這些“細(xì)節(jié)”讓中國難望頂級光刻機(jī)項(xiàng)背

　　近年來，中國科技正帶著澎湃動力向前奔跑，并逐漸進(jìn)入到跟跑、并跑、領(lǐng)跑“三跑并存”的階段。但我們在充滿信心的同時(shí)，還應(yīng)更加清醒和理性。與發(fā)達(dá)國家相比，我國不少領(lǐng)域關(guān)鍵核心技術(shù)受制于人，亟待集中力量奮力攻關(guān)。

　　真正的核心技術(shù)靠化緣是要不來的。我們還有多少亟待攻克的關(guān)鍵核心技術(shù)，差距在哪，需要從哪些方面突破?本報(bào)從今天起，開辟“亟待攻克的核心技術(shù)”專欄，就此進(jìn)行梳理、解讀和評析。

　　指甲蓋大小的芯片，密布千萬電線，紋絲不亂，需要極端精準(zhǔn)的照相機(jī)——光刻機(jī)。光刻機(jī)精度，決定了芯片的上限。高精度光刻機(jī)產(chǎn)自ASML、尼康和佳能三家;頂級光刻機(jī)由ASML壟斷。

　　“十二五”科技成就展覽上，上海微電子裝備公司(SMEE)生產(chǎn)的中國最好的光刻機(jī)，與中國的大飛機(jī)、登月車并列。它的加工精度是90納米，相當(dāng)于2004年上市的奔騰四CPU的水準(zhǔn)。國外已經(jīng)做到了十幾納米。

　　祖?zhèn)鞯哪ョR手藝

　　光刻機(jī)跟照相機(jī)差不多，它的底片，是涂滿光敏膠的硅片。電路圖案經(jīng)光刻機(jī)，縮微投射到底片，蝕刻掉一部分膠，露出硅面做化學(xué)處理。制造芯片，要重復(fù)幾十遍這個(gè)過程。

　　位于光刻機(jī)中心的鏡頭，由20多塊鍋底大的鏡片串聯(lián)組成。鏡片得高純度透光材料+高質(zhì)量拋光。SMEE光刻機(jī)使用的鏡片，得數(shù)萬美元一塊。

　　ASML的鏡片是蔡司技術(shù)打底。鏡片材質(zhì)做到均勻，需幾十年到上百年技術(shù)積淀。

　　“同樣一個(gè)鏡片，不同工人去磨，光潔度相差十倍。”SMEE總經(jīng)理賀榮明說，他在德國看到，拋光鏡片的工人，祖孫三代在同一家公司的同一個(gè)職位。

　　另外，光刻機(jī)需要體積小，但功率高而穩(wěn)定的光源。ASML的頂尖光刻機(jī)，使用波長短的極紫外光，光學(xué)系統(tǒng)極復(fù)雜。

　　3萬個(gè)機(jī)械件都要可靠

　　有頂級的鏡頭和光源，沒極致的機(jī)械精度，也是白搭。光刻機(jī)里有兩個(gè)同步運(yùn)動的工件臺，一個(gè)載底片，一個(gè)載膠片。兩者需始終同步，誤差在2納米以下。兩個(gè)工作臺由靜到動，加速度跟導(dǎo)彈發(fā)射差不多。

　　賀榮明說：“相當(dāng)于兩架大飛機(jī)從起飛到降落，始終齊頭并進(jìn)。一架飛機(jī)上伸出一把刀，在另一架飛機(jī)的米粒上刻字，不能刻壞了?！?/p>

　　而且，溫濕度和空氣壓力變化會影響對焦?！皺C(jī)器內(nèi)部溫度的變化要控制在千分之五度，得有合適的冷卻方法，精準(zhǔn)的測溫傳感器?！辟R榮明說。

　　SMEE最好的光刻機(jī)，包含13個(gè)分系統(tǒng)，3萬個(gè)機(jī)械件，200多個(gè)傳感器，每一個(gè)都要穩(wěn)定。像歐洲冠軍杯決賽，任何一個(gè)人發(fā)揮失常就要輸球。

　　圖紙不是關(guān)鍵

　　2002年SMEE成立，是中國政府為了填補(bǔ)光刻機(jī)空白而立項(xiàng)。賀榮明去德國考察時(shí)，有工程師告訴他：“給你們?nèi)讏D紙，也做不出來?！辟R榮明幾年后理解了這句話。

　　并不是說圖紙不重要，賀榮明說，如何將系統(tǒng)的誤差分配到子系統(tǒng)，設(shè)計(jì)有高下之分。但頂級光刻機(jī)也需要細(xì)節(jié)上的技術(shù)潔癖。“一根光纖，一行軟件編碼，一個(gè)小動作，如果不兢兢業(yè)業(yè)做好，整個(gè)系統(tǒng)就不優(yōu)秀?！辟R榮明說。

　　“發(fā)展光刻機(jī)，需要高素質(zhì)的人群。所以我們做來做去，做最多的是培養(yǎng)人，改變?nèi)?。”賀榮明說，這需要他們用五十年一百年的長遠(yuǎn)眼光去做事情，而不是期望幾個(gè)月解決問題。

　　如今SMEE每年增加數(shù)百項(xiàng)專利，活得很好，以中低端市場支持高端研發(fā)。而國際巨頭仍在前進(jìn)，發(fā)展浸沒式光刻機(jī)(光在水中波長更短)、磁懸浮驅(qū)動(減少工作面震動)、反射鏡代替透鏡技術(shù)、真空腔體的極紫外光學(xué)系統(tǒng)……