第八百九十三章 朝聞道
更新時間:2024-06-08 作者:周碩
帝國重器 第八百九十三章 朝聞道
“光刻機的定位分辨率一般來說，比制程分辨率會高一到兩代。” “我們新科目前采用的芯片制程是0.35微米技術，定位分辨率則能夠達到0.25微米水平。” “按照正常的研發序列，我們接下來五年時間里會陸續開發出0.18和0.13微米級別的定位分辨率技術。” “受限于我們目前的技術水平，到2004年我們最多可以把定位分辨率推進到90納米。” 送走了林千軍，王中軍在實驗室的閉門小會里露出了一臉愁容。 大家打完了雞血，熱情卻不能直接變成科研成果，而科學技術又從來不以人的意志為轉移。 所以在說到具體問題的時候，該掉頭發還是要掉頭發的。 “情況就是這么個情況，我們現在能夠做到0.25微米已經是為了追趕國際先進水平，付出極大壓力之后的成果了。” “可是如果要滿足有關單位的需求，我們的納米光柵必須達到100納米的分辨率。這已經不是亞微米技術，而是微納米的范疇了。也就是說，我們需要跨越至少五年時間的技術發展，將定位分辨率提前推到100納米。” 王中軍說到這里不由皺起眉頭，手摸著煙盒卻沒有打開：“都說說吧，有什么思路沒有？” 下面實驗室里的研究員們面面相覷，跟著一起犯起了難。 “繼續采用化學蝕刻法怎么樣？如同通過多次曝光的技術……” “不行的，化學蝕刻法的各向異性太差了。即使是重復曝光蝕刻，也會導致兩側侵蝕，精度必然達不到100納米的要求。” 納米光柵的制作技術，其實和制作芯片差不多，一樣是通過在硅片上涂抹光刻膠，然后反復曝光、蝕刻，最后形成符合精度要求的光柵。不過目前業界通常采用的化學蝕刻方法，卻在微納米級條件下并不適用了。 化學蝕刻法用通俗的話來說，就是在晶圓上涂布光刻膠，然后通過曝光去除光刻膠，再用腐蝕性材料對暴露出來的硅片進行腐蝕，最后形成集成電路需要的結構。 但這也有一個問題，濕法化學蝕刻用的蝕刻液在蝕刻中，各向異性的不佳會導致在光刻膠覆蓋下的晶圓同樣也有一部分被侵蝕了。反過來說，就是濕法化學蝕刻的各向同性性能很好，不僅能向下侵蝕，同樣也能向左右侵蝕。 這樣一來，對精度要求高的情況下，這種技術顯然就天然不適用了。 第一個提議被斃了，這無疑讓其他人謹慎了許多。原本還想開口的人，臉上也皺起了眉頭。 “100納米的測量能力，美國人有沒有？他們是怎么實現的？” “怎么沒有？沒有這個能力，哈勃望遠鏡怎么上天？勞倫斯實驗室的光學加工設備有10納米的精度、1納米的定位分辨率，早就走到我們的終點線了。” “1納米的精度啊，他們是怎么實現的！”下面小聲討論的人，聽到自己競爭對手的成績，甚至都要忍不住要贊嘆出來。 勞倫斯利弗莫爾實驗室的光學車床，可以說是全世界加工精度最高的設備了。早在八十年代，在開發哈勃望遠鏡的過程中，美國空軍就掌握了100納米精度、80厘米直徑的超精密大型球面的加工能力，為后來的一系列鎖眼衛星掃平了最大的障礙。 “怎么實現的？砸錢唄，為了減弱地震波對設備的影響，在整個實驗室的地基上配了減震，這種事情咱們連想都不敢想吧？” “怎么不敢想？” 誰也沒想到，一直在前面默不作聲的王中軍，竟然突然說了一句話。 “不就是錢嗎？如果給房子裝減震就能提升加工精度，那我們干嘛不這么做？” “給房子裝減震……很費錢的嗎？” 王中軍這話一說出來，下面人竟然稍微安靜了片刻，然后紛紛深吸了一口氣。 是啊……新科差錢嗎？ 下面這些研究員的思維，主要還是沒放開。一方面是之前的工作都是按部就班，主要方向就是挖掘現有技術的極限。從濕法蝕刻向干法蝕刻轉變，或者再遠點就考慮等離子刻蝕，這已經是業界最新動態了。 另一個人難免受社會環境影響，這種付出極大成本去減少很微弱誤差的投入產出比，總感覺未免有些敗家了。 雖然王中軍的實驗室每年的科研經費都不缺，可花錢畢竟也是需要想象力的。 “當然，給房子裝減震暫時還不到這一步。” 王中軍若有所思，沉吟著說道：“不過，這確實是一條路子。” 正常的科研計劃，當然是要考慮經濟效益的，需要循序漸進來逐漸將一項技術發展成熟，然后再進行下一代技術的研發。 誰都知道碳化硅、氮化鎵這些材料比硅晶圓的性能更好，但半導體產業還不是在吃單晶硅這條路線，還不知道要吃到哪一年去呢。 不把單晶硅的潛力挖光、不在經濟上無利可圖，產業界怎么有動力去更新換代？ 但問題是，如今擺在王中軍面前的并不是一個正常的研發項目。 微納米級的納米光柵，不僅時間緊、任務重，而且還關系到國家戰略。就是在這個時候，我們才有一個優勢，可以不去講所謂的經濟規律，去拼盡全力的做一件事。 在這一代中國人心中，時代的使命感仍然充滿了崇高的精神。 成本，并不應該在王中軍這個項目的考慮之中。 “我們必須推翻目前的技術路徑，蝕刻法的加工精度是無法滿足需求的。我們必須要有更高的加工能力，必須跳出目前的半導體加工思路……” “更高加工能力……原子力顯微鏡怎么樣？” 王中軍的自言自語，讓所有人都有些目瞪口呆。 “主任，你想怎么用原子力顯微鏡？那個咱們所一共也沒幾臺，所長寶貝著呢！” 原子力顯微鏡在九十年代的中國確實是個稀罕玩意，不僅貴而且還不好買。實驗室里要是有一臺，就好像學校里開的機房一樣，恨不得拿白布好好罩起來，誰也別用。 而且國內對原子力顯微鏡的應用還處于摸索階段，屬于那種拿它隨便掃描一片樹葉，都能到期刊上發一篇論文。 這么寶貝的設備，就怕王中軍獅子大開口，占用了其他實驗室的份額。 “原子力顯微鏡有三種操作方式，分別是非接觸式、接觸式和輕敲模式。”王中軍的眼神忽然明亮起來，笑容中多了一些自信：“如果我們將輕敲模式的進程設定為負數，其實它的探針完全可以在材料上進行極為精細的加工啊！” “可是……” 下面有人情不自禁的搖頭：“這樣一來，那探針也廢了吧？” 原子力顯微鏡的原理并不復雜，就是用一根針頭去“摸”出一幅圖像來。針頭可以和操作對象接觸、不接觸或者接觸之后迅速離開——也就是輕敲模式。 當針頭與被掃描物體接觸，就會有多種力在這個過程中產生影響。通過對這些數據的計算，就能得到掃描的圖像了。 可想而知，這樣的探針必然是非常脆弱。像半導體所這樣主要觀測硬質材料，大多數時候使用的都是非接觸模式，即使如此還經常會因為碰到材料突起導致探針損壞。只有觀測生物材料等軟質材料的時候，才會使用接觸掃描。 正常使用中如果有誰敢把探針進程設置為負數，那他這輩子都別想進實驗室的大門了。 “不對，IBM前幾年就用原子力顯微鏡操作過單個原子，所以這個路線應該是可行的。” “IBM只是刻了三個字母，我們要刻幾百條光柵線，探針不知道要用掉多少，這成本差別也太大了！”下面的研究員聽的都快要瘋了，這種實驗設想如果被所長知道，光柵實驗室非得做一輩子冷板凳吧！ “探針？一個探針大概是兩百美元，如果我們用進口探針，那確實太貴了。” “但這個設想的難點不在成本，而是花錢也沒有現成的探針可以用。為了在單晶硅上刻畫光柵，我們需要硅探針，這樣在刻痕的過程中才不至于污染材料。同樣我們也需要分辨率更高、更容易被去除雜質的針頭，硅材料很難做到我們需要的分辨率精度，此外還需要新的刻蝕方法……” 想到這里，王中軍不僅沒有著急，反而是松了一口氣。 做科研不怕累、不怕浪費腦細胞，只怕找不到前進的方向。 當找到這個思路之后，他的腦海里迅速將這條路徑需要解決的問題大致的列了一遍。問題不少、而且不小，但是，肯定有實現的可能！ 就像劉慈欣在《朝聞道》里說的那樣，相比于人類意識到宇宙存在所用的時間，人類從牛頓到誕生出愛因斯坦不過是一瞬間而已。 “如果說那個原始人對宇宙的幾分鐘凝視是看到了一顆寶石，其后你們所謂的整個人類文明，不過是彎腰去拾它罷了。” 帝國重器 第八百九十三章 朝聞道
