4月29日,中國科學院上海光機所林楠團隊在極紫外光刻(EUV)光源領域取得重大突破,成功開發出基於固體激光器的激光等離子體極紫外(LPP-EUV)光源,能量轉換效率達3.42%,超越國際頂尖水平,打破西方技術壟斷,爲中國半導體產業叩開7納米以下先進製程大門。
EUV技術:高端芯片製造的“金鑰匙”
芯片是現代科技核心,EUV光刻技術是製造高端芯片的關鍵。其原理是利用13.5nm極紫外光,通過光刻系統將掩模版電路圖案精確投影到硅片上。長期以來,EUV技術被國外壟斷,荷蘭ASML公司是全球唯一能生產商用EUV光刻機的企業。2019年美國實施出口管制後,ASML禁止向中國出售先進EUV光刻設備,制約中國高端芯片自主生產。
ASML技術路徑與林楠團隊創新
ASML技術路徑
:光源系統採用激光轟擊液態錫靶技術,效率僅0.02%;光學系統使用蔡司製造的多層鍍膜反射鏡,表面粗糙度0.1納米以內,反射率70%;精密製造層面,套刻精度達1.1納米,支持5納米以下製程。
林楠團隊技術路線
:採用固體脈衝激光器代替二氧化碳激光作爲驅動光源,通過優化激光峯值功率密度、改進激光脈衝控制算法和篩選靶材材料,實現光源能量轉換效率重大突破。3.42%的效率超越國際頂尖水平,達到商用光源轉化效率的一半。固體激光器體積小、電光轉換效率高(目前可達千瓦級輸出,未來有望達萬瓦級),理論最大效率接近6%,有望成爲新一代LPP-EUV光刻光源的驅動光源。
林楠的科研傳奇
林楠師從諾貝爾物理學獎得主Anne L’Huillier,在荷蘭ASML公司工作期間主導EUV光源研發核心項目。2021年,他放棄國外優厚待遇全職歸國,組建先進光刻研究小組,全身心投入EUV光刻技術攻堅。目前,他已申請/授權國際專利110餘項,多項專利實現產品轉化。
“跟跑”到“領跑”:中國半導體產業的機遇與挑戰
短期影響
:提振產業信心,國內企業有望擺脫對國外設備依賴,降低生產成本,提高產品競爭力。
長期影響
:帶動整個半導體產業鏈協同發展,吸引優秀人才投身產業,形成良好人才培養和創新生態。
挑戰
:儘管在光源上取得突破,但構建完整EUV生態系統仍是巨大挑戰。中國在EUV光學元件、光刻膠、對準系統等關鍵領域仍依賴進口。
EUV光學元件
:上海光機所離子束拋光技術實現反射鏡表面粗糙度低於0.1nm,接近ASML水平,但在鍍膜材料和工藝方面仍有差距。
EUV光刻膠
:國產化率不足1%,日本壟斷全球99%市場,國內在高端領域未取得突破,面臨配方、原料純度等難題。
對準系統
:中國電子科技集團研發的納米級同步定位技術,同步誤差控制在0.5nm以內,達到核心指標,但在整體集成和優化方面仍需努力。
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