他既然是专程来考察光刻机,那对于这些基本参数自然有所了解。
虽然被一大堆突然涌入的数据搞得有些头脑发胀,但还是敏锐地捕捉到了其中最关键的部分。
NA值,1.80!
“我记得之前提交上去的那份评估报告里,最高规格的数值孔径预估是1.70?”
面对这个问题,张汝宁脸上露出一丝茫然。
他并不清楚有个什么评估报告的事情。
常浩南则立刻接过话头解释道:
“栾主任,那份报告里使用的1.70数值,值是我们在进行不同技术路线横向比较时设定的……嗯……参照基准,当时为了公平对比,说明镥铝石榴石体系的优势,我设定的前提是其他所有条件,比如光源、视场、机械平台等都保持一致。”
“但在实际设计过程中,因为物镜组的整体结构变得简单了很多,所以这套系统的底镜有效视场比之前的1500物镜组拓宽了大约15%……换句话说,在相同NA值要求下,光线通过物镜边缘区域的入射角度可以更小,这极大地减轻了设计超高NA系统时最难克服的边缘像差压力……”
“……”
“总之,”他最后总结道:“这0.1的额外提升,是设计自由度增加带来的实际工程红利,也是新方案综合优越性的直接体现。”
栾文杰未必完全听懂了他的长篇大论,但眼前的结果显然令他心情大好:
“所以常院士,刚才你提到华芯国际能以MPP工艺大批量生产新一代的7nm芯片,关键就在于这个1.80的NA值?”
常浩南点头:“正是。”
接着,又从旁边拿过一张表格递给对方:
“1.80的数值孔径,相当于我们把193nm DUV光源的等效波长压缩到了107.22nm,对比NA值1.35的老体系,相当于把特征尺寸的理论极限从40nm一举推进到27nm左右!”
栾文杰的视线表格上飞速移动,最终找到了27nm对应的节点尺寸——
三星的5nm,或TSMC的7nm++,或英特尔的10nm。
总之,已经是目前最强的一档。
是过去一般认为,只有EUV光刻机才能够涉足的领域。
看到对方的视线已经不再移动,常浩南终于给出了阶段性的结论:
“这个能力,足以覆盖当前TSMC、三星等厂商定义的7nm,乃至未来3-5年内可能出现的更先进节点的全部生产需求!而且,都是依靠单次曝光工艺就能稳定实现的。”
“更重要的是,ArF-1800光刻机的主体架构,除了这个革命性的物镜组以外,其余光源系统、精密工件台、掩模台以及对准器等核心子系统,都沿用了ArF-1500平台上的成熟设计,最大程度地保证了设备的可靠性用户的转产速度。”
说到这里他稍作停顿,让栾文杰有些缓冲的时间。
之后,又掷地有声地强调:
“这意味着,一旦设备交付,华芯国际能够在最短时间内完成产线切换和产能爬坡,无需漫长的调试和适应期,供应链的每一个环节,从材料、设计到制造,都牢牢掌握在我们自己手中,稳定、安全、可控!”
第1622章 现在和未来,都是我们的
或许是为了给这番论述一个直观的注脚,张汝宁走到测试平台旁,小心翼翼地从特制载物架上取下一片晶圆,交到栾文杰手中。
经过特殊处理的硅片表面光滑如镜,肉眼看去并无特殊之处。
但旁边的显示屏随之亮起,清晰地呈现出一个由无数细微线条构成的、边缘锐利无比的字母。
“F”。
“受限于这里的条件,我们没有完整的晶圆台和光刻胶处理线,无法制造出包含复杂电路的完整芯片。”张汝宁指着屏幕解释道,“但是,您看到的这个字母‘F’,其每一笔划的线宽,都是严格按照30nm的特征尺寸设计并光刻出来的。”
他伸手轻轻点在屏幕上那个清晰锐利的“F”上,加重语气:
“30nm,已经超过了TSMC当前7nm工艺所能达到的实际精度。”
栾文杰双手捧着那片小小的晶圆,如同捧着一块稀世珍宝。
尽管根本不可能分辨出30nm的细微线条,但他依旧看得无比专注——
这手掌上的方寸之间,蕴含着足以撼动全球半导体、乃至全球科技格局的力量。
沉默,持续了足有一分钟。
终于,栾文杰长长地、极其缓慢地吁出一口气,动作轻柔地将晶圆交还给张汝宁。
似乎还带着些许不舍。
“这块晶圆,我们会做专门保存。”常浩南看出了对方的心思,出言道,“这是我们在半导体生产领域反超的起点,以后可以放进工建委的博物馆里。”
说起这个,他突然想起了那块至今还放在地下仓库里面的B2碎片。
“算了。”栾文杰低声感叹,声音透过面罩显得有些沉闷,“这东西就算能展出,我们怕是也抢不过国博……”
一个玩笑,让现场的气氛轻松了不少。
但很快,他又话锋一转。
“我之前去华芯国际调研的时候,听他们的技术专家提到过。”栾文杰提出了一个更长远的问题,“在当前硅基CMOS工艺的物理框架下,制程的极限大概在5nm或者3nm附近,如果按照刚才计算的107.22nm等效波长来推算……”
“是否意味着,未来我们这台ArF-1800,也有可能通过技术优化,用于生产下一代,甚至下两代的产品?这关系到我们战略窗口期的长短!”
