光刻機(jī)是晶圓生產(chǎn)線中最為核心的生產(chǎn)設(shè)備，發(fā)展歷程也是經(jīng)過了數(shù)代的更迭。
如果以大規(guī)模商業(yè)性應(yīng)用為標(biāo)準(zhǔn)線，大體上看，六十年代是接觸式光刻機(jī)、接近式光刻機(jī)的時代，到七十年代光刻機(jī)設(shè)備主流更新到了投影式光刻機(jī)，八十年代更新到步進(jìn)式光刻機(jī)，九十年代更新到步進(jìn)式掃描光刻機(jī)，新世紀(jì)初期浸入式光刻機(jī)大行其道。
二十一世紀(jì)之后，得益于華人科學(xué)家林本堅博士的光刻膠上方加水創(chuàng)意，忽然獲得大絕招的asml以侵入式光刻機(jī)一舉把日系光刻機(jī)廠商從云端打入塵埃，只用了不到幾年時間就壟斷了全球70%的光刻機(jī)市場。
由于光本質(zhì)是波的緣故，在微觀物理世界波長越短的光精度就越高，換句話說光的波長越短，在晶圓上刻下的線就越細(xì)。
早期的摩爾定律是預(yù)言集成電路密度每年翻倍，直到1975年摩爾定律才改成未來人盡所知的每十八個月。
根據(jù)瑞利公式：cd=1*(λ/na)，其中cd代表著曝光尺寸或者叫做光刻的最小尺寸，比如5.0微米、3.0微米什么的，甚至直接代指晶圓生產(chǎn)線的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，1代表著干擾降低光刻尺寸的綜合因素，比如光刻膠，比如車間環(huán)境供電電壓等等。
na代表著鏡頭的數(shù)值孔徑這玩意的學(xué)術(shù)描述比較復(fù)雜，簡單的說就是na值越大透光越多分辨率越高。
λ這玩意經(jīng)過義務(wù)九年的都知道，代表著光的波長，在公式中波長越低光刻機(jī)的精度就越高。
因此實現(xiàn)摩爾定律的前提就是減小1、λ的數(shù)值，搞大na的數(shù)值。
相比磨鏡頭這種比較坑爹見效很慢的耐心活，縮短光的波長就成了提升光刻機(jī)精度最為直接也最為優(yōu)先的手段。
早期光刻機(jī)土鱉的很，基本都是從電影攝像機(jī)上改造出來的，曝光光源也比較奇葩從光譜紅外端到近紫外段用啥的都有，
不過隨著摩爾定律的生效，光源迅速從紅外端向紫外端移動，鏡頭也迅速超越了電影鏡頭所要求的精度，越來越專業(yè)加工越來越難。
時間到了八十年代，光刻機(jī)的主流光源開始使用高壓汞燈，其波長為365nm產(chǎn)業(yè)界管這玩意叫～ i-line。
九十年代初期，光刻機(jī)的精度進(jìn)入到1.0微米以下之后，高壓汞燈所提供的356nm波長就顯得很大了，因此r 激光器成了光刻機(jī)的主流光源，其產(chǎn)生的48 nm波長的光源足夠把晶圓生產(chǎn)線的線寬推進(jìn)到納米時代。
九十年代中期，隨著晶圓生產(chǎn)線線寬的進(jìn)一步降低，193nm波長的 duv 激光開始嶄露頭角，duv激光也是著名的ar準(zhǔn)分子激光，包括治療近視眼手術(shù)在內(nèi)的多種跨行業(yè)工程應(yīng)用都使用這種激光，相關(guān)激光發(fā)生器和光學(xué)鏡片等技術(shù)都比較成熟。
在電子產(chǎn)業(yè)慶幸193nm光源由于應(yīng)用范圍極廣導(dǎo)致研發(fā)成本降低的愉悅壓根就沒享受幾天，光刻光源的縮短之旅直接被卡在193nm無法進(jìn)步。
從九十年代中期開始，直到梁遠(yuǎn)偷渡之前，光刻機(jī)的光源一直維持在193nm已經(jīng)接近二十年，可以說直到某人偷渡位面那一刻，全球所有主流手機(jī)、電腦、平板、超級計算機(jī)、顯卡、路由器的主芯片仍舊是193nm光源光刻出來的，193nm光源成了人類信息時代超高速發(fā)展中第一塊頑固不變的基石。
