清华SSMB光源技术突破,中国光刻机终于革命性的弯道超车?

人鱼薇沫谈成长 2023-09-15 17:41:12

大家好,我是co说财经。光刻机,被誉为芯片制造的“心脏”,是半导体产业链中最为关键的设备之一。它的作用是将电路图案转移到晶圆上,从而实现芯片的功能。光刻机的技术水平,直接决定了芯片的性能和成本,也影响了整个半导体产业的发展。

近日,有一项重大突破引起了广泛关注:清华大学报告了一种名为“稳态微聚束”(SSMB)的新型粒子加速器光源的原理验证实验。据悉,这项重要研究有望为光子科学研究提供新的机遇,并助力EUV(极紫外)光刻机的自主研发。那么,这项技术到底有什么特点和优势?它能否让我国在光刻机领域实现革命性的弯道超车?

一、什么是SSMB光源?

SSMB(Steady-State Microbunching)光源,是一种利用激光对环形加速器内的电子束进行调制,使电子束形成微结构(即微聚束),从而产生高强度、窄带宽、相干的同步辐射光源的技术。这种技术最早由美国阿贡国家实验室提出,并在2018年在美国斯坦福线性加速器中心进行了首次实验。

由于实验条件限制,该实验只能在一个加速器直线段上进行,并且只能维持很短时间(约1微秒)。而清华大学与德国合作团队,在德国马普所拥有的ELBE环形加速器上进行了改进实验,并成功地在一个完整环形轨道上实现了SSMB,并且能够稳定地保持数秒钟。这是SSMB技术首次在环形加速器上得到验证,并且证明了SSMB光源的可持续性和可扩展性。

二、SSMB光源有什么优势?

高强度。SSMB光源的强度是普通同步辐射光源的数千倍,甚至数万倍,这意味着它可以提供更高的信噪比和更快的数据采集速度,从而提高光子科学实验的效率和质量。

窄带宽。SSMB光源的带宽是普通同步辐射光源的千分之一,这意味着它可以提供更高的光谱分辨率和更低的背景噪声,从而提高光子科学实验的精度和灵敏度。

相干性。SSMB光源是一种全相干光源,即它具有很高的空间相干性和时间相干性,这意味着它可以提供更好的成像质量和更强的非线性效应,从而拓展光子科学实验的范围和深度。

可调节性。SSMB光源可以通过调节激光波长、功率、脉冲形状等参数,来改变电子束的微结构,从而改变同步辐射光源的波长、强度、带宽、相干性等特性,这意味着它可以提供更多的实验选择和灵活性。

三、SSMB光源对EUV光刻机有何意义?

EUV(极紫外)光刻机,是目前最先进的芯片制造设备,它使用波长为13.5纳米的极紫外光作为曝光光源,可以实现7纳米以下的芯片制程。目前,EUV光刻机使用的是基于气体放电或激光等离子体产生EUV光源的技术,这种技术存在着效率低、功率不稳、寿命短等问题,导致EUV光刻机的成本高、产能低、可靠性差。寻找一种更高效、更稳定、更持久的EUV光源技术,是EUV光刻机发展的关键所在。

SSMB技术有望成为一种新型的EUV光源技术,为EUV光刻机提供新的解决方案。根据清华大学教授表示,“SSMB技术可以产生高强度、窄带宽、相干的同步辐射,在激光波长及其高次谐波上都有辐射出现。其中第13次谐波正好对应于EUV波段。”这意味着SSMB技术可以利用现有的环形加速器和激光器,来产生符合EUV光刻机要求的EUV光源,并且可以通过调节激光参数来控制EUV光源的特性。

此外,SSMB技术还具有低成本、高稳定、长寿命等优势,可以有效地降低EUV光刻机的运行成本和维护难度,提高EUV光刻机的产能和可靠性。

结语

光刻机是芯片制造的核心设备,也是我国芯片产业自主创新的重要方向。SSMB光源技术不仅可以为光子科学研究提供新的工具和平台,也可以为EUV光刻机提供新的解决方案和优势。

如果能够将SSMB光源技术成功应用于EUV光刻机,那么我国在光刻机领域就有望实现革命性的弯道超车,从而缩小与国际先进水平的差距,提升我国芯片产业的竞争力和安全性。

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