國產(chǎn)超分辨力光刻機(jī)到底牛不牛?

關(guān)于“中國研制成功世界首臺(tái)分辨力最高紫外超分辨光刻裝備”的新聞已經(jīng)過去好幾天了，新聞的熱度與這天氣一樣，慢慢轉(zhuǎn)涼。筆者擁有多年研究新媒體標(biāo)題的經(jīng)驗(yàn)，一看這個(gè)標(biāo)題，頓覺“妙哉”。從第一個(gè)詞開始，處處都透露著高點(diǎn)擊量元素，成就了互聯(lián)網(wǎng)上一出熱鬧非凡的奇葩說。

沒錯(cuò)！這里的奇葩說就是綜藝節(jié)目“奇葩說”。據(jù)說，“奇葩說”擁有中國頂尖辯手，正反觀點(diǎn)都有顛覆你原本價(jià)值觀的沖擊力。筆者一直在想，如果奇葩說來一次“國產(chǎn)超分辨力光刻機(jī)到底牛不?！钡霓q題，那到底會(huì)是怎樣的場景和結(jié)局？

辯題背景：中科院光電所超分辨光刻裝備項(xiàng)目組經(jīng)過近7年艱苦攻關(guān)，突破了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，完成國際上首臺(tái)分辨力最高的紫外超分辨光刻裝備研制，其采用365納米波長光源，單次曝光最高線寬分辨力達(dá)到22納米，結(jié)合多重曝光技術(shù)后，可用于制造10納米級(jí)別的芯片。

主持人：“這件事想必大家都已經(jīng)聽說，關(guān)于中國半導(dǎo)體發(fā)展行情來看，設(shè)備領(lǐng)域絕對(duì)是一塊讓人揪心的地方。在今年的2018中國集成電路創(chuàng)新應(yīng)用高峰論壇上，SEMI中國區(qū)總裁居龍給出了一張去年全球前10的IC設(shè)備廠商排名，且營收增長驚人，但是排名中無一中國廠商，并且中國本土廠商的半導(dǎo)體設(shè)備只占全球市場份額的1~2%。顯然，此次國產(chǎn)超分辨力光刻機(jī)的誕生讓人們聞之便可顱內(nèi)高潮。

與此同時(shí)，有不少業(yè)內(nèi)人士直呼“吹牛”，對(duì)技術(shù)和非技術(shù)方面提出了很多質(zhì)疑，但真牛還是假牛？一切都不好說，先請(qǐng)現(xiàn)場100名半導(dǎo)體業(yè)內(nèi)人士做出投票。

我們可以看出，選擇“假?！钡挠?5票，相信“真?！钡膬H僅只有5票。怎么說呢？看來你們半導(dǎo)體業(yè)內(nèi)人士真的無情。寧可信其無、不可信其有。廢話不多說，我們進(jìn)入辯論環(huán)節(jié)?！?/p>

正方一辯：作為正方一辯，看到這樣的初始投票結(jié)果，我頓覺壓力山大。既然在座的都是業(yè)內(nèi)人士，為什么就不能相信國產(chǎn)技術(shù)呢？驗(yàn)收專家組都說了：‘該光刻機(jī)在365納米光源波長下，單次曝光最高線寬分辨力達(dá)到22納米。項(xiàng)目在原理上突破分辨力衍射極限，建立了一條高分辨、大面積的納米光刻裝備研發(fā)新路線，繞過國外相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)壁壘?！@里面有人挑出刺嗎？

再者，難道大家不相信中科院光電所的實(shí)力？在1970年，該所就建立了，是中國科學(xué)院在西南地區(qū)規(guī)模最大的研究所。建所以來，光電所在自適應(yīng)光學(xué)、光束控制、微納光學(xué)等領(lǐng)域取得了多項(xiàng)重大成就，先后取得包括國家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)在內(nèi)的540余項(xiàng)科技成果，申請(qǐng)專利900余件，授權(quán)專利470余件，發(fā)表論文4500余篇，在2016和2017年度連續(xù)兩年榮獲國家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。這不是我吹牛，這是官網(wǎng)實(shí)打?qū)嵉陌准埡谧帧?/p>

不服的，可以再搜一搜光電所研究員、項(xiàng)目副總設(shè)計(jì)師胡松的資料，實(shí)力還是值得肯定的。也許大家都習(xí)慣于‘國產(chǎn)設(shè)備落后’言論，就聽不得‘站起來’的任何只言片語嗎？于情于理，至少說明國內(nèi)科研人員在不斷的付出努力，我們?nèi)〉靡稽c(diǎn)成就不都能相信，那未來更高的成就，科研人員還有信心去努力嗎？”