自1975年摩爾定律或者叫做摩爾預(yù)言成熟起，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)沿著摩爾博士給出的這條科技大路一路狂奔了二十多年，直到二十世紀(jì)的末期才撞上了一道無法突破的鐵壁～～193nm，光刻機(jī)光源在這個波長上卡了足有小二十年，英特在世紀(jì)之交被吐槽成牙膏廠只是光刻機(jī)技術(shù)停步不前時消費(fèi)領(lǐng)域產(chǎn)生的一線反應(yīng)而已。
自九十年代中期開始，科學(xué)家和電子產(chǎn)業(yè)界提出了各種超越 193nm 的方案，其中包括 157nm激光，電子束投射(epl)，離子投射(ipl)、euv(13.5nm)和 光，幾年的發(fā)展之后在世紀(jì)之交形成了幾大技術(shù)陣營。
157nm ：每家大型光刻公司都在研究，但唯獨(dú)東洋尼康第一個推出了達(dá)到商用標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。
157nm 光會被現(xiàn)有主流193nm機(jī)器所用的鏡片吸收，光刻膠也要重新研制，所以產(chǎn)線改造難度極大，幾乎是另起爐灶的重新再來，而157nm光源對 193nm的波長進(jìn)步只有不到 5%，研發(fā)投入產(chǎn)出比實在太低。
也不知道東洋是幸還是不幸，得益于其國民性的工匠精神死磕波長縮短的尼康屬實偉大，第一個解決了困擾世界十來年的光源波長問題。
但可惜的是，彼時華人科學(xué)家林本堅博士光刻膠上加水的創(chuàng)意已經(jīng)把193光源的波長通過折射直接變成137nm未來更把193光源的線寬直接推進(jìn)到了十納米以下，直接把尼康投入巨資所研發(fā)的技術(shù)毫無懸念的送回了老家。
這件事絕對可以載入人類電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展史，可以說林本堅博士以一己之力直接擊沉了東洋電子產(chǎn)業(yè)都不為過，要知道尼康研發(fā)157nm的光源絕不是一個光源的問題，其配套的鏡頭、光刻膠、化學(xué)制劑、車間電路等等幾乎都是全新的，差不多等于把整個晶圓生產(chǎn)線或者電子產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)全都換了一遍。
得益于東洋強(qiáng)大的電子配套產(chǎn)業(yè)實力，圍繞著157nm光源，東洋系電子產(chǎn)業(yè)鏈參與進(jìn)去了無數(shù)的大小公司，結(jié)果都被一起打折了脊梁，在梁遠(yuǎn)偷渡之前，東洋廣場協(xié)議之后，東洋經(jīng)濟(jì)之所以失落長達(dá)二十年之久，林本堅博士絕對功不可沒。
除了憋屈死掉的157光源之外，13.5nm euv llc也是梁遠(yuǎn)偷渡之前人類技術(shù)上限中最有可能投入到大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用中的光源，這個陣營包括英特爾、amd、摩托羅拉、美國能源部、asml、英飛凌、micron等。
1nm接近式 光：這個陣營包括aset、mitsubishi，、nec、toshiba，、ntt、ibm、摩托羅拉，這也是一個被林本堅博士擊沉的陣營，由于實驗室向來比產(chǎn)業(yè)界前沿的緣故，這個陣營起始于八十年末期，采用接近式曝光方式生產(chǎn)，原計劃可以作為157光源之后的后補(bǔ)技術(shù)登場，到了新世紀(jì)雖然沒有尼康那般倒霉剛好產(chǎn)品成熟，不過美日兩國也各自在這個方向上投入了數(shù)十億美元的巨資，還未問世就已經(jīng)涼涼也不知道是幸還是不幸。
0.004nm ebd 或 epl:朗訊～貝爾實驗室、ibm、佳能、尼康，asml被邀請加入后又率先退出，這個陣營的學(xué)名叫做電子束直寫技術(shù)，是所有光刻技術(shù)陣營中看起來最吊也最浪漫的那個，同樣也是光刻技術(shù)的物理極限，更是方偉林的主要來意。
