近日，我國(guó)首臺(tái)自主研發(fā)的商用電子束光刻設(shè)備“羲之”在浙江余杭正式發(fā)布。這一重要設(shè)備由浙江大學(xué)余杭量子研究院依托浙江省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)，標(biāo)志著我國(guó)在高端半導(dǎo)體制造設(shè)備領(lǐng)域又邁出了重要一步！

據(jù)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人介紹，這臺(tái)研究院自主研發(fā)的新一代100kV電子束光刻設(shè)備“羲之”，取名自古代書(shū)法家王羲之，其寓意是在芯片上“揮毫潑墨”，用電子束精準(zhǔn)“書(shū)寫(xiě)”量子芯片的電路。

與傳統(tǒng)的光刻設(shè)備不同，“羲之”采用了高能電子束直寫(xiě)技術(shù)，無(wú)需掩膜版即可直接在硅基材料上刻畫(huà)納米級(jí)電路，非常適合量子芯片、新型半導(dǎo)體材料的研發(fā)與試制?！棒酥钡膬?yōu)勢(shì)在于它能夠滿(mǎn)足高端芯片的小批量生產(chǎn)、技術(shù)迭代，以及掩模版制作等需求，這對(duì)于快速發(fā)展的半導(dǎo)體行業(yè)至關(guān)重要。尤其是在芯片研發(fā)的早期階段，科學(xué)家和工程師們常常需要進(jìn)行大量的試驗(yàn)和調(diào)整，而“羲之”提供的靈活性和高精度正好滿(mǎn)足了這一需求。

作為全國(guó)首臺(tái)國(guó)產(chǎn)商業(yè)電子束光刻設(shè)備，“羲之”具備令人矚目的技術(shù)指標(biāo)，其精度高達(dá)0.6nm，相當(dāng)于人類(lèi)頭發(fā)絲直徑的十萬(wàn)分之一；線寬達(dá)到8nm，性能可以對(duì)標(biāo)國(guó)際頂尖水平。

隨著“羲之”的發(fā)布，業(yè)界對(duì)于“它能否替代EUV”的討論也是越來(lái)越多。實(shí)際上，電子束光刻設(shè)備（Electron Beam Lithography，EBL）與常見(jiàn)的極紫外光（EUV）光刻設(shè)備，在工作原理上有著顯著差異。

具體來(lái)說(shuō)，電子束光刻設(shè)備主要利用電子束轟擊電子抗蝕劑，通過(guò)改變電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡，在基底上形成所需的圖案。這種技術(shù)雖然逐點(diǎn)掃描，效率較低，每幾個(gè)小時(shí)才能雕刻出一片晶圓，但其高精度使其在小批量、高精度需求的應(yīng)用中具有無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)。相較之下，EUV光刻設(shè)備則利用極紫外光作為能量源，通過(guò)掩模版投影一次性曝光，實(shí)現(xiàn)圖案轉(zhuǎn)移。雖然效率更高，但其精度相對(duì)較低，一般可達(dá)到2nm水平。

簡(jiǎn)言之，EUV是“批量印刷機(jī)”，電子束是“納米雕刻筆”，二者在半導(dǎo)體制造上各司其職。“羲之”的價(jià)值在于填補(bǔ)我國(guó)在超高精度、柔性研發(fā)環(huán)節(jié)的空白，而非替代EUV。

在此之前，電子束光刻設(shè)備長(zhǎng)期被美、日企業(yè)（如JEOL、Raith）壟斷，且受?chē)?guó)際出口管制的限制，中國(guó)科研機(jī)構(gòu)一直無(wú)法獲得此類(lèi)設(shè)備，只能通過(guò)二手設(shè)備或改裝方案勉強(qiáng)應(yīng)對(duì)，這嚴(yán)重制約了我國(guó)量子計(jì)算、第三代半導(dǎo)體等前沿研究。而現(xiàn)如今，“羲之”的商用化將徹底改變這一局面，為國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)提供自主可控的技術(shù)支持。

目前，該設(shè)備的定價(jià)低于國(guó)際均價(jià)，并已與多家企業(yè)及科研機(jī)構(gòu)展開(kāi)接洽，顯示出市場(chǎng)的強(qiáng)烈需求。未來(lái)，隨著該設(shè)備的投入使用，我國(guó)的量子芯片和新型半導(dǎo)體研發(fā)必將迎來(lái)新的機(jī)遇。