第266章 制程路线之争 （上）
光刻机是晶圆生产线中最为核心的生产设备，发展历程也是经过了数代的更迭。 如果以大规模商业性应用为标准线，大体上看，六十年代是接触式光刻机、接近式光刻机的时代，到七十年代光刻机设备主流更新到了投影式光刻机，八十年代更新到步进式光刻机，九十年代更新到步进式扫描光刻机，新世纪初期浸入式光刻机大行其道。 二十一世纪之后，得益于华人科学家林本坚博士的光刻胶上方加水创意，忽然获得大绝招的asml以侵入式光刻机一举把日系光刻机厂商从云端打入尘埃，只用了不到几年时间就垄断了全球70%的光刻机市场。 由于光本质是波的缘故，在微观物理世界波长越短的光精度就越高，换句话说光的波长越短，在晶圆上刻下的线就越细。 早期的摩尔定律是预言集成电路密度每年翻倍，直到1975年摩尔定律才改成未来人尽所知的每十八个月。 根据瑞利公式：cd=k1*(λ/na)，其中cd代表着曝光尺寸或者叫做光刻的最小尺寸，比如5.0微米、3.0微米什么的，甚至直接代指晶圆生产线的技术标准，k1代表着干扰降低光刻尺寸的综合因素，比如光刻胶，比如车间环境供电电压等等。 na代表着镜头的数值孔径这玩意的学术描述比较复杂，简单的说就是na值越大透光越多分辨率越高。 λ这玩意经过义务九年的都知道，代表着光的波长，在公式中波长越低光刻机的精度就越高。 因此实现摩尔定律的前提就是减小k1、λ的数值，搞大na的数值。 相比磨镜头这种比较坑爹见效很慢的耐心活，缩短光的波长就成了提升光刻机精度最为直接也最为优先的手段。 早期光刻机土鳖的很，基本都是从电影摄像机上改造出来的，曝光光源也比较奇葩从光谱红外端到近紫外段用啥的都有， 不过随着摩尔定律的生效，光源迅速从红外端向紫外端移动，镜头也迅速超越了电影镜头所要求的精度，越来越专业加工越来越难。 时间到了八十年代，光刻机的主流光源开始使用高压汞灯，其波长为365nm产业界管这玩意叫～i-line。 九十年代初期，光刻机的精度进入到1.0微米以下之后，高压汞灯所提供的356nm波长就显得很大了，因此krf激光器成了光刻机的主流光源，其产生的248nm波长的光源足够把晶圆生产线的线宽推进到纳米时代。 九十年代中期，随着晶圆生产线线宽的进一步降低，193nm波长的duv激光开始崭露头角，duv激光也是著名的arf准分子激光，包括治疗近视眼手术在内的多种跨行业工程应用都使用这种激光，相关激光发生器和光学镜片等技术都比较成熟。 在电子产业庆幸193nm光源由于应用范围极广导致研发成本降低的愉悦压根就没享受几天，光刻光源的缩短之旅直接被卡在193nm无法进步。 从九十年代中期开始，直到梁远偷渡之前，光刻机的光源一直维持在193nm已经接近二十年，可以说直到某人偷渡位面那一刻，全球所有主流手机、电脑、平板、超级计算机、显卡、路由器的主芯片仍旧是193nm光源光刻出来的，193nm光源成了人类信息时代超高速发展中第一块顽固不变的基石。 自1975年摩尔定律或者叫做摩尔预言成熟起，全球半导体产业沿着摩尔博士给出的这条科技大路一路狂奔了二十多年，直到二十世纪的末期才撞上了一道无法突破的铁壁～～193nm，光刻机光源在这个波长上卡了足有小二十年，英特在世纪之交被吐槽成牙膏厂只是光刻机技术停步不前时消费领域产生的一线反应而已。 自九十年代中期开始，科学家和电子产业界提出了各种超越193nm的方案，其中包括157nmf2激光，电子束投射(epl)，离子投射(ipl)、euv(13.5nm)和x光，几年的发展之后在世纪之交形成了几大技术阵营。 157nmf2：每家大型光刻公司都在研究，但唯独东洋尼康第一个推出了达到商用标准的产品。 157nm光会被现有主流193nm机器所用的镜片吸收，光刻胶也要重新研制，所以产线改造难度极大，几乎是另起炉灶的重新再来，而157nm光源对193nm的波长进步只有不到25%，研发投入产出比实在太低。 也不知道东洋是幸还是不幸，得益于其国民性的工匠精神死磕波长缩短的尼康属实伟大，第一个解决了困扰世界十来年的光源波长问题。 但可惜的是，彼时华人科学家林本坚博士光刻胶上加水的创意已经把193光源的波长通过折射直接变成137nm未来更把193光源的线宽直接推进到了十纳米以下，直接把尼康投入巨资所研发的技术毫无悬念的送回了老家。 