尼康在被asml擊敗之后，曾押寶電子束直寫技術(shù)拼死一搏，可惜這玩意的研發(fā)難度堪稱電子行業(yè)的可控核聚變，直到梁遠(yuǎn)偷渡那一刻也沒聽到入坑十年的尼康搞出什么大新聞。
一般來說，科技的前沿以大學(xué)為主多從事基礎(chǔ)科技研發(fā)，基礎(chǔ)科技往往領(lǐng)先產(chǎn)業(yè)應(yīng)用十幾年甚至上百年的時間，比如愛因斯坦的質(zhì)能方程和相對論，產(chǎn)業(yè)的前沿則是以大學(xué)定向?qū)嶒炇液透黝惼髽I(yè)研究所為主，實驗室技術(shù)基本就是未來的工業(yè)界主流技術(shù)，往往領(lǐng)先工業(yè)界現(xiàn)有技術(shù)五至十年，比如諾基亞實驗室在000年曾經(jīng)在實驗室中搞出了和蘋果手機(jī)類似的個人電子終端，可惜被諾基亞高管槍斃掉了。
同樣，在九十年代初，從事電子產(chǎn)業(yè)研發(fā)的各大公司前沿實驗室，已經(jīng)發(fā)覺193nm波長之后，光源的發(fā)展忽然陷入了極大的困境，現(xiàn)有的材料完全不支持更短波長的光源有大批量應(yīng)用的可能，繼續(xù)縮短波長只能寄托于新材料的發(fā)現(xiàn)或者死磕收益率不高的153nm波長的光源，更新現(xiàn)有電子產(chǎn)業(yè)的大部分設(shè)備。
由于芯片產(chǎn)業(yè)屬于高技術(shù)行業(yè)的緣故，前沿和生產(chǎn)一線的聯(lián)系十分緊密，實驗室的研發(fā)困境很快就傳導(dǎo)到了產(chǎn)業(yè)界，結(jié)果雖然193nm的光源還未普及，但未來的陣營已經(jīng)隱隱有了跡象。
港基集電作為共和國唯一一家能摸到產(chǎn)業(yè)前沿尾巴的微電子集團(tuán)，內(nèi)部對未來的技術(shù)路線自然也是爭執(zhí)不斷，有站隊193nm決定只看眼前的，有站隊153nm的，相比193nm提升5%也是提升對不對，相比極紫外光反射式euv光刻，153nm設(shè)備的研發(fā)難度真是縮小了一個數(shù)量級，看起來是個彎道超車的好方案。
還有一部分膽子不小性情激進(jìn)的研發(fā)人員直接站隊euv，而最激進(jìn)的就是看好電子束直寫技術(shù)是未來突破193nm光源的最佳選擇。
未來的互聯(lián)網(wǎng)時代有句流傳很廣的大實話，只有吊絲才做選擇題，土豪從來都是全要，港基集電就是全球電子產(chǎn)業(yè)中的吊絲，哪有精力在四個陣營全部投入研發(fā)經(jīng)費(fèi)，能堅守住一個陣營不被落下太遠(yuǎn)就已經(jīng)謝天謝地了。
經(jīng)費(fèi)有限，個人又都認(rèn)為面對若隱若現(xiàn)的193nm門檻，自己的方向才是正確的，在梁遠(yuǎn)不干預(yù)的情況下港基集電內(nèi)部已經(jīng)吵成了一團(tuán)，而電子束直寫方案是第一個被港基集電高層槍斃掉的方案。
電子束直寫技術(shù)由于電子束的特性緣故，在精度上可以領(lǐng)先曝光技術(shù)四、五個世代，也就是說在晶圓生產(chǎn)線主流技術(shù)為1.0微米的時代，電子束直寫技術(shù)可以把制程線寬直接推進(jìn)到0.13微米。
看起來這么牛的技術(shù)為啥被港基集電高管第一時間斃掉了？
一般來說，九十年代初期，主流技術(shù)的光刻機(jī)每小時加工的晶圓數(shù)量大約150至00片之間，而電子束直寫技術(shù)加工晶圓的數(shù)量大約為每小時三至五片，最坑爹的是隨著未來芯片的復(fù)雜程度快速提高，港基集電預(yù)估電子束直寫技術(shù)的加工能力還會恐怖從每小時三至五片晶圓下降為每小時加工三至五枚芯片的程度。
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