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95后小伙的自制光刻机

动态 2020-07-22 15:28:09

一个 95 后小伙的“自制光刻机”视频,引起一众网友“狂欢”。

近日,大连理工大学化工学院的大一学生彭译锋、B 站 UP 主“DUT-home_lab”,发表了题为《自制光刻机微纳加工 75µm工艺》的视频。

他声称自己用一张图纸搭建出一台纳米级光刻机,并光刻出 ~75µm(75000 nm)的孔径。

截止 7 月 11 日下午,视频已有近 24 万播放量。

国内一家自媒体以《95 后 up 主低成本 DIY 纳米级光刻机!一图纸一书桌研究半年,挑战芯片制造最难环节》的标题,对该视频进行了报道。

随后,该报道被另一家媒体以《低成本 DIY 纳米级光刻机!这位 95 后男生火了…》的标题进行转载,文末留言中不乏“国家需要这种人才”“没看懂,但是感觉很厉害”等赞誉之词。

同日,大连理工大学化工学院的微信公众号,就该同学的实验视频,发布了以《挑战低成本 DIY 纳米级光刻机!人民网点赞这位化工小伙!》为标题的报道。

图|大连理工大学化工学院的微信公众号的报道

以上报道发出后不久,涉事视频在国内某知名问答社区遭到“疯狂打假”。

目前,该校发布的报道显示“已被发布者删除”。彭译锋发在 B 站的视频,也已无法查看。

多名专业人士都认为,视频中的实验,违背了光刻机的工作原理。美国某量测设备供应商技术专家、新加坡南洋理工大学微电子专业博士李杨,正是上述问题的回答者之一。

DeepTech 联系到李杨,他分析了视频中的几处错误。

完全谈不上“自制光刻机”

视频中,彭译锋用一张照片,来作为设计图纸。李杨认为,拿照片当图纸去做“光刻机”,不只是不当、而是荒谬。

他说自己作为经过专业训练的前科研工作者,通过照片也只能确定照片中的光刻机,是德国 Karl Suss 公司的接触式光刻机,具体型号则无法辨别,而这位同学竟然说能通过一张照片仿造出光刻机?而他之所以能认出照片中的光刻机,是因为在过往从业经验中,他已经非常熟悉该公司产品。但对于一般人来说,彭译锋手持的照片,真的就只是一张照片,并不能称之为图纸。

通过这张照片,一般人很难看出光刻机各部件的尺寸、光源和光路等信息,更无法判断这台光刻机用的是透镜、还是反射镜,也无法判断出这台光刻机,是如何设计对板系统、以及如何操作光强测量校准等。

某知名国际半导体公司的高级光刻技术工程师陈欧文(化名)认为,彭译锋视频里的“光刻机”,就是直接从网上买来激光雕刻机成品,然后进行了组装。

只不过激光雕刻机,是在其他材料上进行雕刻,而彭译锋则是使用激光束,对光刻胶进行曝光,然后显影出图形来。

具体到分辨率上,和激光雕刻其他材料没有差别,也没有任何实用的技术点。并且,激光雕刻机严格意义上并不算是光刻机,所以完全谈不上自制光刻机。

违背光刻机工作原理

李杨还认为,彭译锋的视频,肯定没有使用光刻机工作原理。光刻技术的核心,是把光刻掩膜版上的图形,转移到硅晶圆上。

早期的接触式和接进式光刻机,其图形是按照大小比例 1:1 转移到硅晶圆。

而光刻机发展到投影式,掩膜版上的图形是按照 4:1 或者 5:1 的比例转到硅晶圆。彭译锋做的所谓“光刻机”,光路只有激光光源,既没有掩膜版,也没有光学透镜组。

由于他是自己动手 DIY,受限于成本原因,他无法购买昂贵的透镜,这固然可以理解,但如果投射到硅晶圆上图形,只是激光光源的光斑,那就不是光刻,而只是简单的曝光。

绕过光刻掩膜版,讨论关键尺寸是毫无意义的,因为这根本不是光刻工艺需要完成的关键尺寸,所以也谈不上任何技术难度。

在视频中,彭译锋称自己“光刻出 ~75µm(75000nm)的孔径”,但是利用光源光斑,甚至能捣鼓出 50µm 或 20µm,但是没有任何用处。因此在这种情况下,讨论实现了多少纳米,根本无从谈起。

75um 工艺放在 50 年前都很落后

李杨表示,在当下半导体行业,Logic 工艺(该工艺是集成电路制造领域最为困难的部分)最先进的是三星和台积电,这两家公司已经量产 5nm 技术,并且正在攻坚 3nm 技术。

