先看傳統的光刻機的工作原理:
傳統的光刻機,就是通過物鏡係統,把掩膜版的電路圖縮小成納米,投射到光刻膠上曝光成像,然後放到特殊化學藥液裏邊,曝光的地方,可以自動溶解掉,形成“凹巢電路圖”,然後注入銅液,銅液凝固後,抹平,電路圖變成了芯片。
傳統的光刻機有一個很大的問題,所謂衍射問題。光源照射物鏡係統,如果物鏡係統過多,會形成衍射,也就是最終投射到光刻膠的圖案會變形。
解決方法有兩個:1,是用更短的波源(比如深紫外線),2, 是更加複雜的物鏡係統。
但是增加物鏡係統,會增加控製係統以及各種設備的製造複雜程度,導致現在光刻機越來越貴,達到上億美元一台。聯電,或者歐洲,米國的一些芯片工廠,甚至公開宣布放棄繼續10納米的製造,專注22納米以上的,因為越來越用不起了。ASML顯然喜歡用這兩個越搞越複雜,越搞門檻越來越高的解決方式,因為既可以提高門檻,嚇跑競爭者形成壟斷,還可以賣出更高的價錢。
中國的科學家們知道在物鏡和光源方麵與ASML競爭,不僅麵臨巨大的技術難關,還有專利壁壘。因此想繞開這個光源(德國的蔡司壟斷)和物鏡係統(ASML壟斷)。
光學所的研究人員(中國的光學,激光研究,其實一直是世界領先的,6,70年代就領先)發現,如果用光源照射到一個用特殊電磁做成的圓環狀的圓圈時候,會激發金屬表麵的等離子激元,它可以穿過金屬表麵的小孔,再發射出去。光可以通過等離子元,匯集到一個非常小的區域(類似傳統光刻機的物鏡係統),變成了納米大小(22納米)的點。很顯然,如果投射到光刻膠,就可以用傳統的光刻方式,進行化學“光刻”了。
光學所製造的光刻機,是真正意義上“光刻”機,類似一台用激光“畫圖案”的機器,要麽移動激光機,要麽移動光刻膠,一點一線地在光刻膠上“刻寫”圖案。而傳統的光刻機,實際不是“光刻”,而是“化學機”:先製造掩模,光源照射掩模模板,然後通過物鏡係統的壓縮掩模成納米模板,形成“納米電路圖”。
也就是說,光學所造出的光刻機,完全避開了傳統光刻機最厲害,最難做,最值錢的兩大係統:光源/物鏡係統。中國科學家的光刻機,光源是貢燈,幾萬元一個。 整個係統不過幾百萬,完全是白菜價。
光學所的光刻機,是典型的光(光學,光源 )機(機械控製,需要精密地控製激光器或者放置光刻膠底坐的移動位置,精度達到納米級)電(用電磁,類似硬盤光盤讀寫機,精確地定位納米級別的光投射位置)一體機,而傳統的光刻機,說白了,還是屬於化學工業範疇。
報道說,這個光刻機現在已經能畫出“22納米的”圖案。從中可以看出,光學所的這台光機電一體的激光器,刻字機,是多麽的高精尖!
一些人覺得這個東西是非常牛鼻,但是大規模的商用價值存疑。因為如果每一塊芯片,都需要一筆一筆地用激光一筆一劃地畫出來,那製造幾十億快芯片,得猴年馬月! 而傳統的光刻機,隻需要製造出一個模板,就可以無限製的“印刷”出來。。。
其實,光學所的光刻機,完全可以專門用來製造壓縮過的電路掩模,比如製造出1納米,5納米,10納米,22納米的電路圖模板,讓後再用傳統的化學光刻技術,可以成千萬“印刷出成品”。與傳統的光刻技術不同的是, 因為模板已經是納米級別的,它的物鏡係統隻需一麵鏡子!光源隻需要幾萬元一個!製造一個芯片隻需上萬元!
還有人說,中國的這個激光光刻機,目前隻能“畫”點,畫線,畫數列,矩陣,不能畫任意圖形。傻小子,隻要能畫出“點”,畫出“線”,那麽什麽圖案不能畫出來? 微積分是幹什麽的?計算機圖形學是幹什麽的?。。。。。
哈哈,聲明一句哈,我完全是業外人士。上述“使用”前景圖,都是個人的想法和解讀,如果不對路,要包涵一下哈。
光學所的所長說,現在中國不怕被製裁,不怕被禁運了,就是這個原因。