今天小編分享的科技經驗：可能，我們再也不需要ASML的光刻機了，歡迎閱讀。
圖片來源 @視覺中國
文 | BT 财經，作者 | 張津京
最近這幾天，國内某知名大學 SSMB 的光刻機方案被多位大 V 傳瘋了。
有的人說國内某知名大學拿出了一個不需要阿斯麥技術的光刻機，也有人說國内某知名大學弄出一個在核電站旁邊才能開廠的光刻園區。
而且在短視頻平台，你只要輸入國内某知名大學和光刻機幾個字，成千上萬的視頻撲面而來，絕大多數講的内容都非常一致，表明這個光刻機如何如何的了不起。
但真正了解其中的原理，以及相關發展的過往，可能對企業突破關鍵技術領網域，取得自身技術進步帶來不一樣的思路。
況且國内某知名大學提出這個技術，一來本身是高能物理探索領網域的工具突破，一開始的設計是為了更好的探索粒子肽的相關特性；二來相關的論文早在 2021 年 2 月 27 日，就已經發表在國際知名的自然雜志上。
光刻機只是副產品
這個從 2017 年就組建的研究團隊，當時定的研究方向就是世界物理領網域都在追尋的一個 " 粒子穩态微聚束 "，縮寫就是 SSMB。
眾所周知，加速器光源是探索物質結構及動态特性的最前沿工具之一。加速器光源發展到今天，主要有兩種類型——基于電子儲存環的同步輻射光源和基于電子直線加速器的自由電子激光，它們可分别提供高重復頻率寬譜輻射光和高峰值功率的相幹光。
這兩種光源在經過所需要探測的粒子時會發生不同的變化，科學家根據記錄這些變化以及光圖譜發生的相移，就能對粒子的特性進行一個比較清晰的描述和探索。
這個過程特别像我們小時候玩的剪影。燈光打在手勢變化的圖形上面，在牆上會映射出不同的影子，我們可以看到這些影子，來分辨他們究竟是動物、植物還是其他的一些形象。
科學家也是如此，粒子實在太小了，甚至很多粒子還有着自己趨于穩定和不穩定中間的狀态，那麼日常研究這些粒子的特性，就不能完全依靠視覺或者聽覺等人本身具備的探索能力來實施。科學家對于粒子探索是需要工具的。
這也是光源加速器現在大行其道的重要原因。當然每一種光它都有自己的優勢和劣勢，可能只針對部分粒子的探索有效果，對于其他形态的粒子就會產生更多的幹擾，結果就不是很準确。
在這個基礎上，科學家提出穩态微聚束（steady-state micro-bunching，SSMB）新型加速器概念，希望能有機結合兩類光源的特點，可提供高平均功率、高重復頻率、窄帶寬、波長覆蓋從太赫茲到軟 X 射線波段的輻射光，具有巨大的科學及產業應用前景。
實際上國内某知名大學的這個團隊，從 2017 年組建是為了高能物理研究領網域準備的。而等他們将所有的試驗和產品做到差不多的時候，甚至論文都可能寫了一半，據說在某次該大學内部研讨會上，很多教授發起了要對光刻機進行颠覆式研發的思考。
然後這就引起了團隊領軍人物某教授的興趣。帶領團隊進行了一番計算後他驚訝地發現，他們已經研究定型的穩态微聚束技術，實際上是可以提供光刻機所需要的各個級别的光源。
然後，就有了現在大家瘋傳的國内某知名大學光刻機方案。
走中國道路，讓别人無路可走
國内某知名大學方案的核心，實際上是将光刻機拆成了兩個部分。
眾所周知，光刻機的工作原理就是通過激光發生器以及大批量棱鏡的折射，将激光發射器發出的激光，調整到光刻所需要的精度，然後在掩膜和光刻膠的輔助下，将相關設計圖刻蝕在晶片上。
當然這只是一個特别籠統的說法，真正的光刻程式比這個還要復雜得多，但大體上可以抽成這樣幾個環節。
光刻機的曝光分辨率與波長直接相關，半個多世紀以來，光刻機光源的波長不斷縮小，芯片工業界公認的新一代主流光刻技術是采用波長為 13.5 納米光源的 EUV（極紫外光源）光刻。
大功率的 EUV 光源是 EUV 光刻機的核心基礎。簡而言之，光刻機需要的 EUV 光，要求是波長短，功率大。
EUV 光刻機工作相當于用波長只有頭發直徑一萬分之一的極紫外光，在晶圓上 " 雕刻 " 電路，最後讓指甲蓋大小的芯片包含上百億個晶體管，這種設備工藝展現了人類科技發展的頂級水平。
而昂貴的 EUV 光刻機也正是實現 7nm 的關鍵設備，目前，荷蘭 ASML 是全球唯一一家能夠量產 EUV 光刻機的廠商，而由于禁令，我國中芯國際訂購的唯一一台 EUV 仍未到貨。
某種意義上，我們突破類似于阿斯麥這種世界頂級光刻機難點，就在于我們沒辦法在一個短小的空間内保證激光投射的精度和強度。
當然，阿斯麥為此注冊了很多專利，甚至壟斷了世界上高精鏡面的貨源。這也是為什麼曾經阿斯麥的 CEO 狂妄地稱：" 即使把圖紙給了中國人，他們都造不出我們一樣的光刻機。"
不為人知的是，中國的光刻機現在有三條道路，在同時期推進。除了海微電子和長春光機所以外，國内某知名大學的方案從提出到落地可能是最快的。
原因也很簡單。
國内某知名大學方案的核心是單獨建一個光源提供器，然後其他的光刻芯片的技術可以集成在一個大型工具内，由光源發生器向這個工具提供需要的精度的光源，進而達到大規模生產芯片的目的。
