近日,據路透社消息,挪威初創企業Lace Lithography宣布完成4000萬美元A輪融資,這筆資金將用于研發最新的芯片制造設備——該設備不采用傳統光源,而是利用氦原子束在硅片上進行圖形刻蝕,光束寬度僅0.1納米,相當于單個氫原子大小。
注意看是挪威啊,這一精度是阿斯麥(ASML)極紫外光刻機(EUV)13.5納米波長的135倍,被業界稱為"超越極紫外光刻"(BEUV)技術。
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Lace Lithography的技術核心在于徹底摒棄了電磁輻射,改用中性氦原子作為圖案化媒介。
傳統光子光刻技術受限于所使用光的波長,存在物理上的"衍射極限",而原子不存在這一限制。
隨著芯片廠商不斷追求更小的制程尺寸,臺積電、英特爾等企業不得不采用日益復雜的多重曝光技術來突破這一限制,但Lace的技術完全繞開了這一難題。
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公司首席執行官兼聯合創始人博迪爾?霍爾斯特稱,該技術可讓芯片制造商實現"終極原子級分辨率"的晶圓光刻。
比利時微電子研究中心(Imec)光刻科學總監約翰?彼得森向路透社表示,該技術有望將晶體管及其他芯片結構尺寸縮小一個數量級,達到"幾乎難以想象"的水平。
這意味著未來芯片的性能將實現質的飛躍,人工智能、量子計算等前沿領域有望獲得更強大的硬件支撐。對于長期被光刻精度限制的半導體行業而言,這無疑是打開了一扇通往新世界的大門。
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事實上,Lace Lithography并非唯一挑戰ASML壟斷地位的企業,當前,越來越多初創企業正研發技術方案試圖打破這一格局。美國企業Substrate與xLight均在研發基于粒子加速器驅動光源的極紫外或X射線光刻設備,其中xLight已獲得美國政府1.5億美元資助。
除此之外,日本佳能早在2024年9月向德州電子研究院交付首臺納米壓印光刻設備,中國企業璞璘科技也已在國內交付自研納米壓印系統,線寬做到10納米以下,這些技術路線雖各不相同,但共同指向一個目標——降低對ASML EUV光刻機的依賴。
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雖然前景誘人,但從實驗室走向量產還有很大一段距離,Lace Lithography目前計劃于2029年在試驗產線部署測試設備,而真正實現規模化量產仍需漫長時間。
光刻機究竟有多難造?
首先,光源系統的精度要求極高,以最先進的極紫外(EUV)光刻機為例,其需要利用高功率激光每秒約5萬次精準擊打直徑僅20微米、高速下落的錫液滴來產生13.5納米波長的光,這個過程被比喻為“用乒乓球擊打空中的蒼蠅”。
其次,光學系統的精度達到原子級,EUV光刻機使用的反射鏡表面需要加工到面形誤差小于0.02納米,若將鏡面放大至地球大小,其表面的起伏高度不能超過一根頭發絲的直徑。
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再者,機械控制系統的同步精度令人咋舌,承載硅片的工件臺運動速度可達5米/秒,但其與掩模臺的同步運動誤差平均值必須小于0.5納米,這相當于要求兩架超音速飛行的飛機保持相對位置偏差在0.03微米以內。
最后,系統的復雜集成度超乎想象,一臺EUV光刻機包含超過10萬個零部件和2公里長的電纜,其研發周期長達數十年,僅ASML公司在EUV技術上的投入就超過60億歐元。
這些因素共同使得光刻機成為集光學、材料、機械和控制等領域頂尖技術于一身的“工業皇冠上的明珠”。
因此,我們再來看Lace的技術,Lace目前尚無成熟的工藝流程生態可對接,所以商業化量產這條路還很長。
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