“光刻機的定位分辨率一般來說，比制程分辨率會高一到兩代。” “我們新科目前采用的芯片制程是0.35微米技術，定位分辨率則能夠達到0.25微米水平。” “按照正常的研發序列，我們接下來五年時間里會陸續開發出0.18和0.13微米級別的定位分辨率技術。” “受限于我們目前的技術水平，到2004年我們最多可以把定位分辨率推進到90納米。” 送走了林千軍，王中軍在實驗室的閉門小會里露出了一臉愁容。 大家打完了雞血，熱情卻不能直接變成科研成果，而科學技術又從來不以人的意志為轉移。 所以在說到具體問題的時候，該掉頭發還是要掉頭發的。 “情況就是這么個情況，我們現在能夠做到0.25微米已經是為了追趕國際先進水平，付出極大壓力之后的成果了。” “可是如果要滿足有關單位的需求，我們的納米光柵必須達到100納米的分辨率。這已經不是亞微米技術，而是微納米的范疇了。也就是說，我們需要跨越至少五年時間的技術發展，將定位分辨率提前推到100納米。” 王中軍說到這里不由皺起眉頭，手摸著煙盒卻沒有打開：“都說說吧，有什么思路沒有？” 下面實驗室里的研究員們面面相覷，跟著一起犯起了難。 “繼續采用化學蝕刻法怎么樣？如同通過多次曝光的技術……” “不行的，化學蝕刻法的各向異性太差了。即使是重復曝光蝕刻，也會導致兩側侵蝕，精度必然達不到100納米的要求。” 納米光柵的制作技術，其實和制作芯片差不多，一樣是通過在硅片上涂抹光刻膠，然后反復曝光、蝕刻，最后形成符合精度要求的光柵。不過目前業界通常采用的化學蝕刻方法，卻在微納米級條件下并不適用了。 化學蝕刻法用通俗的話來說，就是在晶圓上涂布光刻膠，然后通過曝光去除光刻膠，再用腐蝕性材料對暴露出來的硅片進行腐蝕，最后形成集成電路需要的結構。 但這也有一個問題，濕法化學蝕刻用的蝕刻液在蝕刻中，各向異性的不佳會導致在光刻膠覆蓋下的晶圓同樣也有一部分被侵蝕了。反過來說，就是濕法化學蝕刻的各向同性性能很好，不僅能向下侵蝕，同樣也能向左右侵蝕。 這樣一來，對精度要求高的情況下，這種技術顯然就天然不適用了。 第一個提議被斃了，這無疑讓其他人謹慎了許多。原本還想開口的人，臉上也皺起了眉頭。 “100納米的測量能力，美國人有沒有？他們是怎么實現的？” “怎么沒有？沒有這個能力，哈勃望遠鏡怎么上天？勞倫斯實驗室的光學加工設備有10納米的精度、1納米的定位分辨率，早就走到我們的終點線了。” “1納米的精度啊，他們是怎么實現的！”下面小聲討論的人，聽到自己競爭對手的成績，甚至都要忍不住要贊嘆出來。 勞倫斯利弗莫爾實驗室的光學車床，可以說是全世界加工精度最高的設備了。早在八十年代，在開發哈勃望遠鏡的過程中，美國空軍就掌握了100納米精度、80厘米直徑的超精密大型球面的加工能力，為后來的一系列鎖眼衛星掃平了最大的障礙。 “怎么實現的？砸錢唄，為了減弱地震波對設備的影響，在整個實驗室的地基上配了減震，這種事情咱們連想都不敢想吧？” “怎么不敢想？” 誰也沒想到，一直在前面默不作聲的王中軍，竟然突然說了一句話。 “不就是錢嗎？如果給房子裝減震就能提升加工精度，那我們干嘛不這么做？” “給房子裝減震……很費錢的嗎？” 王中軍這話一說出來，下面人竟然稍微安靜了片刻，然后紛紛深吸了一口氣。 是啊……新科差錢嗎？ 下面這些研究員的思維，主要還是沒放開。一方面是之前的工作都是按部就班，主要方向就是挖掘現有技術的極限。從濕法蝕刻向干法蝕刻轉變，或者再遠點就考慮等離子刻蝕，這已經是業界最新動態了。 另一個人難免受社會環境影響，這種付出極大成本去減少很微弱誤差的投入產出比，總感覺未免有些敗家了。 雖然王中軍的實驗室每年的科研經費都不缺，可花錢畢竟也是需要想象力的。 “當然，給房子裝減震暫時還不到這一步。” 王中軍若有所思，沉吟著說道：“不過，這確實是一條路子。” 