2013年,盛夏,深川。
启明芯中央研究院内,那间刚刚挂牌成立不久、
由顾维钧亲自坐镇指挥的启明芯-国家光刻材料联合实验室,
此刻正以前所未有的强度和效率,高速运转着。
来自华夏科学院化学所、华清大学、燕京大学等顶尖科研院所的数十位
国内最顶尖的化学材料科学家、高分子物理专家和光学工程博士,
与启明芯从全球招募或秘密“策反”来的十余位
曾在东瀛JSR、信越化学或m国陶氏化学等光刻胶巨头核心研发部门工作过的
资深配方工程师和工艺专家,以及芯影光材那批年轻但充满拼劲的本土研发团队,
共同组成了一支规模空前、也承载着整个华夏半导体产业在光刻胶领域“打破垄断、自主崛起”全部希望的——国家队!
他们的目标,只有一个——
在林轩提供的、那些看似天马行空却又直指核心的理论猜想和技术方向指引下,
并依托启明芯“伏羲”AI超算平台那近乎作弊般的强大分子模拟与配方优化能力,
在最短的时间内,研发出能够满足28纳米、14纳米、甚至7纳米工艺节点要求的、
拥有完全自主知识产权的国产高端ArF浸没式光刻胶!
并将其命名为——神农一号光刻胶配方!
这,是一场真正的、与时间赛跑、与技术壁垒赛跑、
更与国际巨头的全面封锁赛跑的——科技长征!
实验室的灯光,几乎从未在午夜十二点前熄灭过。
每一个小小的进步,都凝聚着无数科研人员的汗水与智慧。
光刻胶的核心,在于其核心光敏树脂的分子结构设计与精密合成。
传统的丙烯酸酯类聚合物,虽然工艺成熟、成本较低,
但在面对更小线宽、更高分辨率的挑战时,其在抗等离子体刻蚀能力、
以及线边缘粗糙度(LER)控制等方面的瓶颈,日益凸显。
东瀛和m国的巨头们,早已在该领域布局了密不透风的专利网络。
林轩直接跳过了这条拥挤的老路。
他凭借来自未来的记忆,为团队指明了一个全新的、也更具潜力的方向——
开发一种基于“含氟环状脂肪族聚合物”的新型光刻胶树脂体系!
这种新型聚合物,不仅拥有在193nm波长下更出色的透明度、更高的玻璃化转变温度、以及更强的抗等离子体刻蚀能力,
更重要的是,其分子结构的可设计性和可修饰性极强,
为后续通过引入特定官能团来进一步提升光刻胶的敏感度、分辨率和工艺窗口,留下了巨大的想象空间。
这个方向,在2013年当下,全球范围内也只有少数几家顶级实验室,在进行前瞻性的探索,尚未有任何成熟的商业化产品问世。
林轩的这个点拨,无异于直接为国产光刻胶的研发,选择了一条一步到位、直指巅峰的超常规技术路径!
当然,这条路的难度,也是空前的。
新型含氟聚合物的单体合成、聚合反应条件的精确控制、分子量及其分布的窄化、以及后续的提纯与改性……每一个环节,都充满了未知的挑战。
顾维钧亲自带领着一支由华科院化学所几位资深高分子专家和启明芯材料科学博士组成的核心树脂攻关小组,
几乎是吃住在实验室,没日没夜地进行着各种合成路线的尝试和优化。
他们常常为了一个关键单体的提纯度无法达到小数点后六个九的要求而彻夜难眠;
也常常因为聚合反应的产率或分子量分布不达标而不得不推倒重来。
实验室里,各种化学试剂的刺鼻气味与高精度分析仪器的蜂鸣声交织在一起,
空气中弥漫着一种令人窒息的紧张与对成功的无限渴望。
而林轩,则充当着总设计师和最终仲裁者的角色。
他虽然不会亲自参与到每一个具体的实验操作中去,但他会定期听取顾维钧和各个小组的进展汇报,
并在团队遇到难以逾越的技术瓶颈或方向性困惑时,给出一些看似不经意却又往往能一语惊醒梦中人的关键提示。
比如,当团队在提高含氟聚合物对193nm紫外光敏感度上久攻不下时,林轩会“突然想起”某个在前世被证明非常有效的、关于引入特定吸电子基团来调控聚合物homo-LUmo能级差的理论,
并建议他们可以尝试一下某个冷门的、拥有独特分子结构的含氟苯乙烯类单体。
又比如,当团队在如何降低光刻胶线边缘粗糙度(LER)上百思不得其解时,
林轩会“偶然看到”一篇关于高分子链缠结与表面张力对LER影响的早期研究论文,
并“提醒”他们,或许可以通过优化聚合物的分子量分布、或者在配方中加入某种能够降低高分子链活动性的特殊添加剂,来改善LER性能。
这些看似灵光一闪的金手指,每一次,都如同在迷雾中为团队点亮了一盏明灯,
让他们能够迅速地找到正确的方向,少走无数的弯路。
与此同时,启明芯“伏羲”AI超算平台,也在这场光刻胶的“炼金术”中,展现出了其近乎神迹般的强大威力!