这个问题,张汝宁已经等待了很久。
“跟刚才那张表上的情况一样,业界宣传的‘5nm’、‘3nm’这些节点名称,仍然是制程迭代的代称,跟实际的最小物理特征尺寸并非严格的一一对应关系。”
他解释道:
“所谓‘5nm’节点实际对应的特征尺寸,业界预估会在25nm左右,至于‘3nm’,则可能对应到15-18nm区间。”
张汝宁隔着面罩整理了一下护目镜,继续深入技术本质:
“对于25nm的特征尺寸,ArF-1800仍然可以通过双重曝光技术实现,就是良品率会比单次曝光生产30nm级别的产品时有所下降,工艺整合的复杂度也会提升,不过技术路径是确定存在的。”
尽管隔着面罩,但众人还是能感觉到,栾文杰原本皱着的眉头舒展开来。
而张汝宁语气却变得慎重起来:
“至于20nm以下级别的特征尺寸,将是另一个维度的挑战……实际上,随着芯片制程逼近硅材料的物理极限,量子隧穿效应将变得无法忽视,晶体管将难以有效关断,漏电流剧增,同时微观层面的不确定性会急剧放大,导致器件性能的波动性大幅增加。”
“一般认为这个临界尺寸会在10nm左右,但考虑到衍射极限的存在,以及任何工业产品都不可能做到真正意义上的完美无缺,就算是使用EUV光刻机,要想稳定量产特征尺寸在20nm以下的产品,也会非常非常困难,而且良率会不可控制的降低。”
随后,他做了一个总结性的判断:
“我个人认为,随着边界效应的递增,未来芯片性能提升的主要驱动力,将从过去单纯依赖制程微缩,转向更依赖于芯片架构创新、先进封装技术、还有底层驱动软件和算法的深度优化……”
张汝宁坦诚地摊了摊手:
“只不过,这后面几项,就不是我们搞光学的人能专精的了。”
这番论述,让栾文杰登时陷入沉默,面罩下的呼吸明显变得粗重了几分,白色的雾气在护目镜内侧迅速凝结又消散。
半导体科技即将撞上当前理论天花板!
这对于单纯追求技术进步的科学家而言或许令人沮丧,但对于此时此刻正面临外部高压、急需时间窗口来巩固自身产业链的华夏来说,却是个绝佳的良机。
“好!好!好!”
栾文杰连说了三个好字,声音透过面罩带着压抑的激动,却很好地控制住了情绪外露:
“常院士张研究员,还有各位奋战在一线的同志们,你们的成果和这番分析,给了我,也给了决策层最急需的底气和最清晰的方向!”
他用力地点了点头,目光再次扫过平台上那小巧却蕴含巨大能量的物镜模组,以及那片刻着“F”字的晶圆,仿佛要将这景象深深印入脑海……
……
大约一小时后,参观结束。
一行人换掉密闭难受的防护服,重新回到外部空间。
“我回去之后,会以最快速度,将今天的所见所闻,特别是ArF-1800物镜系统的实测性能数据、量产能力评估以及关于技术极限的战略分析,形成一份详实报告。”
解除了身上的束缚之后,栾文杰的语气变得轻快起来:
“这份报告将作为最核心的决策依据,直接呈送最高层,它将为我们在即将到来的、更高层面的科技博弈中,提供最坚实的支撑和最有力的反击武器!”
说完,他不再耽搁对常浩南示意了一下,便转身带着随行人员准备离开。
然而,常浩南的声音却又一次从身后传来:
“栾主任,请留步。”
栾文杰脚步一顿,疑惑地回头。
常浩南已走到他身边,脸上带着一种古怪的笑意,目光投向无尘室侧壁另一扇不起眼的门:
“时间还早,既然来都来了,那么隔壁还有一点‘小东西’,或许也值得花几分钟看一眼……不会耽误太多时间。”
栾文杰现在满脑子都是那份即将出炉的报告,但对方的神情和语气勾起了他强烈的好奇心。
除了之前那瓶维生素B以外,这位总顾问口中的“小东西”,都相当不简单。
“好!”他果断点头“既然你都说值得看,那必然值得。走!”
两人在警卫陪同下,很快通过连接通道,进入了隔壁的另一个实验室。
这里的氛围与刚才的超净光学室截然不同。
没有厚重的无尘服要求,只需在门口戴上防护眼镜即可。
室内光线明亮,但显得有些空旷冷清,远不如刚才那边人头攒动。
只有栗亚波一人,正全神贯注地俯身在一座相对小巧的光学平台前,小心翼翼地调整着几个精密调整架上的旋钮。
他显然注意到了来者,只是手边的工作一时间放不下。
直到这时,栾文杰才想起来,刚才确实一直都没看见这位常浩南的得意门生。
平台的主体是一个稳固的光学面包板,上面架设着激光器、光束扩束准直器、几个装有特殊透镜的调整架、一个黑色的圆柱形遮光罩,以及远处一个带有精密位移台的成像屏。
整个装置透着一股……豪华的朴素感。
第1623章 突破阿贝极限!
“常院士,这是……?”栾文杰环顾四周,有些不解。
相比旁边关乎国家半导体命脉的光刻机测试,这里的设备显得过于“普通”了。