之前卡在光刻机小型化的路径里出不来,现在光刻工厂的路径来了,正所谓格局大
了,路就宽了。 不要觉得这是苏式作风、力大砖飞,实际上这体现了非常了不起的理论功
底、创造力和设计能力,真不是一句“简单粗暴”可以概括的,这是真正的创新,就算从工
程效率的角度看,这也不是邪路,而是堂堂正正的正路。
《三体》中,为了向三体世界发送探测器,程心对脉冲推进设想做出创新:用上千颗
核弹爆炸产生的辐射能,推动探测器加速。PIA利用这一设想,成功将探测器加速至光
速的1%,完成了举世瞩目的阶梯计划。而这距人类实现可控核聚变、开发宇宙飞船、
用正常的路子达到准相对论速度,提早了至少100年。 同步辐射光源可以实现将光刻机
光源外置,用一台周长100~150米的环形加速器作为光源,然后带动数台甚至数十台光刻
机进行工作,围绕光源建成光刻工厂。
目前EUV光源有四种实现模式——LPP、SR、SRF-FEL、以及SSMB。荷兰
ASML最先进的光刻机,使用的就是LPP模式, 通过一台功率大于20 kW的二氧
化碳气体激光器轰击液态锡形成等离子体,从而产生13.5 nm的EUV光。通过不断
优化驱动激光功率、EUV光转化效率、收集效率以及控制系统,LPP-EUV光源目
前能够在中间焦点处实现350 W左右的EUV光功率,该功率水平刚达到工业量产
的门槛指标。产业界认为LPP光源未来可以达到的EUV功率最高为500 W左右,想
要继续将EUV光刻向3 nm以下工艺节点推进,LPP-EUV光源的功率将遇到瓶
颈。
SSMB光源属一种新型粒子加速器光源“稳态微聚束” ,因为微聚束辐射的强相干特
性以及储存环内电子束的高回旋频率特性,所以可提供高平均功率、窄带宽的相干辐射,
波段可覆盖从太赫兹到软X射线。 与锡蒸汽光源相比,13.5nm极紫外光可以产生超过
1000W的辐射功率,是锡蒸汽光源的2倍,单色性更好。而且,通过这种方式还能筛选出
波长更长或更短的光束,我们就能造出1nm甚至更小的芯片,发展前景非常大。不难看
出,其品质要远好于ASML的锡蒸汽光源。
早期的极紫外光就是靠大型电子加速器的,这次清华团队把加速器再次请出来,采用将
加速器的同步辐射与自由电子激光结合起来,就输出了单色性极好的EUV极紫外光。 高能
同步辐射光源的实现对物理、化学、能源、环境等学科的前沿基础研究与应用基础研究可
以提供前所未有的工具和手段,有望帮助我国EUV光刻实现跨越式发展。该概念源自2010
年斯坦福的中国台湾籍教授赵午(他的导师叫杨振宁),2017年清华大学唐传祥与赵午联
合发起实验,2022年1月完成概念验证阶段,2022年3月发表论文,2023年装置落地雄
安新区和上海张江高科园区。中国科学院高能物理研究所南方光源(松山湖光源)也即
将正式落地。
每一代人都有每一代人的上甘岭,芯片/光刻机就是我们这一代的战场,遗憾的是上一
阶段我们暂时失利了。
不追求单项技术的先进性,追求总体设计的合理性高效性,以总体设计负责对各个系
统的技术协调。这一颠覆性的方案,不拘泥于传统的芯片制造方式,而是勇敢地走上了一
条全新的道路,将光刻机转化为巨大的光刻工厂。ASML也许真的,以后没有机会卖顶尖光
刻机给我们了。无怪乎美国彭博社都暴露了西方数百年窃取中国科技的历史。
反攻的号角已然吹响,想对那些还在用西方经验套用在中国身上的人说一句:别再用
老眼光看中国了,中国人有着独特的聪明特质和创新精神。按教员的思路来讲反卡脖子战
争是持久战,防御、相持、反攻,我们也必将取得战争的最后胜利。