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國產光刻機的創新為何還解不瞭“缺魂少芯”_芯片

作者:觀察者網来源: 軍事 2019-08-23 09:50:34

原標題:國產光刻機的創新為何還解不瞭“缺魂少芯”

【文/ 觀察者網專欄作者 餘鵬鯤】

根據科技日報的消息,4月10日記者從武漢光電國傢研究中心獲悉,該中心甘棕松團隊采用二束激光在自研的光刻膠上突破瞭光束衍射極限的限制,采用遠場光學的辦法,光刻出最小9納米線寬的線段,實現瞭從超分辨成像到超衍射極限光刻制造的重大創新。

(甘棕松團隊研制的9nm線寬雙光束超衍射極限光刻試驗樣機)

該樣機實現瞭材料,軟件和零部件等三個方面的國產化,實現瞭微納三維器件結構設計和制造軟件一體化,可無人值守智能制造。同時通過合作實現瞭樣機系統關鍵零部件包括飛秒激光器、聚焦物鏡等的國產化,在整機設備上驗證瞭國產零部件具有甚至超越國外同類產品的性能。甘棕松說,最關鍵的是,我們打破瞭三維微納光制造的國外技術壟斷,在這個領域,從材料、軟件到光機電零部件,我們都將不再受制於人。

9nm、光刻試驗樣機、國產化、超越國外產品性能、打破國外技術壟斷等字眼很難不讓人聯想到到一直對中國大陸封鎖的光刻機。距離去年4月美國商務部激活對中興通訊的拒絕令已經過去整整一年瞭,中國缺少高端通用芯片及基礎軟件產品的問題卻越來越受到廣泛的關註。

光刻機作為半導體生產制造環節最重要的核心部件,其關鍵技術一直被荷蘭ASML公司壟斷,並被西方限制向中國大陸出口。不能獲得最先進的光刻機是境內半導體工藝制程始終比境外落後1-2代甚至3代的主要原因。

歸根結底,人們要問這臺商業化、國產化都很充分的光刻試驗樣機短時間內用於高等級集成電路生產的可能嗎?有可能替代進口的光刻機嗎?能解決中國計算機產業現在面臨“缺芯少魂”的尷尬嗎?

很遺憾,幾乎所有媒體報道國產光刻試驗樣機問世時都會提到光刻機和芯片制造。但所有官方消息都會指出這是超衍射極限光刻試驗樣機,主要解決的是微納三維器件結構設計和制造的問題。

也就是說這臺樣機不是一般意義上的光刻機,短時間內也無法用於高等級集成電路芯片的生產。

事實上這並不是一個特例,每年國內外都會湧現一批生產芯片的新材料、新工藝。這些新材料、新工藝如果不能與現有的材料和工藝緊密的結合一般最終都不能用於生產通用性強的高等級半導體芯片。對中國而言,盡管這些進步都將在各自領域中發揮重要作用,但對於解決“缺芯”問題幫助不大。

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新材料、新工藝局部具有突出優勢,但局限也很大

從原理角度講,能夠支持納米級別加工的材料、工藝數量著實不少,而且還在不斷地增加。其中又有為數不少的材料和工藝能夠用於加工電路。在舊有工藝的局限性不斷暴露,集成電路制程更新乏力的大背景下,隻要提出或者改進一下這些工藝或者材料,就會被認為具有替代現有的工藝可能或者重大技術突破而被廣泛關註。

在過去的一年中,比較有名的就有美國國防高級研究計劃局投資石墨烯3D芯片以及國產“超分辨光刻裝備項目”等報道。

這些新材料、新工藝相比目前的矽半導體和光刻而言,在某些方面具有突出的優勢,但是總得來說還是局限更大,隻能用於生產特殊芯片而非通用的高等級集成電路芯片。

去年美國國防高級研究計劃局給麻省理工學院Max Shulaker團隊資助瞭6100萬美元用於利用石墨烯材料制作碳納米晶體管,並構造出3D芯片來。Max教授早在斯坦福大學就讀博士時就開發出瞭世界上第一臺基於碳納米晶體管技術的計算機,並將成果公佈在著名的《自然》雜志上。

2017年Max教授再次於《自然》雜志發文提出單芯片上三維集成的計算和存儲模型,也是在這篇文章中產生瞭石墨烯制造的碳納米管3D芯片這一概念。

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