國(guó)產(chǎn)“光刻廠”落地？官方正式回應(yīng)！

近日，網(wǎng)傳清華大學(xué)的國(guó)產(chǎn) EUV 方案通過用“空間”換“時(shí)間”的方式，將光刻機(jī)放大為光刻廠的方案來規(guī)避技術(shù)難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)“換道超車”。

些博主聲稱該項(xiàng)目已經(jīng)在雄安新區(qū)落地，屆時(shí)可以成功突破 7nm 甚至更先進(jìn)制程工藝，并附上該“光刻廠”的實(shí)地圖片。

對(duì)此，昨天下午中國(guó)電子工程設(shè)計(jì)院官方表示，該項(xiàng)目并非網(wǎng)傳的國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)工廠，而是北京高能同步輻射光源項(xiàng)目(HEPS)。

而且，HEPS 位于北京懷柔雁棲湖畔，也不是網(wǎng)傳的雄安新區(qū)。

這個(gè)巨大怪異的工廠是干什么的？

北京高能同步輻射光源項(xiàng)目(HEPS)是我國(guó)第一臺(tái)高能量同步輻射光源，也是世界上發(fā)射度最低、亮度最高的第四代同步輻射光源之一。

據(jù)悉，HEPS 通過加速器將電子束加速到 6GeV，然后注入周長(zhǎng) 1360 米的儲(chǔ)存環(huán)，用接近光速的速度保持運(yùn)轉(zhuǎn)

電子束在儲(chǔ)存環(huán)的不同位置通過彎轉(zhuǎn)磁鐵或者各種插入件時(shí)就會(huì)沿著偏轉(zhuǎn)軌道切線的方向釋放出穩(wěn)定、高能量、高亮度的光 (同步輻射光)

簡(jiǎn)單的說，HEPS 可以看成是一個(gè)超精密、超高速、具有強(qiáng)大穿透力的巨型 X 光機(jī)，它產(chǎn)生的小光束可以穿透物質(zhì)、深入內(nèi)部進(jìn)行立體掃描從分子、原子的尺度多維度地觀察微觀世界。

因此，高能同步輻射光源將幫助人類更細(xì)致觀察微觀物質(zhì)的細(xì)節(jié)，為國(guó)家解決在資源、能源、環(huán)境、人口和健康等諸多領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)提供科學(xué)基礎(chǔ)。

也就是說，HEPS是進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的大科學(xué)裝置而不是網(wǎng)傳的光刻機(jī)工廠

該項(xiàng)目是中科院、北京市共建懷柔科學(xué)城的核心裝置，由國(guó)家發(fā)展改革委批復(fù)立項(xiàng)，中科院高能所承擔(dān)建設(shè)，為“十三五”國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施。

2019年該項(xiàng)目開始建設(shè)，今年3月 HEPS 增強(qiáng)全線貫通、儲(chǔ)存環(huán)隧道設(shè)備啟動(dòng)安裝、光束線站前端區(qū)啟動(dòng)試安裝，HEPS全面進(jìn)入科研設(shè)備安裝階段，預(yù)計(jì)于 2025年完成交付并投入使用。

因?yàn)樵擁?xiàng)目中主要包括加速器、光束線和實(shí)驗(yàn)站，環(huán)形加速器中產(chǎn)生的高通量 X光經(jīng)過“通道”到達(dá)實(shí)驗(yàn)站，所以從外形來看確實(shí)很有特點(diǎn)，容易讓人聯(lián)想到“光刻機(jī)”

據(jù)悉，儲(chǔ)存環(huán)能量高達(dá) 6 千兆電子伏，發(fā)射度小于 0.06 納米·狐度，高性能光束線站容量不少于 90個(gè)，提供能量達(dá) 300 千電子伏的 射線，具備納米量級(jí)空間分辨、皮秒量級(jí)時(shí)間分辨、毫電子伏量級(jí)能量分辨能力。

整個(gè)建筑形似放大鏡，寓意其為探索微觀世界的利器，而且后期還將不斷改造，延長(zhǎng)其其工作壽命。

“光刻廠”還能實(shí)現(xiàn)嗎?