而 75µm 是 5nm 技术的 1.5 万倍、是 3nm 技术的 2.5 万倍。

当前,中国国产芯片的“扛把子”中芯国际,已经可以量产 14nm 的芯片,这样来算,当前中国最先进的芯片技术,是彭译锋实现的“75µm 工艺”的 5375 倍。

“75µm 工艺”有多么落后呢?以摩尔定律的技术路线图为例,从上面根本找不到 75µm的位置。

陈欧文也告诉 DeepTech,早在 1971 年,英特尔就已发布首款微处理器 4004,并采用 10μm PMOS 技术生产。

目前市面上能买到的手机的处理器,比如麒麟 990、高通骁龙 865 等,都已使用 7nm 制程工艺,也就是比 75um 小一万倍的工艺。可以说,75um 放在 50 年前都不是先进工艺。

校友发言:很少有人认为学校宣传有问题

DeepTech 采访到彭译锋的校友——大连理工大学化学学院大三学生刘明蒿(化名),她表示,制备半导体在化学领域,也是一个热门方向,这可能是彭译锋“自研光刻机”的原因。

针对该视频,她说校内老师们目前还没有表态。在该校公众号报道了彭译锋的视频后,很多师生还转发上述文章,并借机给学校做宣传。

7 月 11 日下午,DeepTech 在 B 站上联系彭译锋,问他如何看待外界对于视频的质疑,他仅回复四个字:“玩具来的”。同日,该视频已经从 B 站删除。

对于该视频,前文的美国某量测设备供应商技术专家李杨表示,在校学生动手创造值得肯定,学生的想法和动手能力,当然不能被扼杀,但前提是原理不能出错。不然就会画虎不成反类犬,且会误导更多不明真相的人。

西南交通大学信息学院电子工程系副系主任邸志雄博士则认为,从作品实际效果来看,该同学连光刻技术的入门门槛,都没有摸到。

他对于正胶、负胶等没有基本概念,也分不清楚光刻技术、刻蚀技术和激光雕刻的区别。但对于二十来岁的大一学生来说,视频中的实验难度,远大于课堂上的实验,他不仅敢想敢做,并能利用现有局限条件,实现出一个基本模型,工作完整性和可演示性也都尚可。

在他知识体系有限的情况下,做成这样已经很优秀,不能过于苛责。实验本身,也可以吸引更多人关注光刻机技术。如果他能够提升知识体系和科研素养,未来一定可期。

清华大学新闻与传播学院教授、博士生导师沈阳也认为,首先要鼓励年轻人积极探索科学实验,这有助于全民科学素养的提升。

他举例称,美国已经有高中生在家做核试验,中国在此还有很大提升空间。不管是在学校、在研究机构还是在家,都应鼓励年轻人挑战创新型科学实验。

从本质上说,科学研究服务于个人兴趣,只有真正对它感兴趣、才能做到极致。所以要提倡青少年基于兴趣,来展开科学实验,而非基于某一技术是否是当下的“网红技术”来做实验。

国产光刻机应冷静对待现状

光刻机技术,是当前中国的“卡脖子”技术之一,某知名国际半导体公司的高级光刻技术工程师陈欧文认为,国人应该静下心来、去研发真正可以投入实用的产品。

类似本次视频发布之后,部分媒体的“放卫星”行为,则会鼓吹不正之风,而一些公司、科研单位和院校也乐于借助国内光刻机困境博眼球。

但是,一定要认清现状。目前中国仅有的一家光刻机研发公司,是上海微电子装备(集团)股份有限公司(简称 SMEE), 虽然和业界顶尖的 ASML 差异巨大,但是已经是可以做到 90nm 水平,并且有成品发布。

陈欧文表示,荷兰光刻机公司 ASML 早已领先业界,国内光刻机研发仅有上海微电子一家,且该公司成立仅 18 年,并没有多少积累,国家也没有给予较多重视。网传上海微电子十年间研发经费只有 6 亿,而 ASML 的一台高端光刻机,售价就是 6 亿。

但陈欧文认为,这总比没有强,虽然也有报道称上海微电子的光刻机、已经应用在国内晶圆厂,但应该只是一种合作试用,还谈不上卖出去。

如果国内晶圆厂,真的能把上海微电子的光刻机使用起来,虽然性能比较低,但通过在使用过程中发现问题、然后进行升级迭代,也会非常有利于国产光刻机研发。

欧洲半导体设备供应商 EVG 合作伙伴技术应用经理魏宏亮也认为,相比国外光刻机公司,中国应加强和使用端客户的互动,在工艺中不断完善和提升。具体来讲,中国光刻机中的合金、光刻胶、备件、光路系统等材料,仍需快步追赶。

对于本次出现的夸张报道,清华大学新闻与传播学院教授、博士生导师沈阳认为,媒体在报道时,既要报道这类青少年参与科研的热情,同时也要报道实验中的不足。如果媒体没有分辨能力,则需引入专业人士进行点评。

只有这样,才不会引起舆论泡沫,也有利于培养青少年的科学素养,并引导他们抱持理性态度搞科研。

创新素养的培养,是一个长期过程,不可能一蹴而就。而这种报道所引起的、网友“一哄而上”的浮夸之风,反而会损害青少年的科技创新。

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