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不再受制于人!中国私自研发DUV光刻板让西方惊讶的是这项技术!

发布于 2025-09-17 03:12 阅读(

  

不再受制于人!中国私自研发DUV光刻板让西方惊讶的是这项技术

  当西方世界,特别是美国,试图扼住中国芯片产业的咽喉,动用荷兰ASML公司,切断其DUV光刻机对华供应之际,北京却用一项震惊全球的科技创举,给出了强有力的回应。2025年3月,中国科学院宣布,其团队成功研发出全固态深紫外(DUV)激光光源技术。这项技术摒弃了ASML依赖的复杂气体方案,另辟蹊径,实现了193纳米这一关键波长的稳定输出,理论上足以支撑3纳米级别芯片的制造。

  此项突破的意义非凡,它不仅成功规避了美国的技术封锁和ASML筑起的专利壁垒,更在产品性能上实现了飞跃。相较于传统DUV光刻机,中国科学院的新技术成功将设备体积缩小了30%,能耗更是降低了惊人的50%。西方业界尤为惊叹的是,该技术还独创性地融入了“涡旋光束”能力,这项创新使其在执行电路刻写任务的同时,能够实时进行纳米级的缺陷检测,可谓一举多得。

  回溯历史,始于2018年的美国对华科技打压,是一系列出口管制措施的开端。2019年5月,华为被列入“实体清单”,光刻机等关键设备随即成为禁售品。2022年10月,美国商务部更是升级了限制,明确要求荷兰、日本等盟国禁止向中国出口DUV光刻机及相关技术,甚至连维修所需的零配件也未能幸免。到了2023年初,荷兰ASML公司在巨大压力下,不得不全面暂停了对中国的DUV设备销售。这一切举措,都旨在通过技术封锁,遏制中国半导体产业的蓬勃发展。

  然而,中国在半导体领域的战略决心由来已久。早在2010年,中国就已将半导体产业确立为国家战略性产业。为攻克包括光刻机在内的“卡脖子”技术,国家先后启动了规模庞大的集成电路产业投资基金,业内俗称“大基金”。一期投资高达1387亿元人民币,二期更是追加了2041亿元人民币,专项用于关键技术的研发突破。

  在这场攻坚战中,上海微电子装备有限公司(SMEE)承担起了核心研发任务。该公司汇聚了中国科学院、清华大学等顶尖科研机构的力量,集结了超过千名的科研精英,全力投入到光刻机的自主研发之中。早在2015年,国家便启动了“02专项”,其核心目标之一便是实现光刻机的从零到有,并最终推向市场。

  众所周知,DUV光刻机是一套极其复杂的精密系统,其技术难点集中在光源和镜头两大核心部件。传统DUV光刻机依赖氟化氩(ArF)气体来激发193纳米的激光,这一技术不仅系统庞大、维护成本高昂,更重要的是,其关键材料和技术高度依赖欧美日等国的企业。例如,ASML的DUV光刻机需要持续不断地注入氩气和氟气,每年的气体采购成本就已超过百万美元。

  面对这些严峻挑战,中国科学院的研究团队选择了另一条创新路径——全固态激光技术。他们以自主研发的高品质Yb:YAG晶体为核心,通过精密的量子级联技术,实现了激光波长的精确调控。具体而言,首先产生1030纳米的基频激光,接着通过技术手段将其分束成258纳米和1553纳米的两束光,最终在特制的硼酸锂晶体中进行耦合,成功生成了193纳米的深紫外光。

  这项全固态光源技术不仅大幅缩小了光源的体积,还能耗也显著降低,更重要的是,它彻底摆脱了对昂贵稀有气体的依赖,以及对国外技术专利的束缚。这项技术突破的背后,是中国在材料科学领域取得的累累硕果。例如,福建物质结构研究所成功实现了99.9999%高纯度硼酸锂晶体的规模化生产,其缺陷率控制在每平方厘米低于5个,在全球市场份额中占据了80%的领先地位。在光刻胶领域,南大光电的KrF光刻胶良率已达92%,ArF光刻胶也正处于客户验证的关键阶段。在精密机械控制方面,华卓精科研发的运动系统精度达到0.1纳米,成功打破了日本企业在光刻机工件台领域的垄断地位。

  得益于这些关键技术的协同推进,上海微电子已启动了全固态DUV光刻机原型的设计工作,并计划在2026年将首批设备交付给中芯国际进行实际验证。而中芯国际也已在宁波基地布局了7纳米工艺的验证生产线纳米工艺打下坚实基础。与此同时,华为已成功推出基于国产7纳米工艺的昇腾910B芯片,其算力相较于前代产品提升了300%,AI训练效率更是达到了与英伟达A100芯片比肩的水平。

  通过发展全固态技术路线万项海外专利的限制,并在涡旋光束控制、晶体热管理等前沿领域,自主建立了1352项核心专利体系。尽管当前固态激光的功率相较于商用设备尚有差距(仅为0.7%),需要进一步突破晶体材料的损伤阈值,但目标明确——在未来三年内将平均功率提升至500毫瓦。K8凯发官网平台入口

  当然,光刻机的系统集成是一项极其复杂的工程,需要整合约10万个零部件,并协调全球5000家供应商。在中国在光源和关键材料上取得突破的同时,在物镜组校准、振动抑制等工程化应用领域,仍需不断积累经验。对于3纳米芯片制造所必需的四重曝光(SAQP)技术,对光源的稳定性和均匀性提出了极为严苛的要求,这也将是中国在未来需要持续攻克的难关。

  对此,国际舆论也呈现出多元的观点。在著名问答社区Quora上,有网友一针见血地指出:“美国制裁了一大批中国公司,结果反而迫使中国走上了自主研发的道路。如今中国自己造出了光刻机,美国反而失去了原本的市场份额。” 这番评论,恰恰反映了许多人对此次中国芯片突破背后逻辑的深刻理解。