今年7月，研究进展发表在中国科学院的官方网站上。中国科学院苏州研究所和国家纳米中心在《纳米快报》上发表了题为“制备5纳米间隙电极的超分辨率激光光刻技术”。“超分辨率激光光刻技术在5 nm纳米间隙电极和阵列上”的研究论文介绍了该团队开发的新的5 nm超高精度激光光刻处理方法。

　　该论文发表在《纳米快报》（Nano Letters）上。图片摘自ACS官方网站

　　新闻发布后，外界开始沸腾。一些媒体声称，这项技术可能“突破ASML的垄断地位”，“ China Chip取得了重大进展”。

　　该论文的通讯作者，中国科学院研究员，博士生导师刘谦对《财经》记者说，这是一种误解，而且该技术不同于极紫外光刻技术。

　　极紫外光刻技术主要解决了光源波长的问题。极端紫外线（Extreme Ultra-violet，简称EUV）是一种光刻技术，它使用波长为10-14纳米的极端紫外线作为光源。

　　集成电路的线宽是指可以通过特定工艺光刻确定的最小尺寸，通常称为“ 28纳米”和“ 40纳米”。该尺寸主要由光源的波长和数值孔径确定。掩模上电路布局的大小也会影响光刻的大小。当前主流的28-nm，40-nm和65-nm线宽工艺均使用浸没式光刻技术（波长为134 nm）。但是，在诸如5nm的先进工艺中，由于波长限制，浸没式光刻技术无法满足更精细工艺的需求。这就是极端紫外线光刻机诞生的背景。

　　中国科学院开发的5纳米超高精度激光光刻加工方法的主要目的是制造光掩模。这是集成电路光刻制造中必不可少的部分，并且是限制最小线宽的瓶颈之一。目前，中国生产的标线主要是低档，大部分设备材料和技术都来自国外。

　　刘谦告诉《财经》记者，如果可以将超高精度激光光刻处理技术用于高精度光罩的制造，那么有望提高我国光罩的制造水平，减小光罩的线宽。现有的光刻机芯片。这也是非常有用的。该技术完全独立于知识产权，其成本可能低于目前的水平，并且具有产业化的前景。

　　但是，即使该技术已经商业化，以打破荷兰ASML（NASDAQ：ASML）在光刻机上的垄断地位，仍然需要突破许多核心技术，例如透镜的数值孔径和透镜的波长。光源。

　　如果您将光刻机看作是倒置的投影仪，则该掩模相当于一张幻灯片。光源穿过掩模，并且将设计的集成电路图案投影到光敏材料上，然后通过蚀刻工艺将图案转印到半导体芯片上。

　　原理图：首先通过激光将电路设计写在光掩模上，然后用光致抗蚀剂通过掩模将光源照射到矽晶片的表面上。

　　通常，每个掩模版的布局是不同的，并且通常需要一组不同的掩模版来制造芯片。掩模版的生产要求非常高，这使其非常昂贵。例如，一套45nm节点CPU标线片的成本约为700万美元。如今，随着产品个性化和小批量化的趋势，标线片的价格在整个芯片成本中迅速飙升。

　　高端口罩在中国仍然是“瓶颈”技术。在半导体领域，除了可以独立生产的英特尔（NASDAQ：INTC），三星（PINK：SSNLF）和台积电（NYSE：TSM）之外，美国光电子公司（NASDAQ：PLAB）主要使用高端掩模。Dainippon Printing Co.，Ltd.（DNP）和Toppan Printing Co.，Ltd.（PINK：TOPPY）由三个公司垄断。根据第三方市场研究机构前瞻性产业研究所的数据，这三家公司占全球市场份额的82％。

　　数据来源：前瞻产业研究院图：陈一帆

　　而且，这项技术仍处于实验室阶段，要实现商业化还有很长的路要走。ASML于1999年开始开发极紫外光刻机，直到2010年才发布第一款原型机。首款7nm极紫外工艺芯片于2019年商业化，历时20年。这是技术必须从实验室支付到商业用途的时间成本。

　　半导体行业已经发展了60多年，实现摩尔定律的关键在于光刻机可以不断实现更小的分辨率，在单位面积上在芯片上制造更多的晶体管，并提高芯片的集成度。如果没有光刻机，那么根本就不会有先进的芯片制造。根据第三方市场研究机构Foresight Industry Research Institute的调查，全球光刻机市场的74％在2019年由荷兰ASML公司垄断。ASML也是世界上唯一可以批量生产极限紫外光刻机的公司。

　　如何突破专利保护层也是获得完全独立的光刻机的难题之一。极紫外光刻技术的领域就像是一个充满地雷的战场。ASML通过大量专利和知识产权保护来垄断该技术。

　　长期以来，该行业一直在尝试另一条技术路线。例如，中国科学家和普林斯顿大学的周瑜于1995年首次提出了纳米压印技术，但仍无法克服商业化的困境。

　　而且，极紫外光刻机的成功商业化不仅是ASML的工作，更像是一个集成的创新平台，其中近90％的核心组件来自世界各地的公司。ASML通过收购开放了上游业务。产业链，例如德国的卡尔·蔡司的激光系统，美国的矽谷光刻集团的激光系统以及西盟科技的紫外线光源。目前，没有任何国家可以独立完成光刻机的制造。在极短的时间内，中国几乎不可能突破ASML在极端紫外光刻技术中的垄断地位。