中国造出“新型光刻机”,实现22nm工艺制程,已经投入使用

芯片行业里,光刻机是核心装备,负责在硅片上刻出电路图案。国际上,美国和荷兰把控高端技术,常通过出口限制卡中国脖子。中国此前主流制程在28nm徘徊,进口高端机型越来越难。2011年,中科院光电技术研究所开始琢磨自主路径,避开国外专利,瞄准超分辨技术。团队从基础原理入手,用表面等离子体方式突破传统光学极限。

项目2012年正式启动,国家重大科研装备资金支持。光电所位于成都,汇集光学和精密机械专家。初期,他们分析深紫外光源的瓶颈,发现波长缩短虽有效,但成本高且专利密集。转而用365nm紫外光,结合金属膜激发电磁波,提升分辨力。实验室里反复测试材料,选定合适镀膜,避免光损失。

2013年,原理验证阶段完成。小型样机出炉,初步分辨率50nm左右。团队发现热效应干扰大,赶紧加冷却系统。跟高校合作,借用纳米定位设备,控制间隙到亚纳米级。这步花了不少功夫,数据迭代上百次,才稳住性能。

进入2014年,中试阶段。集成光路模块,用数字掩模生成图案。工程师计算数值孔径,最大化成像锐度。遇到光散射问题,优化滤光片,减少杂光。样机升级后,32nm分辨率达成。项目组记录每个故障,逐步排除隐患。

2015年,继续精进。引入软件算法,支持多重曝光。模拟10nm加工潜力。硬件上,真空腔体改造,隔离空气干扰。申请专利覆盖激发机制和监测方法,确保技术独立。团队规模扩大,交叉验证数据。

2016年,焦点转到稳定性。长时运行测试,暴露电源波动。优化电路设计,降低能耗。跟企业对接,了解实际需求。装备尺寸控制在实验室级别,便于部署。

2017年,全系统组装。调试曝光模块和定位系统。内部测试确认22nm线宽。准备验收,复核所有指标。专家组包括中科院院士,审查原理创新。

2018年上半年,多轮优化。数据日志功能完善,便于诊断。11月29日,北京验收会议。中科院理化所许祖彦院士领衔,一致认可成果。单次曝光22nm,1/17波长突破。

这款超分辨光刻装备,用紫外光源,不需极紫外真空环境。核心是表面等离子体技术,金属膜产生短波电磁波。不同于ASML的投影式,这是直写式,逐点扫描。适合小批量纳米器件。

硬件自主率高。光刻镜头国内玻璃加工,多层镀膜提高透过率。激光干涉仪实时校准位置。软件支持CAD导入,灵活调整。

应用上,交付中国航天科技集团第八研究院。用于研究任务,加工光学元件。电子科技大学和四川大学也引入,实验中验证稳定。

中科院微系统所整合进课题。样品包括纳米栅极和传感器,性能达标。操作培训覆盖维护,确保用户上手。

相比国际,效率低,无法量产芯片。ASML7nm机型投影式,速度快。但中国路径成本低,知识产权独立。上海微电子公司90nm设备早些推出,但精度差。

光电所项目填补22nm空白,推动国产化。后续团队规划升级扫描速度。积累专利,缩小与国外差距。半导体企业转向自主供应链。

国际封锁加剧,美国芯片法案限制转移。台积电外迁凸显压力。中国科研坚持,逐步挑战垄断。

光刻技术演进中,光源波长从深紫外到极紫外。数值孔径增大,工艺系数优化。中国避开主流,探索新路。项目七年攻关,体现耐力。未来需加大投入,实现10nm以下制程。

尽管起步晚,进展实打实。惠及航天、科研领域,奠基科技自立。芯片需求巨大,国产光刻机任重道远。持续迭代,才能满足企业生产。

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更新时间:2025-11-18

标签:科技   光刻   中国   工艺   中科院   波长   芯片   金属膜   技术   团队   装备   光源

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