联合实验室的科学家们,将数以万计的、关于不同聚合物单体结构、光致产酸剂(pAG)分子设计、溶剂配方、以及各种添加剂的基础物理化学参数和已知的实验数据,
全部输入到“伏羲”AI的材料基因组数据库和高通量计算平台之中。
然后,在林轩设定的几个核心性能优化目标的指引下,“伏羲”AI便开始利用其强大的量子化学模拟、分子动力学仿真、以及基于深度学习的“逆向设计”能力,
在全球范围内,对数百万、数千万、甚至数亿种可能的材料分子结构和配方组合,进行暴力穷举式的虚拟筛选和性能预测!
它能够在短短数小时之内,完成传统人工实验可能需要数年甚至数十年才能完成的计算量!
它能够从看似杂乱无章的海量数据中,发现那些隐藏最深的、决定光刻胶核心性能的构效关系和黄金配比!
它甚至能够根据预设的性能目标,反向推导和设计出全新的、地球上从未存在过的、具有特定功能的聚合物分子或pAG结构!
“这……这简直不是在做实验,这分明是在开上帝视角啊!”
一位来自华清大学的年轻博士后,在看到“伏羲”AI平台仅仅用了一天时间,就从数万种备选pAG分子中,
精准地筛选出了三款在光酸产生效率、酸扩散控制和热稳定性等综合指标上都远超现有商用产品的全新pAG候选结构时,忍不住发出了这样的惊叹!
就这样,在林轩那超越时代的未来视野指引下,在顾维钧等顶尖科学家的工匠精神打磨下,
更在“伏羲”AI平台那近乎“作弊”般的强大算力加持下,“神农一号光刻胶配方”的研发,如同按下了核动力加速键,
以一种令整个行业都难以置信的速度,向前飞速推进!
一个又一个技术难关被攻克!
一种又一种性能更优异的新型聚合物、pAG和添加剂被成功合成出来!
光刻胶的分辨率,从最初的只能勉强达到90纳米,
一步步地向着65纳米、45纳米、32纳米、甚至28纳米的极限逼近!
敏感度越来越高!线边缘粗糙度越来越低!工艺窗口越来越宽!
实验室里的星光,见证了无数个不眠之夜的汗水与智慧。
每一次微小的进步,都凝聚着整个团队的执着与梦想。
终于,在公元2013年盛夏的一个深夜。
当顾维钧颤抖着双手,将一片涂覆了最新一代神农一号光刻胶配方V9.9版的
12英寸硅晶圆,送入实验室那台从欧罗巴高价进口的、经过启明芯工程师深度改造和优化的193nm ArF浸没式光刻机中,
并成功地在硅片上曝光和刻蚀出了线宽仅有28纳米、且边缘极其陡峭、缺陷密度几乎为零的测试图形时……
整个“启明芯-国家光刻材料联合实验室”的核心控制室内,爆发出了一阵压抑了许久的、如同火山爆发般猛烈的欢呼!
成功了!他们真的成功了!
在m国和东瀛巨头长达数十年的技术封锁和市场垄断之下,
在几乎是从零开始的极端困境之中,华夏,终于拥有了第一款性能达到世界顶尖水平的、拥有完全自主知识产权的高端ArF浸没式光刻胶!
这一刻,实验室的星光,仿佛都为之黯然失色!
因为,一种更加璀璨、也更加耀眼的“华夏之光”,
正在从这间小小的实验室中,冉冉升起,即将照亮整个“星尘补天”的漫漫征途!
“神农一号光刻胶配方”,在经历了无数次“黎明前的黑暗”之后,
终于迎来了它石破天惊、光耀寰宇的伟大诞生!