外媒Interesting Engineering报道,美国研究人员正联合产业伙伴,开发新型EUV光刻材料。目标:在几个原子尺度上,造更小、更快、更高密度的芯片。
几个原子约1纳米以下,对应1纳米以下制程。摩尔定律逼近物理极限,芯片进入原子级操控时代。
EUV即极紫外光刻,波长13.5纳米。它不用透镜,用多层反射镜,因为极紫外光几乎被所有材料吸收。光路在真空,反射镜表面粗糙度低于一个原子。整机像三层楼高的精密仪器。
但光刻机只是工具,光刻胶才是墨水。EUV胶吸收极紫外光子,触发化学反应,把掩膜图案刻到硅片。难点:EUV光子能量高、数量少,随机效应强,线条边缘容易粗糙,缺陷多。
美国这次瞄准金属氧化物光刻胶、新型有机光刻胶、底层抗反射涂层。这些材料要提高灵敏度、分辨率,降低缺陷,让芯片在原子尺度更可靠。
EUV光刻机被荷兰ASML垄断。材料是另一条赛道。日本信越、JSR、东京应化占全球高端光刻胶。美国强在EUV光源、材料研发、设计软件,德国蔡司供光学系统。
美国联合产业界攻材料,意图明确:主导2纳米以下节点,保持芯片代差。先进芯片用于AI、雷达、导弹、超算,是军事优势底座。
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中国被限制获取EUV光刻机,材料绕不开。没有EUV光刻胶,有机器也印不出芯片。中国在KrF、ArF光刻胶有基础,EUV胶几乎空白。
追赶已开始。中科院化学所、上海光机所、长春光机所预研EUV光源、光刻胶、掩膜;南大光电、北京科华、晶瑞股份投高端胶;华为哈勃投资相关材料公司。
EUV从提出到商用近30年,材料迭代没停。High-NA EUV正在推向市场,需要更薄、更抗蚀的光刻胶。这给中国一个窗口:下一代材料提前布局。
各国优势也清楚:美国强原始创新和产业整合,日本强材料工艺和量产,欧洲强精密制造,中国强市场规模、应用场景和举国体制。中国还有新材料体系:二维材料、碳基芯片、光子芯片、量子芯片,差距较小,部分领先。但短期硅基仍是主流,EUV材料必须攻克。
芯片是现代战争神经。雷达、电子战、精确制导、无人机蜂群,都依赖先进芯片。美国开发新EUV材料,是在加固技术护城河。中国必须建自主可控的芯片材料体系。
中国有稀土、金属氧化物、高分子化学积累。EUV胶涉及金属氧化物、有机金属化合物,中国有资源优势和化学人才。但突破不只在配方:纯度、缺陷率、量产一致性、专利、验证线都要过关。
芯片战争不是单一机器之争,是光刻机、光刻胶、掩膜、设计工具、制造工艺的全链条之争。美国在材料上发力提醒我们:隐形战场同样关键。谁能把光刻胶的缺陷率、灵敏度、量产一致性压到极致,谁就能在2纳米以下拿到筹码。原子尺度竞赛,远未结束。
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