导语

中国科技的快速发展不仅受到国家的政策支持，也离不开科研人员的不懈探索，尤其在半导体芯片制造方面，中国在设备、工艺、材料、设计等方面都有很多新的突破，而光刻机作为制程装备中最为昂贵、核心的设备，很长一段时间我们都对国外进口光刻机十分依赖。

光刻技术是半导体芯片生产线中不可或缺的步骤，其精度决定了芯片的制程精度，传统的紫外光刻技术在半导体工艺升级到10nm及以下制程时已遇到瓶颈，这也给全球半导体工艺带来很大困扰。

但在目前国际半导体行业遭遇贸易风波的情况下，中国科研人员却发现一种新型的制程技术，这种技术又将半导体芯片技术推向新的境界。

那么这种新型的微缩技术是什么?

它为何能革新传统光刻技术?

又为何中国在新型微缩技术领域能取得重大突破?

这种新型技术对全球半导体行业产生什么样的影响?

传统光刻技术.

目前国际上半导体行业在半导体工艺的研发中已经将工艺提高到5nm级别，而在5nm的电路和元器件间隔下，晶体管的尺寸能达到2.3nm，这意味着能将100多个原子排成一排。

同时5nm工艺可以实现单面晶体管的线宽仅为10nm，这意味着志异绝缘体层之间的距离。

在如此微缩的制程下，紫外光刻的波长已经超过线宽的10倍，这将极大的影响半导体制程的精度，因此需要寻找新一代的光刻技术。

而上世纪50年代就被发明出来的紫外光刻技术，可以将作图的精细程度提高到几十埃，已经成为半导体微缩的主力技朻。

紫外光刻技术是将一张透过光刻机透过图形转换到掩膜上，然后再透过掩膜将这种图形用紫外光投影到硅片上，再通过光化学反应使图形刻划到硅片的表面，从而进行芯片制程。

紫外光刻机以光子作为图形刻划的能量，因此其分辨率和精度都极高，因此可以制程出非常微小的电路图形。

但是随着半导体工艺的逐渐提高，紫外光刻技术也出现了一些问题:

首先就是紫外光刻的分辨率完全取决于光子的波长，这也就意味着光刻技术的分辨率到了一定程度就无法再提升了。

其次就是紫外光的波长已经大于半导体的微缩制程了，这也就意味着紫外光已无法完成半导体10nm及以下的工艺制程了。

其三，紫外光刻制程的红外光和紫外光，这两种波段的光都是对光刻机技术要求很高的，然后进行分光装置和反射镜的时间也会很长，因此在复杂的制程情况下，往往容易出现操作失误，导致光刻技术的均匀度和产品的良率降低。

四，紫外光刻机的光刻透射率下降，同时线宽也变得越来越宽了，解决方法就是通过提高分辨率和光刻透射率来解决。

但解决方法又陷入了两难境地，因此传统紫外光刻技术已经无法满足我们对高要求的制程了，这也极大降低制程质量和良率，潜在制约行业的发展速度。

因此在此背景下，自上世纪90年代以来，国际上就进行了很多新材料和新工艺的研发探索，但是新材料很难找到和紫外光透射率配套较好的材料。

而纳米光刻技术是通过使用纳米级别的粒子光刻技术，去替代紫外光刻的，纳米级别的粒子的光刻就是通过控制波长达到工艺制程的要求，同时利用金属的光学响应特性，减少光照的波动等，来实现10nm制程。

然而困扰着纳米光刻技术最大的问题就是制作难度和成本巨大，在国际上很多国家，厂商都放弃了这项技术的研究和应用。

但中国却在这个半导体微缩领域发现了一条新的技术路径。

中国新发现。

在近十年的科研时间里，研究人员发现了一种新型覆光材料的刻蚀性能，二维材料基材又叫做石墨烯，除了具有轻质、高强度、高导热性、多孔等优异性能外，其刻蚀性能较好，原有的几种刻蚀方式都可以实现刻蚀。

而石墨烯又是一种石墨氧化石墨烯材料，它是一种无定型材料，可以通过光刻刻蚀的方式将其属性从导热变成抗光刻类型的材料，从而实现透光度，通过石墨烯的透明薄膜的刻蚀方式来实现纳米级别的线宽，这将会大大降低材料和工艺的成本。

二维材料是一种非常具有应用前景的材料，由于其原子层薄，光透过性很强，且具有极高的柔韧性和强度，因此以二维材料来制作掩膜，在投影时不会出现折射和灰尘等现象，从而大幅度提升投影的准确度，同时还可以制作透明的光刻模板，将光从反射镜进行投影，不但可以节约能源，还能够有效减少映射造成的伪影。

而石墨烯的应用范围非常广，其可以广泛应用于生物医学、有机光电、传感器等微纳加工领域，具有非常好的发展前景。

而二维材料的优异性能和良好的刻蚀性能，让很多高端半导体产业的创新研发领域都关注了起来，这也为二维材料的普及和应用提供了重要的支持。

但降低时间和成本是当务之急，因此就有研究人员想到了使用近红外激光进行制程，通过近红外激光的特性，可以做到非常窄的线宽，这样就可以做到10nm及以下制程。

除此之外，还有一项技术也可以成为光刻技术革命的关键，那就是人工智能技术。

在半导体行业中，人工智能技术将在很多方面落地，可以用人工智能技术来优化光刻图形，提升图形的逼真度和高亮，同时也可以用人工智能技术辅助进行掩膜和暗场时的调节，优化反光镜的调节，从而实现对半导体工艺的提升。

中国引领全球半导体技术创新。

目前在全球半导体技术和产业发展中，中国在新材料、新工艺、智能制造等领域取得突破，这也为中国自主研发半导体设备和工艺制程打下了坚实的基础。

在全球半导体关键设备中，中国已经拥有二十多家企业和研究机构，能够在半导体制程、光刻机、洗涤机、刻蚀机等设备上提供多种选择。

在半导体智能制造方面，国内也有多家企业已经产业化了半导体智能制造系统，在应对市场需求的同时，进行机器人和人工智能的技术创新，同时还推动产业生态的升级和更新。

此外，中国对半导体产业链的自主化和完善也非常的积极，包括对半导体工艺制程、设备的研发和推广，吸引国内外优秀人才加入半导体技术的研发和创新。

在半导体技术创新上，中国的技术水平也不断迎头赶上，这将有效推动全球半导体技术的发展，加速全球半导体技术的创新速度和产业化进程。

同时在此过程中，中国还将继续加强国际科技合作，推动全球科技合作和交流，共同应对全球性挑战，为全球经济的发展和科技进步做出积极贡献。

结语

随着半导体芯片制造技术的不断发展，光刻技术的革新将推动半导体行业进入新的发展阶段，为技术创新提供更广阔的空间。

中国在半导体领域的探索和突破，有望加速全球半导体技术的创新步伐，同时也将推动全球科技合作与交流。

在此过程中，合作与分享将成为推动行业发展的关键，中国在此过程中的角色非常重要，因此要不断加强国际合作，共同应对全球性挑战。