鍵技術(shù)，完成國(guó)際上首臺(tái)分辨力最高的紫外超分辨光刻裝備研制，其采用365納米波長(zhǎng)光源，單次曝光最高線寬分辨力達(dá)到22納米(約1/17曝光波長(zhǎng))。在此基礎(chǔ)上，項(xiàng)目組還結(jié)合超分辨光刻裝備項(xiàng)目開發(fā)的高深寬比刻蝕、多重圖形等配套工藝，未來(lái)能夠?qū)崿F(xiàn)10納米以下特征尺寸圖形的加工。

這一世界首臺(tái)分辨力最高的紫外超分辨光刻裝備是基于表面等離子體超衍射研制而成，它打破了傳統(tǒng)光學(xué)光刻分辨力受限于光源波長(zhǎng)及鏡頭數(shù)值孔徑的傳統(tǒng)路線格局，形成了一條全新的超衍射納米光刻從原理、裝備到工藝的技術(shù)路線，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，為超材料/超表面、第三代光學(xué)器件、廣義芯片等變革性戰(zhàn)略領(lǐng)域的跨越式發(fā)展提供了制造工具。

驗(yàn)收專家認(rèn)為，中科光電所研制成功的超分辨光刻裝備所有技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于實(shí)施方案規(guī)定的考核指標(biāo)要求，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)達(dá)到超分辨成像光刻領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先水平。該項(xiàng)目在原理上突破分辨力衍射極限，建立一條高分辨、大面積的納米光刻裝備研發(fā)新路線，繞過(guò)了國(guó)外高分辨光刻裝備技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)壁壘，實(shí)現(xiàn)中國(guó)技術(shù)源頭創(chuàng)新，研制出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、技術(shù)自主可控的超分辨光刻裝備，也是世界上首臺(tái)分辨力最高紫外超分辨光刻裝備。

同時(shí)，利用研制成功的超分辨光刻裝備已制備出一系列納米功能器件，包括大口徑薄膜鏡、超導(dǎo)納米線單光子探測(cè)器、切倫科夫輻射器件、生化傳感芯片、超表面成像器件等，驗(yàn)證了該裝備納米功能器件加工能力，已達(dá)到實(shí)用化水平。

中科光電所超分辨光刻裝備項(xiàng)目已發(fā)表論文68篇，目前已獲授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利47項(xiàng)，授權(quán)國(guó)際專利4項(xiàng)，并培養(yǎng)出一支超分辨光刻技術(shù)和裝備研發(fā)團(tuán)隊(duì)。羅先剛表示，中科院光電所后續(xù)將進(jìn)一步加大超分辨光刻裝備的功能多樣化研發(fā)和推廣應(yīng)用力度，推動(dòng)國(guó)家相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展。

這款光刻機(jī)的核心之處在于“打破了傳統(tǒng)光學(xué)光刻分辨力受限于光源波長(zhǎng)及鏡頭數(shù)值孔徑的傳統(tǒng)路線格局”，要明白這個(gè)突破的意義需要了解下現(xiàn)在的ASML光刻機(jī)原理：?jiǎn)蝺r(jià)1.2億美元的光刻機(jī)，全球只有一家公司生產(chǎn)一文里介紹過(guò)光刻機(jī)的分辨率決定了芯片的工藝水平，而光刻機(jī)分辨率光刻機(jī)的精度跟光源的波長(zhǎng)、物鏡的數(shù)值孔徑是有關(guān)系的，有公式可以計(jì)算：

光刻機(jī)分辨率=k1*λ/NA

k1是常數(shù)，不同的光刻機(jī)k1不同，λ指的是光源波長(zhǎng)，NA是物鏡的數(shù)值孔徑，所以光刻機(jī)的分辨率就取決于光源波長(zhǎng)及物鏡的數(shù)值孔徑，波長(zhǎng)越短越好，NA越大越好，這樣光刻機(jī)分辨率就越高，制程工藝越先進(jìn)。

現(xiàn)在中科院研發(fā)的光刻機(jī)雖然也叫光刻機(jī)，但它之所以能打破光刻機(jī)分辨率依賴于波長(zhǎng)、數(shù)值孔徑的限制是因?yàn)樗脑聿⒉煌恼轮幸舱f(shuō)了這套光刻機(jī)系統(tǒng)是基于表面等離子體超衍射，繞過(guò)了國(guó)外高分辨光刻裝備技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)壁壘，實(shí)現(xiàn)中國(guó)技術(shù)源頭創(chuàng)新。

這套光刻機(jī)也不是中科院系統(tǒng)首次在光刻工藝上作出創(chuàng)新了，在光刻機(jī)研發(fā)方面，中科院下面至少有兩個(gè)團(tuán)隊(duì)，一個(gè)是長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所，他們承擔(dān)了國(guó)內(nèi)的02專項(xiàng)32-22nm裝備技術(shù)前瞻性研究，專注于EUV/X射線成像技術(shù)研究，著重開展了EUV光源、超光滑拋光技術(shù)、EUV多層膜及相關(guān)EUV成像技術(shù)研究，這個(gè)技術(shù)路線跟ASML的EUV光刻技術(shù)是一個(gè)方向的。

這次出成就的是中科院光電所，走的是表面等離子體超衍射光學(xué)光刻路線，實(shí)際上現(xiàn)在曝光的這套22nm工藝光刻機(jī)也不是新聞了，因?yàn)?017年的時(shí)候就有過(guò)相關(guān)報(bào)道了，之前報(bào)道中它被稱為SP光刻機(jī)，號(hào)稱是世界第一個(gè)單次成像就能達(dá)到22nm水平的光刻機(jī)（光刻工藝中多重曝光可以累積提高精度），現(xiàn)在是這個(gè)項(xiàng)目正式通過(guò)驗(yàn)收。

中科院這套光刻機(jī)使用的365nm光源就能制造出22nm工藝的芯片，未來(lái)通過(guò)多重曝光等手段可以制造出10nm以下的芯片，技術(shù)上很牛，但是對(duì)于它的期望不要太高，這種光刻機(jī)跟現(xiàn)在的ASML體系的光刻機(jī)不一樣，用于大規(guī)模生產(chǎn)的話需要改變工藝流程，所以真正用于商業(yè)生產(chǎn)的話還很遙遠(yuǎn)，它如何商業(yè)化還是個(gè)問(wèn)題，商業(yè)化了有沒(méi)有半導(dǎo)體制造公司去采用這種新型光刻機(jī)還是個(gè)問(wèn)題。

總之，中科院現(xiàn)在研發(fā)成功的光刻機(jī)技術(shù)意義很重要，可以開辟新的光刻路線，但是國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體工藝水平并不是靠光刻機(jī)先進(jìn)與否就能解決的。