主持人：正方一辨在最后一段宣泄情緒的過程，拉了不少票數(shù)。從尷尬的5票變成了15票，不過目前情況依舊很危機(jī)，要從無情、冷酷的半導(dǎo)體業(yè)內(nèi)人士面前拉票，難度真的很大。下面有請(qǐng)反方一辯。

反方一辯：主持人說的沒錯(cuò)，我們業(yè)內(nèi)人士是無情的，什么叫無情？就是只有真實(shí)的東西才能打動(dòng)我，掀情緒是沒有任何作用的，只能讓人覺得你在尬吹。既然題目是‘真?！€是‘假?！?？那我們要弄懂什么是牛？

目前來說，牛就是這件設(shè)備能徹底幫助國產(chǎn)芯片。而我們能靠此實(shí)現(xiàn)嗎？顯然暫時(shí)還不行。其實(shí)早在十幾年前，國際上開始對(duì)表面等離子體（surfaceplasma，SP）光刻法感興趣。中科院光電所從2003年開始研究，是較早出成果的一個(gè)團(tuán)隊(duì)。澎湃新聞采訪了光電所的科學(xué)家楊勇，他表示，‘所謂SP，拿一塊金屬片和非金屬片親密接觸，界面上有一些亂蹦的電子；光投影在金屬上，這些電子就有序地震蕩，產(chǎn)生波長幾十納米的電磁波，可用來光刻。但這種電磁波很弱，所以光刻膠得湊近了，才能刻出來。且加工精度與ASML的光刻機(jī)沒法比?？處资{米級(jí)的芯片是沒法用SP光刻機(jī)的，至少以現(xiàn)在的技術(shù)不能。’

所以想刻芯片，壓根不成立，何談打破壟斷一說？TechSugar曾經(jīng)采訪過半導(dǎo)體設(shè)備的業(yè)內(nèi)人士：‘ASML研發(fā)投入的資金非常巨大，一個(gè)型號(hào)的改進(jìn)升級(jí)，所投入的錢就是我們研發(fā)投入的十倍。’本來就落后的IC設(shè)備業(yè)，在資本投入上有差距很大，想要談突破、打破，有點(diǎn)癡心妄想了。

主持人：反方一辯果然實(shí)力強(qiáng)勁，從技術(shù)角度的分析的確打動(dòng)了現(xiàn)場很多業(yè)內(nèi)人士的心，本就不太樂觀的正方，只剩下了1票。接下來該怎么辦呢？

正方二辯：看來這次辯論，我們正方壓力真的是大到了極致。那好，既然要說技術(shù)，我們就談技術(shù)。

“365nm的光源，單次曝光線寬可達(dá)22nm”雖說22nm指標(biāo)雖然很棒但是業(yè)界早就做過了，到底哪里厲害呢？所以關(guān)鍵是用365nm的光源單次曝光做到22nm，懂點(diǎn)光學(xué)的就知道這意味著什么：打破了傳統(tǒng)的衍射極限。所以在我看來，這臺(tái)機(jī)器最大的價(jià)值是驗(yàn)證了表面等離子體（SP）光刻加工的可行性。

這臺(tái)SP光刻機(jī)與ASML光刻機(jī)對(duì)比怎么樣呢？舉個(gè)不恰當(dāng)?shù)睦影?，這就像是初期的槍械與最厲害的弓箭的對(duì)比。早期槍械，比如火銃，無論是射擊精度還是射擊距離都遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上厲害的弓箭，但是如今的狙擊槍早已把弓箭甩開十萬八千里了，這就是原理性的勝利。

在光刻方面，ASML這些年來主要的研究方向就是利用更短的波長（近紫外-深紫外-極紫外）、增大數(shù)值孔徑（更復(fù)雜的物鏡、液體浸沒）。但是每進(jìn)一步都變得更加艱難，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、加工裝配、誤差檢測等等諸多方面都提出了更為苛刻的要求，成本也越來越高昂。而表面等離子體指的是一種局域在物質(zhì)表面的特殊的電磁波，隨著離開物質(zhì)表面距離的增大迅速衰減，一般認(rèn)為波長量級(jí)以上的區(qū)域就不存在了。