正常的科研計劃，當然是要考慮經濟效益的，需要循序漸進來逐漸將一項技術發展成熟，然后再進行下一代技術的研發。 誰都知道碳化硅、氮化鎵這些材料比硅晶圓的性能更好，但半導體產業還不是在吃單晶硅這條路線，還不知道要吃到哪一年去呢。 不把單晶硅的潛力挖光、不在經濟上無利可圖，產業界怎么有動力去更新換代？ 但問題是，如今擺在王中軍面前的并不是一個正常的研發項目。 微納米級的納米光柵，不僅時間緊、任務重，而且還關系到國家戰略。就是在這個時候，我們才有一個優勢，可以不去講所謂的經濟規律，去拼盡全力的做一件事。 在這一代中國人心中，時代的使命感仍然充滿了崇高的精神。 成本，并不應該在王中軍這個項目的考慮之中。 “我們必須推翻目前的技術路徑，蝕刻法的加工精度是無法滿足需求的。我們必須要有更高的加工能力，必須跳出目前的半導體加工思路……” “更高加工能力……原子力顯微鏡怎么樣？” 王中軍的自言自語，讓所有人都有些目瞪口呆。 “主任，你想怎么用原子力顯微鏡？那個咱們所一共也沒幾臺，所長寶貝著呢！” 原子力顯微鏡在九十年代的中國確實是個稀罕玩意，不僅貴而且還不好買。實驗室里要是有一臺，就好像學校里開的機房一樣，恨不得拿白布好好罩起來，誰也別用。 而且國內對原子力顯微鏡的應用還處于摸索階段，屬于那種拿它隨便掃描一片樹葉，都能到期刊上發一篇論文。 這么寶貝的設備，就怕王中軍獅子大開口，占用了其他實驗室的份額。 “原子力顯微鏡有三種操作方式，分別是非接觸式、接觸式和輕敲模式。”王中軍的眼神忽然明亮起來，笑容中多了一些自信：“如果我們將輕敲模式的進程設定為負數，其實它的探針完全可以在材料上進行極為精細的加工啊！” “可是……” 下面有人情不自禁的搖頭：“這樣一來，那探針也廢了吧？” 原子力顯微鏡的原理并不復雜，就是用一根針頭去“摸”出一幅圖像來。針頭可以和操作對象接觸、不接觸或者接觸之后迅速離開——也就是輕敲模式。 當針頭與被掃描物體接觸，就會有多種力在這個過程中產生影響。通過對這些數據的計算，就能得到掃描的圖像了。 可想而知，這樣的探針必然是非常脆弱。像半導體所這樣主要觀測硬質材料，大多數時候使用的都是非接觸模式，即使如此還經常會因為碰到材料突起導致探針損壞。只有觀測生物材料等軟質材料的時候，才會使用接觸掃描。 正常使用中如果有誰敢把探針進程設置為負數，那他這輩子都別想進實驗室的大門了。 “不對，IBM前幾年就用原子力顯微鏡操作過單個原子，所以這個路線應該是可行的。” “IBM只是刻了三個字母，我們要刻幾百條光柵線，探針不知道要用掉多少，這成本差別也太大了！”下面的研究員聽的都快要瘋了，這種實驗設想如果被所長知道，光柵實驗室非得做一輩子冷板凳吧！ “探針？一個探針大概是兩百美元，如果我們用進口探針，那確實太貴了。” “但這個設想的難點不在成本，而是花錢也沒有現成的探針可以用。為了在單晶硅上刻畫光柵，我們需要硅探針，這樣在刻痕的過程中才不至于污染材料。同樣我們也需要分辨率更高、更容易被去除雜質的針頭，硅材料很難做到我們需要的分辨率精度，此外還需要新的刻蝕方法……” 想到這里，王中軍不僅沒有著急，反而是松了一口氣。 做科研不怕累、不怕浪費腦細胞，只怕找不到前進的方向。 當找到這個思路之后，他的腦海里迅速將這條路徑需要解決的問題大致的列了一遍。問題不少、而且不小，但是，肯定有實現的可能！ 就像劉慈欣在《朝聞道》里說的那樣，相比于人類意識到宇宙存在所用的時間，人類從牛頓到誕生出愛因斯坦不過是一瞬間而已。 “如果說那個原始人對宇宙的幾分鐘凝視是看到了一顆寶石，其后你們所謂的整個人類文明，不過是彎腰去拾它罷了。” 帝國重器 第八百九十三章 朝聞道
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