这件事绝对可以载入人类电子产业的发展史，可以说林本坚博士以一己之力直接击沉了东洋电子产业都不为过，要知道尼康研发157nm的光源绝不是一个光源的问题，其配套的镜头、光刻胶、化学制剂、车间电路等等几乎都是全新的，差不多等于把整个晶圆生产线或者电子产业基础全都换了一遍。 得益于东洋强大的电子配套产业实力，围绕着157nm光源，东洋系电子产业链参与进去了无数的大小公司，结果都被一起打折了脊梁，在梁远偷渡之前，东洋广场协议之后，东洋经济之所以失落长达二十年之久，林本坚博士绝对功不可没。 除了憋屈死掉的157光源之外，13.5nmeuvllc也是梁远偷渡之前人类技术上限中最有可能投入到大规模商业应用中的光源，这个阵营包括英特尔、amd、摩托罗拉、美国能源部、asml、英飞凌、micron等。 1nm接近式x光：这个阵营包括aset、mitsubishi，、nec、toshiba，、ntt、ibm、摩托罗拉，这也是一个被林本坚博士击沉的阵营，由于实验室向来比产业界前沿的缘故，这个阵营起始于八十年末期，采用接近式曝光方式生产，原计划可以作为157光源之后的后补技术登场，到了新世纪虽然没有尼康那般倒霉刚好产品成熟，不过美日两国也各自在这个方向上投入了数十亿美元的巨资，还未问世就已经凉凉也不知道是幸还是不幸。 0.004nmebdw或epl:朗讯～贝尔实验室、ibm、佳能、尼康，asml被邀请加入后又率先退出，这个阵营的学名叫做电子束直写技术，是所有光刻技术阵营中看起来最吊也最浪漫的那个，同样也是光刻技术的物理极限，更是方伟林的主要来意。 尼康在被asml击败之后，曾押宝电子束直写技术拼死一搏，可惜这玩意的研发难度堪称电子行业的可控核聚变，直到梁远偷渡那一刻也没听到入坑十年的尼康搞出什么大新闻。 一般来说，科技的前沿以大学为主多从事基础科技研发，基础科技往往领先产业应用十几年甚至上百年的时间，比如爱因斯坦的质能方程和相对论，产业的前沿则是以大学定向实验室和各类企业研究所为主，实验室技术基本就是未来的工业界主流技术，往往领先工业界现有技术五至十年，比如诺基亚实验室在2000年曾经在实验室中搞出了和苹果手机类似的个人电子终端，可惜被诺基亚高管枪毙掉了。 同样，在九十年代初，从事电子产业研发的各大公司前沿实验室，已经发觉193nm波长之后，光源的发展忽然陷入了极大的困境，现有的材料完全不支持更短波长的光源有大批量应用的可能，继续缩短波长只能寄托于新材料的发现或者死磕收益率不高的153nm波长的光源，更新现有电子产业的大部分设备。 由于芯片产业属于高技术行业的缘故，前沿和生产一线的联系十分紧密，实验室的研发困境很快就传导到了产业界，结果虽然193nm的光源还未普及，但未来的阵营已经隐隐有了迹象。 港基集电作为共和国唯一一家能摸到产业前沿尾巴的微电子集团，内部对未来的技术路线自然也是争执不断，有站队193nm决定只看眼前的，有站队153nm的，相比193nm提升25%也是提升对不对，相比极紫外光反射式euv光刻，153nm设备的研发难度真是缩小了一个数量级，看起来是个弯道超车的好方案。 还有一部分胆子不小性情激进的研发人员直接站队euv，而最激进的就是看好电子束直写技术是未来突破193nm光源的最佳选择。 未来的互联网时代有句流传很广的大实话，只有吊丝才做选择题，土豪从来都是全要，港基集电就是全球电子产业中的吊丝，哪有精力在四个阵营全部投入研发经费，能坚守住一个阵营不被落下太远就已经谢天谢地了。 经费有限，个人又都认为面对若隐若现的193nm门槛，自己的方向才是正确的，在梁远不干预的情况下港基集电内部已经吵成了一团，而电子束直写方案是第一个被港基集电高层枪毙掉的方案。 电子束直写技术由于电子束的特性缘故，在精度上可以领先曝光技术四、五个世代，也就是说在晶圆生产线主流技术为1.0微米的时代，电子束直写技术可以把制程线宽直接推进到0.13微米。 看起来这么牛x的技术为啥被港基集电高管第一时间毙掉了？ 一般来说，九十年代初期，主流技术的光刻机每小时加工的晶圆数量大约150至200片之间，而电子束直写技术加工晶圆的数量大约为每小时三至五片，最坑爹的是随着未来芯片的复杂程度快速提高，港基集电预估电子束直写技术的加工能力还会恐怖从每小时三至五片晶圆下降为每小时加工三至五枚芯片的程度。