（來源見水?。?/p>

更為神奇的是，雖然表面等離子體波是由其他電磁波激發(fā)的，但是波長會(huì)被極大地壓縮，而壓縮的比例取決于材料的電磁性質(zhì)等參數(shù)。

（來源見水?。?/p>

這就意味著，利用表面等離子體波進(jìn)行光刻時(shí)，從原理上就不在受到傳統(tǒng)衍射極限的限制了。

所以說，你覺得我們應(yīng)該按照ASML的老路重新過一遍，還是另辟蹊徑通過新原理彎道超車呢？

這里關(guān)于技術(shù)的分析，是一名在知乎上自稱該課題組主導(dǎo)研發(fā)的人員，所說這位答主沒有參與這個(gè)方向研發(fā)，但據(jù)他所說該項(xiàng)目從原理提出、項(xiàng)目立項(xiàng)到裝備最終驗(yàn)收通過，前前后后有十幾年的時(shí)間。難道就不值得我們尊敬嗎？

主持人：嚯……厲害了，正方二辯一系列的回答直接把票數(shù)拉到了50票，看來業(yè)內(nèi)人士很吃技術(shù)分析這一套。本以為沒有任何希望的正方，現(xiàn)在與反方站到了同一分?jǐn)?shù)上?，F(xiàn)在局面就越發(fā)有意思，當(dāng)然最后反方二辯的回答顯得非常重要。不過，剛剛得知反方二辯要放棄自己的答辯機(jī)會(huì)，直接進(jìn)入開杠環(huán)節(jié)，希望直接一錘定音。

看來這位選手是信心十足，在目前這種情況下選擇開杠，是不是太魯莽了一點(diǎn)呢？我們還是看開杠的結(jié)果，請(qǐng)正反二辯走到開杠臺(tái)。

“你憑什么認(rèn)為這次突破是吹牛呢？”

“本次辯題說的僅僅是真假牛叉，而想要真牛，卻沒有應(yīng)用到芯片領(lǐng)域，何談?wù)媾?？?/p>

“真牛就是剛剛我提到的，并沒有按照ASML老路在走，直接另辟蹊徑，這是科研人員努力付出得到的結(jié)果。”

“ASML從一開始誕生就有兩個(gè)字圍繞著它，那就是砸錢。而且為了推動(dòng)EUV光刻技術(shù)的發(fā)展，英特爾、三星、臺(tái)積電都向ASML投資了大量資金。如此金錢的加持下，國產(chǎn)怎么比？”

“此前也提到，中國本土廠商的半導(dǎo)體設(shè)備只占全球市場份額的1~2%，只要在設(shè)備業(yè)有突破就是真牛，至少獲得了和歐美技術(shù)交換的基礎(chǔ)。這一切都是良好的開端，這才是背后巨大的價(jià)值?！?/p>

“然而中國半導(dǎo)體的發(fā)展，并不是高調(diào)的宣傳，而是冷靜的發(fā)展，沒有特別大的成果之前，最好保持低調(diào)，少談牛叉?！?/p>

“正如你所說，我們需要低調(diào)，而讓你覺得高調(diào)的僅僅是被眾多媒體宣傳蒙蔽了視野罷了，在中國科學(xué)院光電所的網(wǎng)站上，標(biāo)題也僅僅是‘我國新一代超分辨光刻機(jī)通過驗(yàn)收’，一篇轉(zhuǎn)自中國科學(xué)報(bào)的文章。其實(shí)既然沒有得到大范圍應(yīng)用，宣傳本就沒有意義，而只是外界輿論擴(kuò)大而已。”

“道理我都懂，但不能用在集成電路領(lǐng)域，怎么能說牛呢？”

“……”

主持人：時(shí)間到，雙方辯手都做了很有力的陳詞，但結(jié)果已經(jīng)一目了然，反方以1票的優(yōu)勢(shì)贏得了這次比賽，我們恭喜反方的辯手們。

（備注：近日國產(chǎn)光刻設(shè)備的話題在網(wǎng)絡(luò)爭吵激烈，一個(gè)所謂的國產(chǎn)突破總是要經(jīng)歷這樣的過程，先媒體放大，隨后經(jīng)過業(yè)內(nèi)人士指正，最后不同立場的人給出各色想法。本期爭論的結(jié)果并不重要，我們?cè)谥勒嫦嘀?，還是需要保持質(zhì)疑的態(tài)度。）