大家都知道光刻機(jī)是通過特定光線照射在涂有光刻膠的晶圓上產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)將設(shè)計(jì)好的電路打印到芯片上。

極紫外線EUV 的波長(zhǎng)為 13.5 nm，是人類目前最先進(jìn)的光刻機(jī)，可以支持目前最先進(jìn)的制程工藝(2-7nm)

光刻機(jī)中最核心的設(shè)備就是 EUV 光源系統(tǒng)(錫蒸氣光源)，其原理是在真空室腔體中，將納米級(jí)別的錫滴噴出，隨后發(fā)出的兩束激光會(huì)將其高溫熔融并被氣化為等離子云，這個(gè)等離子云以高速的膨脹擴(kuò)散后就產(chǎn)生了臨時(shí)光源

等離子云是原子和分子被激發(fā)所形成的一種高能量狀態(tài)，該狀態(tài)下的錫滴中的電子被激發(fā)至高能級(jí)，其能級(jí)差可以轉(zhuǎn)換為光子具有 13.5nm 波長(zhǎng)的極紫外光，等離子體就是13.5nm波長(zhǎng)光的源頭。

而且，錫滴噴槍每秒大約釋放 50000個(gè)錫滴，每一個(gè)都重復(fù)上述過程，從而產(chǎn)生源源不斷的EUV光線

在即使這樣產(chǎn)生的光源中也含有雜質(zhì)，因此要使用光學(xué)系統(tǒng)中的多重反射鏡來對(duì)波長(zhǎng)的篩選，但因?yàn)闃O紫外光的波長(zhǎng)非常短很容易被接觸到的任何物體吸收掉 (包括反射鏡)，因此必須造出一個(gè)表面極其光滑的反射鏡來收集光源。

這個(gè)光滑的反射鏡非常精密，目前只有德國(guó)卡爾·蔡司公司才能做出這種鏡頭，如果說有德國(guó)國(guó)土面積那么大的一個(gè)反射鏡，其平整度誤差在毫米級(jí)別，光刻機(jī)巨頭荷蘭ASML 也為此成為蔡司的大股東。

所以我們可以看到，僅這個(gè)過濾鏡頭里面的精度誤差數(shù)量級(jí)都是非?？鋸埖?，不是由一臺(tái)幾米的光刻機(jī)變成一個(gè)幾百米的光刻廠就能將極紫外光中的雜質(zhì)過濾又能保證如此短的波長(zhǎng)不被吸收的。

21ic 了解到，最早的傳言可能來源于：清華大學(xué)工程物理系教授唐傳祥研究組與來自亥姆霍茲林材料與能源研究中心(HZB)以及德國(guó)聯(lián)邦物理技術(shù)研究院(PTB)的合作團(tuán)隊(duì)在自然雜志《Nature》上發(fā)表了題為《穩(wěn)態(tài)微聚束原理的實(shí)驗(yàn)演示(Experimental demonstration of the mechanism of steady-state microbunching)》論文。

該論文描述了一種新型光源整合技術(shù)，首次展示了同步輻射光源與自由電子激光兩種主要加速器光源結(jié)合后的特性，可能用于實(shí)現(xiàn)或改良大功率 EUV 光源。

未來隨著摩爾定律的不斷推進(jìn)，工藝的愈發(fā)先進(jìn)，將會(huì)要求 EUV 光刻機(jī)的波長(zhǎng)和功率更高，而上述論文研究的穩(wěn)態(tài)微束(SSMB)技術(shù)提供了一定的研究方向，也就是說是未來光刻機(jī)光源的一個(gè)方向。

電子工程設(shè)計(jì)院官方辟謠的 “國(guó)產(chǎn)光刻工廠” 同步輻射光源項(xiàng)目(HEPS)其實(shí)也是國(guó)內(nèi)外都在研究，并不是網(wǎng)傳國(guó)產(chǎn) EUV 方案通過用 “空間” 換 “時(shí)間” 的方式將光刻機(jī)放大為光刻廠的方案來規(guī)避技術(shù)難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn) “換道超車”。

當(dāng)然，大家關(guān)注也說明期待國(guó)內(nèi)突破卡脖子問題，但是技術(shù)領(lǐng)域并沒有一蹴而就，只有踏踏實(shí)實(shí)持續(xù)鉆研深耕才能獲得突破。我國(guó)目前在各領(lǐng)域的進(jìn)步是有目共睹的，比如華為的芯片、5G 以及衛(wèi)星通信，相信大家期待的那一天會(huì)到來的。