美國Zyvex公司使用電子束光刻技術製造了768皮米,也就是0.7nm的芯片,這種芯片可用於量子計算機。據了解,Zyvex公司推出的光刻系統名為ZyvexLitho1,基於STM掃描隧道顯微鏡,使用的是EBL電子束光刻方式,製造出了0.7nm線寬的芯片。要知道,如今通常人們所說的光刻機都是基於EUV光刻系統的。在傳統的芯片製造路徑中,台積電,三星等製造巨頭需要採購ASML的光刻機設備。這種光刻機主要用於前道光刻,根據技術製程的不同,主要分為DUV(KrF、ArF、ArFi)和EUV光刻機。其中EUV光刻機是目前最先進的設備,一台造價1.2億美元。但是ASML還在研發更先進的NA EUV光刻機設備,預計將在2024年交付。到時候可以支持2nm芯片的量產。只是NA EUV光刻機的價值比普通EUV光刻機高出了3倍左右,不是一般企業能承受的。只是為了獲得更先進的製程芯片,也只能掏錢了。而ZyvexLitho1光刻系統的精度是遠高於EUV光刻系統,相當於2個硅原子的寬度,這是當前製造精度最高的光刻系統,製造出來的芯片主要是用於量子計算機,可以製造出高精度的固態量子器件,以及納米器件及材料,對量子計算機來說精度非常重要。資料顯示,Zyvex是致力於生產原子級精密製造工具的納米技術公司。這個產品是在DARPA(國防高級研究計劃局)、陸軍研究辦公室、能源部先進制造辦公室和德克薩斯大學達拉斯分校的Reza Moheimani教授的支持下完成的,他最近被國際自動控制聯合會授予工業成就獎,「以支持單原子規模的量子硅設備製造的控制發展」。據悉,ZyvexLitho1目前已經可以商用,Zyvex公司已經可以接受其他人的訂單,並表示設備可以在6個月內出貨。Zyvex公司藉助ZyvexLitho1光刻系統打造0.7nm芯片的消息也引起了不少人關注。2015年費曼獎得主、硅量子計算公司的首席執行官、新南威爾士大學量子計算和通信技術中心主任Michelle Simmons教授表示,「建立一個可擴展的量子計算機有許多挑戰。我們堅信,要實現量子計算的全部潛力,需要高精度的製造。我們對ZyvexLitho1感到興奮,這是第一個提供原子級精密圖案的商業化工具。」·STM光刻技術的發明者、2014年費曼獎得主、伊利諾伊大學教授Joe Lyding表示:「到目前為止,Zyvex實驗室的技術是最先進的,也是這種原子級精確光刻技術的唯一商業化實現。」據了解,Zyvex公司的光刻技術,是基於STM掃描隧道顯微鏡,使用的是EBL電子束光刻方式,實際上這種技術與極紫外線沒有任何關係,稱之為電子束光刻機,可能更合適一點。EBL——電子束曝光系統(electron beam lithography),是一種利用電子束在工件面上掃描直接產生圖形的裝置。由於SEM、STEM及FIB的工作方式與電子束曝光機十分相近,美國JC Nabity Lithography Systems公司是最早研發了基於改造商品SEM、STEM或FIB的電子束曝光裝置(Nanometer Pattern Generation System納米圖形發生系統,簡稱NPGS,又稱電子束微影系統)。電子束曝光技術具有可直接刻畫精細圖案的優點,且高能電子的波長短(< 1 nm),可避免繞射效應的困擾,是實驗室製作微小納米電子元件最佳的選擇。相對於購買昂貴的專用電子束曝光機台,以既有的SEM等為基礎,外加電子束控制系統,透過電腦界面控制電子顯微鏡中電子束之矢量掃描,以進行直接刻畫圖案,在造價方面可大幅節省,且兼具原SEM 的觀測功能,在功能與價格方面均具有優勢。由於其具有高分辨率以及低成本等特點,在北美研究機構中,JC Nabity的NPGS是最熱銷的配套於掃描電鏡的電子束微影曝光系統,而且它的應用在世界各地越來越廣泛。此次Zyvex推出的ZyvexLitho1,這個20位數字控制系統具有低噪音、低延遲的特點,使用戶能夠為固態量子設備和其他納米設備和材料製作原子級的精確圖案。ZyvexLitho1作為一個完整的掃描隧穿光刻系統,具有任何其他商業掃描隧穿光刻系統不具備的功能:能夠實現無失真成像、自適應電流反饋迴路、自動晶格對準、數字矢量光刻、自動化腳本和內置計量。不僅如此,完整的ZyvexLitho1系統還包括一個為製造量子器件而配置的ScientaOmicron超高真空STM(掃描隧穿顯微鏡)。雖然EBL電子束光刻機的精度可以輕鬆超過EUV光刻機,但是,這種技術的缺點也很明顯,那就是產量很低,無法大規模製造芯片,只適合製作那些小批量的高精度芯片或者器件,指望它們取代EUV光刻機並不現實。不過這還是證明,並不是只有傳統的EUV光刻機才能造芯片,世界上也存在着比EUV光刻機精度更高的光刻系統。若將來這類電子束光刻機運用到更多的領域,或將改變現有的芯片製造市場格局。
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