2020 年德国未来奖揭晓，国产光刻机未来任重道远

2020年11月25日，德国联邦总统Frank-WalterSteinmeier在柏林举行的颁奖典礼上宣布了2020年德国未来奖的最终获奖者。联邦总统对由蔡司半导体制造技术部的PeterKürz博士、通快公司半导体制造激光系统部的MichaelKösters博士，以及弗劳恩霍夫应用光学与精密工程学院的SergiyYulin博士表示敬意，并向该团队的“EUV光刻-数字时代的新光”项目授予了技术创新奖。

更高性能、更节能、更具成本效益

荷兰ASML公司是世界上唯一的EUV光刻机制造商。这家集成商公司设计了总体系统架构，尤其是EUV光源。而用于EUV光源的核心部件就是通快的大功率激光器和蔡司的光学系统。

ASML EUV 光刻机

众所周知，ExtremeUltra-violet（EUV）是极紫外线光，具有极短波长。这项无与伦比的关键技术将成为今后10-20年微芯片制造领域的主流，给企业带来的是产品性能、能源效率和成本效益的大幅提升。

数字化的广泛应用需要持续快速的计算能力给予支持。今天的智能手机比1969年人类首次登月时使用的计算机功能强大一百万倍。这是通过在比指尖片还小的微芯片上容纳超过150亿个晶体管才得以实现的。

最新一代芯片的制造过程基于极紫外线光的使用，从而突破了技术上可行的极限。从真空中的光源和光学系统到该过程中使用的镜子的表面涂层，实际上，整个曝光技术都必须从头开始研发。

EUV光刻，德国乃至欧洲成功的故事

“衷心祝贺获奖团队，他们代表了数千名EUV开发人员。我们和我们的合作伙伴很高兴能得到联邦总统颁发的这一殊荣。获奖团队认识到全球劳动密集型产业面临的困境而做出了技术贡献，一旦该技术被普及应用将惠及全球制造业，”蔡司集团执行董事会成员兼半导体制造技术部门负责人MarkusWeber博士说，“蔡司代表着卓越的光学性能和精度。这一直是芯片生产的关键因素。作为一项突破性的创新，EUV技术将继续推动商业和社会数字化领域的重大进步。我们很自豪能够为此做出贡献，并与我们的战略合作合作伙伴ASML，通快和弗劳恩霍夫研究所分享喜悦。”

该奖项再次向世人展示了强大的工业体系和出色的研究前景，在面临本世纪的技术挑战时所起到的关键作用。众多的EUV光刻项目创造了大量的就业岗位，同时还确保了欧洲在生产最先进微芯片方面发挥了先锋作用。

凭借世界上强大的脉冲工业激光器，通快为每部现代智能手机中使用的现代微芯片的曝光提供了关键组件。脉冲激光是目前EUV光刻机首选的经济光源，还没有其他方式可以替代。

获奖团队登台领奖

蔡司光照系统的质量和形式以及投影光学系统的分辨能力，决定了微芯片结构的大小。因此，光学系统中使用的反射镜具有重大创新。由于即使最小的不规则性也会导致成像错误，因此为EUV光刻技术开发出了世界上“最精确”的反射镜。弗劳恩霍夫是大型镜子先进镀膜技术的重要研究合作伙伴。

弗劳恩霍夫的科学家在将近三十年的研究中，在第一批EUV反射镜和光束源的开发中发挥了重要作用。EUV光刻技术正在被应用的事实，也要归功于科学、工业界以及科学家之间深入合作的研究精神和所有参与者的持久承诺。

通快集团管理委员会副主席兼首席技术官PeterLeibinger谈到：我们很高兴通快、蔡司和弗劳恩霍夫应用光学与精密工程学院的研究团队赢得了2020年德国未来奖。通过对创造力的融合和对技术的充分理解，以及依靠毅力和良好的团队合作，获奖团队是将未来技术发展为工业成熟的完美典范。

国产光刻机，任重而道远

光刻机是制造大规模集成电路的重要设备，光刻机将事先设计好的电路图缩微投射到硅胶底片上，激光进行蚀刻操作，将电路线路进行缩微蚀刻到硅胶底片上，此过程要求极为精密。光刻机的主要系统包括曝光光源、光学系统、电系统、机械系统和控制系统，每个系统既要超高精密又要完美配合，因此对制造和装配技能有极高的要求。

其中，光学系统又是光刻机的核心。按光源划分光刻技术的不同发展阶段，自1950年代以来，光刻技术先后经历了紫外全谱（可见光）、g线（波长436nm）、深紫外（DUV，波长193nm）、极紫外（EUV，波长13.5nm）等五个阶段。

EUV光刻技术的研发最早始于1996年之前，1999年EUV光刻技术被国际半导体技术发展路线图（ITRS）确定为下一代光刻首选技术。之后，美国、欧洲、日本和韩国纷纷介入，期望在未来先进半导体制造中占据制高点。

经过20余年的角逐，最终胜出的是美国，掌握了绝大部分EUV光刻技术的知识专利，ASML则通过参与系统集成进入到EUV光刻产业链条。尽管上海微电子装备有限公司（SMEE）也可以制造光刻机，但目前还只能制造中低端光刻机产品，无法满足越来越精细的10nm级超大规模集成电路的设计制作需求。

EUV光刻无疑将成为未来工业的主流。自2018年中美发生贸易争端以来，芯片产业一直是国人关注的焦点。芯片产业的发展离不开光刻机，而目前全球光刻机市场的90%被荷兰ASML公司所把持。2020年10月，ASML总裁兼首席执行官PeterWennink在介绍公司三季度业绩时曾说：“ASML第三季度的新增订单达到了29亿欧元，其中5.95亿欧元来自4台EUV设备。”由此估算，一台EUV光刻机的售价高达1.48亿欧元，折合人民币11.74亿元。

由于集成电路图像分辨率和光刻机光源的波长呈负相关关系，波长越短，图像分辨率越高，因此采用不同光源的光刻机都有自己的分辨率极限。目前尼康和ASML的高端光刻机采用的是DUV光源，能实现的晶体管特征线宽不能低于10nm，生产10nm以下就需要ASML的采用EUV光源的旗舰光刻机，即市场俗称的EUV光刻机。

2020年我国芯片进口连续第三年超过3000亿美元，未来我国芯片依赖进口的状态还是将继续持续。目前中国只能生产出90nm的光刻机设备，这也是国产光刻机的最高技术水平，比ASML公司的技术差不多有15年的差距。好消息是2020年12月，中国科学院成立专门的攻关光刻机小组，相信在不久的将来，国产光刻机将实现关键性的突破。

本文编译自通快新闻稿