【訊】在中國集成電路製造業領域，光刻機（即製造芯片的機器）是相關生產製造過程中的關鍵設備，主流的光刻機設備主要由外國公司生產，屬於“卡脖子”技術。近日，武漢光電國家研究中心表示，該中心甘棕松團隊採用二束激光在自研的光刻膠上突破了光束衍射極限的限制，採用遠場光學的辦法，光刻出最小9納米線寬的線段，實現了從超分辨成像到超衍射極限光刻製造的重大創新。
光刻機即製造芯片的機器，圖為泰斗微電子科技有限公司展示該公司研發的當時體積最小的北斗芯片。（圖片來源：中新社/中新社）
據北京《科技日報》15日消息，光刻機是集成電路生產製造過程中的關鍵設備，主流深紫外（DUV）和極紫外（EUV）光刻機主要由荷蘭ASML公司壟斷生產，屬於中國集成電路製造業的“卡脖子”技術。2009年甘棕松團隊遵循諾貝爾化學獎得主德國科學家斯特凡·W·赫爾的超分辨熒光成像的基本原理，在沒有任何可借鑑的技術情況下，開拓了一條光製造新的路徑。
雙光束超衍射極限光刻技術完全不同於目前主流集成電路光刻機不斷降低光刻波長，從193納米波長的深紫外（DUV）過渡到13.5納米波長的極紫外（EUV）的技術路線。甘棕松團隊利用光刻膠材料對不同波長光束能夠產生不同的光化學反應，讓自主研發的光刻膠能夠在第一個波長的激光光束下產生固化，在第二個波長的激光光束下破壞固化；將第二束光調製成中心光強為零的空心光與第一束光形成一個重合的光斑，同時作用於光刻膠，於是只有第二束光中心空心部分的光刻膠最終被固化，從而遠場突破衍射極限。
該技術原理自2013年被甘棕松等驗證以來，一直面臨從原理驗證樣機到可商用化的工程樣機的開發困難。團隊經過2年的工程技術開發，分別克服了材料，軟件和零部件國產化等三個方面的難題。開發了綜合性能超過國外的包括有機樹脂、半導體材料、金屬等多類光刻膠，採用更具有普適性的雙光束超分辨光刻原理解決了該技術所配套光刻膠種類單一的問題。實現了微納三維器件結構設計和製造軟件一體化，可無人值守智能製造。
同時通過合作實現了樣機系統關鍵零部件包括飛秒激光器、聚焦物鏡等的國產化，在整機設備上驗證了國產零部件具有甚至超越外國同類產品的性能。雙光束超衍射極限光刻系統目前主要應用於微納器件的三維光製造，未來隨著進一步提升設備性能，在解決製造速度等關鍵問題後，該技術將有望應用於集成電路製造。甘棕松說，最關鍵的是，中國打破了三維微納光製造的外國技術壟斷，在這個領域，從材料、軟件到光機電零部件，都將不再受制於人。
另據新浪軍事報道，由於前道光刻機技術極端複雜，經過多年競爭，目前由原荷蘭飛利浦公司發展而來的ASML（阿斯麥）公司一家獨大，佔據大部分市場份額，日本的兩家光刻機公司（尼康和佳能）苟延殘喘，基本上已退出光刻機市場 ，就連科技最發達的美國目前也不能獨自完整生產出前道光刻機 ，只要求掌握最關鍵技術，和擁有ASML（阿斯麥）公司關鍵控股權。一些言論認為：“作為集成電路製造過程中最核心的設備，光刻機至關重要，芯片廠商想要提升工藝製程，沒有它萬萬不行，中國半導體工藝為啥提升不上去，光刻機被禁售是一個主要因素”。（完）
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