全球数字化的快速转型,让芯片成了各国未来发展的重要方向,我国自然也不例外。不过有一个非常现实的问题树立在了中企的面前,光刻机顶级企业ASML的光刻机由于无法规避西方技术,很难实现自由出货,尤其是EUV光刻机,ASML在全球市场已经形成了绝对垄断的局势,这是生产7nm、5nm等更先进制程芯片难以摆脱的设备,不仅能提高芯片的性能、降低功耗,还能提升制造过程中的良品率。
我国虽然上世纪70年代就开始着手光刻机的研发,但这需要巨额的研发经费,当时许多企业并没有那个经济实力,“买办”自然成了当时企业快速发展的捷径。也正是基础底子薄,外加上ASML的专利壁垒,EUV光刻机就成了摆在我们面前的一大难题。
虽有的人生在罗马,但条条大路通罗马。芯片生产流程如果细分的话将会有千道工序,想要打造性能更强的芯片,打造EUV光刻机难度确实不小,所以许多厂家都在另辟蹊径,试图寻找能够取代EUV光刻机的方法,就比如封测环节的芯片堆叠技术、Chiplet技术,制造环节的光子芯片生产线。
而如今,国内芯片行业又传出了一条好消息,据中国科学院消息称,清华大学成像与智能技术实验室团队提出了一种集成化的元成像芯片架构,并且成功研发出了一种元成像芯片,这是一种超级传感器,通过实现对非相干复杂光的超精细感知与融合,记录成像过程而非图像本身,即便没有完美的光学透镜和复杂的成像环境,依旧能实现非常完美的三维光学成像。而这种芯片可以作为通用芯片用于智能手机、医疗、工业等系统。
相较于功能,其实更多的人关注的是元成像芯片的制造过程,因为这种成像芯片的原理与传统硅基芯片制造模式不同,更接近于光子芯片的制造过程,都是通过光学技术来实现。而清华大学所研制的元成像芯片就是光学设计的一种新方法,名为“数字自适应光学”。
传统芯片制造过程是将电路图压印在晶圆上,通过对其光照从而让电路图在晶圆上成像。这种方式好比老式照相机的底片,将设计图缩小到芯片上,通过之后的量测、封装提高芯片的精度和良品率。这时候光刻机更像是一台巨型的单反相机,一种二维成像技术,而制造过程中还存在一些短板,比如高能量、高重复度的光脉冲会导致光学系统升温,从而导致镜头变形,虽然这些只是细微的变形。但放在芯片领域,细微的变化最终可能会导致良品率下降,芯片运行不稳定、容易发热等问题。
而元成像芯片技术就高级了,更像是一种具有三维光学成像技术的新型照相机,将所有技术集中到单个成像芯片上,不用担心物镜等元器件干扰导致成像模糊、变形等缺陷,它可以通过“搬动光线”的方式带来前所未有的成像精度,从而带来简单、高效、高性能的光学系统。
众所周知,工件台、物镜、光源是组成光刻机的三大核心系统,单物镜需要十多块独立的透镜及反射镜组合而成,其难度及复杂程度均属于世界之最,其目的就是能让光线能更精准地曝光在半导体材料上从而形成图像。
而元成像芯片能研发成功,这种原理也让我们找到了一条芯片设计与制造的新路,即便没有超高精度的物镜、复杂的成像环境,依然可以实现完美的光学成像。这是国产芯片制造技术的一种突破,还能摆脱ASML的EUV光刻机。
当中美科技竞争成为一种常态,芯片自研这条路虽然泥泞坎坷,但我们别无选择,要么硬着头皮走,要么任人宰割。但让我们感到欣慰的是:不管是科研机构、科技企业还是高等学府,都在芯片各个细分领域持续探索,即便半导体行业跌宕起伏,但这些可爱的人从没有停止向前的脚步!高端芯片自主可控,相信实现这一目标已经不远了!
全是概念。