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[导读]近日,网传清华大学的国产 EUV 方案通过用“空间”换“时间”的方式,通过将光刻机放大为光刻厂的方案来规避技术难点,实现“换道超车”。对此,昨天下午中国电子工程设计院官方表示,该项目并非网传的国产光刻机工厂,而是北京高能同步辐射光源项目(HEPS)。

近日,网传清华大学的国产 EUV 方案通过用“空间”换“时间”的方式,将光刻机放大为光刻厂的方案来规避技术难点,实现“换道超车”。

些博主声称该项目已经在雄安新区落地,届时可以成功突破 7nm 甚至更先进制程工艺,并附上该“光刻厂”的实地图片。

对此,昨天下午中国电子工程设计院官方表示,该项目并非网传的国产光刻机工厂,而是北京高能同步辐射光源项目(HEPS)。

而且,HEPS 位于北京怀柔雁栖湖畔,也不是网传的雄安新区。

国产“光刻厂”落地?官方正式回应!

这个巨大怪异的工厂是干什么的?

北京高能同步辐射光源项目(HEPS)是我国第一台高能量同步辐射光源,也是世界上发射度最低、亮度最高的第四代同步辐射光源之一。

据悉,HEPS 通过加速器将电子束加速到 6GeV,然后注入周长 1360 米的储存环,用接近光速的速度保持运转

电子束在储存环的不同位置通过弯转磁铁或者各种插入件时就会沿着偏转轨道切线的方向释放出稳定、高能量、高亮度的光 (同步辐射光)

简单的说,HEPS 可以看成是一个超精密、超高速、具有强大穿透力的巨型 X 光机,它产生的小光束可以穿透物质、深入内部进行立体扫描从分子、原子的尺度多维度地观察微观世界。

因此,高能同步辐射光源将帮助人类更细致观察微观物质的细节,为国家解决在资源、能源、环境、人口和健康等诸多领域面临的挑战提供科学基础。

也就是说,HEPS是进行科学实验的大科学装置而不是网传的光刻机工厂

该项目是中科院、北京市共建怀柔科学城的核心装置,由国家发展改革委批复立项,中科院高能所承担建设,为“十三五”国家重大科技基础设施。

2019年该项目开始建设,今年3月 HEPS 增强全线贯通、储存环隧道设备启动安装、光束线站前端区启动试安装,HEPS全面进入科研设备安装阶段,预计于 2025年完成交付并投入使用。

因为该项目中主要包括加速器、光束线和实验站,环形加速器中产生的高通量 X光经过“通道”到达实验站,所以从外形来看确实很有特点,容易让人联想到“光刻机”

据悉,储存环能量高达 6 千兆电子伏,发射度小于 0.06 纳米·狐度,高性能光束线站容量不少于 90个,提供能量达 300 千电子伏的 射线,具备纳米量级空间分辨、皮秒量级时间分辨、毫电子伏量级能量分辨能力。

整个建筑形似放大镜,寓意其为探索微观世界的利器,而且后期还将不断改造,延长其其工作寿命。

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“光刻厂”还能实现吗?

大家都知道光刻机是通过特定光线照射在涂有光刻胶的晶圆上产生化学反应,实现将设计好的电路打印到芯片上。

极紫外线EUV 的波长为 13.5 nm,是人类目前最先进的光刻机,可以支持目前最先进的制程工艺(2-7nm)

光刻机中最核心的设备就是 EUV 光源系统(锡蒸气光源),其原理是在真空室腔体中,将纳米级别的锡滴喷出,随后发出的两束激光会将其高温熔融并被气化为等离子云,这个等离子云以高速的膨胀扩散后就产生了临时光源

等离子云是原子和分子被激发所形成的一种高能量状态,该状态下的锡滴中的电子被激发至高能级,其能级差可以转换为光子具有 13.5nm 波长的极紫外光,等离子体就是13.5nm波长光的源头。

而且,锡滴喷枪每秒大约释放 50000个锡滴,每一个都重复上述过程,从而产生源源不断的EUV光线

在即使这样产生的光源中也含有杂质,因此要使用光学系统中的多重反射镜来对波长的筛选,但因为极紫外光的波长非常短很容易被接触到的任何物体吸收掉 (包括反射镜),因此必须造出一个表面极其光滑的反射镜来收集光源。

这个光滑的反射镜非常精密,目前只有德国卡尔·蔡司公司才能做出这种镜头,如果说有德国国土面积那么大的一个反射镜,其平整度误差在毫米级别,光刻机巨头荷兰ASML 也为此成为蔡司的大股东。

所以我们可以看到,仅这个过滤镜头里面的精度误差数量级都是非常夸张的,不是由一台几米的光刻机变成一个几百米的光刻厂就能将极紫外光中的杂质过滤又能保证如此短的波长不被吸收的。

21ic 了解到,最早的传言可能来源于:清华大学工程物理系教授唐传祥研究组与来自亥姆霍兹林材料与能源研究中心(HZB)以及德国联邦物理技术研究院(PTB)的合作团队在自然杂志《Nature》上发表了题为《稳态微聚束原理的实验演示(Experimental demonstration of the mechanism of steady-state microbunching)》论文。

该论文描述了一种新型光源整合技术,首次展示了同步辐射光源与自由电子激光两种主要加速器光源结合后的特性,可能用于实现或改良大功率 EUV 光源。

未来随着摩尔定律的不断推进,工艺的愈发先进,将会要求 EUV 光刻机的波长和功率更高,而上述论文研究的稳态微束(SSMB)技术提供了一定的研究方向,也就是说是未来光刻机光源的一个方向。

电子工程设计院官方辟谣的 “国产光刻工厂” 同步辐射光源项目(HEPS)其实也是国内外都在研究,并不是网传国产 EUV 方案通过用 “空间” 换 “时间” 的方式将光刻机放大为光刻厂的方案来规避技术难点,实现 “换道超车”。

当然,大家关注也说明期待国内突破卡脖子问题,但是技术领域并没有一蹴而就,只有踏踏实实持续钻研深耕才能获得突破。我国目前在各领域的进步是有目共睹的,比如华为的芯片、5G 以及卫星通信,相信大家期待的那一天会到来的。

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