而這個光源提供器，就是在穩态微聚束技術基礎上搞出來的。由于 SSMB 也就是穩态微聚束的工作原理，是利用一定波長的激光操控位于儲存環 MLS 内的電子束，使電子束繞環一整圈後形成精細的微結構，也即微聚束。然後，微聚束在激光波長及其高次諧波上輻射出高強度的窄帶寬相幹光。
用通俗的話講，讓激光操控電子束在一個環路内跑圈，電子束跑在不同的部位有不同的速度，同樣會影響激光出現不同的光譜和光波長度。簡單的話說，我們只要測量在每一個點上激光光譜的長度就可以找到，我們需要生產芯片時所需的激光納米波長。
5nm 及以下的芯片必須極紫外光的 EUV 光刻機才能完成。現在某教授研究組研發的 SSMB 技術，可以通過穩态微聚束的電子流來激發窄帶寬相關光。這個光源的波長可覆蓋從太赫茲到極紫外 EUV 波段。
後面的事情就極其簡單，只要在這個點上開個口，把相關波長的激光引出來并導入光刻機剩餘的部件中，完成芯片的生產就可以了。
打個比喻，把從 1-100nm 的光源當做各種大小不同的球體，然後通過分揀設備，把這些不同大小的球分門别類，讓他們統一到相應大小的一個籃子裡，直徑 1nm 的球去 1nm 籃子，直徑 3nm 的去 3nm 籃子，直徑 5nm 的去 5nm 籃子，以此類推到直徑 100nm 時就去那個屬于 100nm 的籃子裡。而這些籃子就是所謂的接入各種光源的芯片生產線，不同光源接入不同的芯片生產車間，達到一次批量生產多種不同納米工藝制程的芯片。
當然這種設計也有缺陷，一個是耗能比較大，另外一個就是需要一個非常龐大的場地，而不能像阿斯麥一樣做成一個貨櫃就能裝下的光刻機賣往世界各地。
但對于我們現在芯片產業的情況來說，我們并不希望出口光刻機，所以，機器占地面積多大都不是問題，反而是解決高精度光刻的需求更加強烈。
而對于能耗來說，中國國家電網電力技術全球遙遙領先，特别是超高壓輸電技術已經非常成熟，甚至在國家層面，為戰略工廠配備一個發電站都不是問題。
所以從理論到實踐這種技術都能說得通，這也是為什麼當下所有的大 V 集體為此興奮的重要原因。
對中國科研的影響可能意識不到
目前 ASML 公司采用的是高能脈衝激光轟擊液态錫靶，形成等離子體然後產生波長 13.5 納米的 EUV 光源，功率約 250 瓦。而随着芯片工藝節點的不斷縮小，預計對 EUV 光源功率的要求将不斷提升，達到千瓦量級。
SSMB 光源的潛在應用之一是作為未來 EUV 光刻機的光源。它們產生的類似激光的輻射也超出了 " 光 " 的可見光譜，例如在 EUV 範圍内，最後階段，SSMB 光源可以提供一種新的輻射特性。脈衝是強烈的、集中的和窄帶的。可以說，它們結合了同步輻射光的優勢和 FEL 脈衝的優勢。
可以說，基于 SSMB 的 EUV 光源有望實現大的平均功率，并具備向更短波長擴展的潛力，為大功率 EUV 光源的突破提供全新的解決思路。
很多媒體總結出一個詞就叫 " 大力磚飛 "，因為這一套理論實際上解決的是粒子形态探測問題，而相關的輻射物反而成為光刻機所需要的光源。我們并沒有像阿斯麥一樣在螺蛳殼裡做道場，反而開拓了思路，利用一個龐大的光源發生器，提供穩定态的激光來達到相應的生產目的。
通過專業物理研究人員的提示可以發現，實際上這一套系統所輻射出去的光源，是系統為了屏蔽探測結果必須排除的雜質。
這就產生了一個遐想，是否可以建設一個龐大的光源發生器，并依賴這個發生器來構建一個龐大的芯片生產工廠，同時在光源發生器的另一邊，可以建立一個高能物理研究所，這樣将整個 SSMB 系統的效能應用提到極致。
目前，根據多方信息顯示，國内某知名大學正積極支持和推動 SSMB EUV 光源在國家層面的立項工作。國内某知名大學 SSMB 研究組已向國家發改委提交 " 穩态微聚束極紫外光源研究裝置 " 的項目建議書，申報 " 十四五 " 國家重大科技基礎設施。
最新的相關報道顯示，這一套設備已經落戶雄安新區。
2023 年 3 月 21 日人民網的新聞顯示，雄安新區管委會主任張國華與國内某知名大學校領導舉行會談。
張國華首先代表雄安新區黨工委、管委會對曾嵘一行表示熱烈歡迎。" 希望國内某知名大學充分發揮優勢，積極參與新區科技創新和產業發展相關工作，加快推動穩态微聚束（SSMB）極紫外光源設施項目建設，為雄安新區的高質量發展提供科技戰略支撐。新區将一如既往地全力做好服務保障工作，共同推進項目落地發展。"
從這個新聞能看出，國内某知名大學的相關項目落戶雄安是事實，而且已經在建設階段。
所以，所有人都可以期待，我們的光刻機可能會呈現一個跨越式或者換道超車的效果。當然到那個時候，我們出現的就不是光刻機，而是光刻產業園。
但無所謂，黑貓白貓，抓住耗子就是好貓。
而這種跨界應用研究成果解決實際問題的思路，可能會對我們其他卡脖子的科研關鍵點突破，帶來不一樣的解決方案。
這個，比我們解決光刻機事件本身，對中國的科研體系更有意義。
