美国造出0.7nm芯片,EUV光刻机做不到
失效 美国造出0.7nm芯片,EUV光刻机做不到
失效分析 赵工 半导体工程师 2022-09-26 09:39 发表于北京
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本周,美国公司Zyvex使用电子束光刻技术制造了768皮米,也就是0.7nm的芯片。

综合:半导体产业纵横编辑部

Zyvex推出的光刻系统名为ZyvexLitho1,基于STM扫描隧道显微镜,使用的是EBL电子束光刻方式,制造出了0.7nm线宽的芯片,这个精度是远高于EUV光刻系统的,相当于2个硅原子的宽度,是当前制造精度最高的光刻系统。

这个光刻机制造出来的芯片主要是用于量子计算机,可以制造出高精度的固态量子器件,以及纳米器件及材料,对量子计算机来说精度非常重要。

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ZyvexLitho1不仅是精度最高的电子束光刻机,而且还是可以商用的,Zyvex公司已经可以接受其他人的订单,机器可以在6个月内出货。

2015年费曼奖得主、硅量子计算公司的首席执行官、新南威尔士大学量子计算和通信技术中心主任Michelle Simmons教授表示,“建立一个可扩展的量子计算机有许多挑战。我们坚信,要实现量子计算的全部潜力,需要高精度的制造。我们对ZyvexLitho1感到兴奋,这是第一个提供原子级精密图案的商业化工具。”

STM光刻技术的发明者、2014年费曼奖得主、伊利诺伊大学教授Joe Lyding表示:“到目前为止,Zyvex实验室的技术是最先进的,也是这种原子级精确光刻技术的唯一商业化实现。”

Zyvex是致力于生产原子级精密制造工具的纳米技术公司。这个产品是在DARPA(国防高级研究计划局)、陆军研究办公室、能源部先进制造办公室和德克萨斯大学达拉斯分校的Reza Moheimani教授的支持下完成的,他最近被国际自动控制联合会授予工业成就奖,“以支持单原子规模的量子硅设备制造的控制发展”。

图片 氢去钝化光刻(HDL):实现更高的分辨率和精度

氢去钝化光刻(HDL)是电子束光刻(EBL)的一种形式,它通过非常简单的仪器实现原子分辨率,并使用能量非常低的电子。它使用量子物理学有效地聚焦低能电子和振动加热方法,以产生高度非线性(多电子)的曝光机制。HDL使用附着在硅表面的单层H原子作为非常薄的抗蚀剂层,并使用电子刺激解吸在抗蚀剂中创建图案。

传统EBL使用大型昂贵的电子光学系统和非常高的能量(200Kev)来实现小 https://t.cn/A6SsWchm

突发!美国造出0.7nm芯片,EUV光刻机做不到

Zyvex推出的光刻系统名为ZyvexLitho1,基于STM扫描隧道显微镜,使用的是EBL电子束光刻方式,制造出了0.7nm线宽的芯片,这个精度是远高于EUV光刻系统的,相当于2个硅原子的宽度,是当前制造精度最高的光刻系统。

这个光刻机制造出来的芯片主要是用于量子计算机,可以制造出高精度的固态量子器件,以及纳米器件及材料,对量子计算机来说精度非常重要。

ZyvexLitho1不仅是精度最高的电子束光刻机,而且还是可以商用的,Zyvex公司已经可以接受其他人的订单,机器可以在6个月内出货。

2015年费曼奖得主、硅量子计算公司的首席执行官、新南威尔士大学量子计算和通信技术中心主任Michelle Simmons教授表示,“建立一个可扩展的量子计算机有许多挑战。我们坚信,要实现量子计算的全部潜力,需要高精度的制造。我们对ZyvexLitho1感到兴奋,这是第一个提供原子级精密图案的商业化工具。”

STM光刻技术的发明者、2014年费曼奖得主、伊利诺伊大学教授Joe Lyding表示:“到目前为止,Zyvex实验室的技术是最先进的,也是这种原子级精确光刻技术的唯一商业化实现。”

Zyvex是致力于生产原子级精密制造工具的纳米技术公司。这个产品是在DARPA(国防高级研究计划局)、陆军研究办公室、能源部先进制造办公室和德克萨斯大学达拉斯分校的Reza Moheimani教授的支持下完成的,他最近被国际自动控制联合会授予工业成就奖,“以支持单原子规模的量子硅设备制造的控制发展”。

氢去钝化光刻(HDL):实现更高的分辨率和精度
氢去钝化光刻(HDL)是电子束光刻(EBL)的一种形式,它通过非常简单的仪器实现原子分辨率,并使用能量非常低的电子。它使用量子物理学有效地聚焦低能电子和振动加热方法,以产生高度非线性(多电子)的曝光机制。HDL使用附着在硅表面的单层H原子作为非常薄的抗蚀剂层,并使用电子刺激解吸在抗蚀剂中创建图案。

传统EBL使用大型昂贵的电子光学系统和非常高的能量(200Kev)来实现小光斑尺寸;但是高能电子(获得小光斑尺寸所必需的)分散在传统EBL使用的聚合物抗蚀剂中,并分散沉积的能量,从而形成更大的结构。HDL实现了比传统EBL更高的分辨率和精度。

数据显示,光刻胶中的沉积能量不会下降到光束中心的10%,直到径向距离约为4nm。

使用HDL,实验团队能够暴露比EBL的10%阈值半径小>10倍的单个原子。这个小得多的曝光区域令人惊讶,因为HDL不使用光学器件,只是将钨金属尖端放置在H钝化硅样品上方约1nm处。人们会期望,如果没有光学器件来聚焦来自尖端的电子,那么曝光区域会更大。


电子似乎不太可能只遵循暴露单个H原子所需的实心箭头路径。为了解决这个谜团,我们必须了解电子实际上不是从尖端发射(在成像和原子精密光刻模式下),而是从样品到尖端(在成像模式下)或从尖端到样品(在光刻模式下)模式。使用具有无限平坦和导电衬底的简单模型、STM尖端顶点处单个W原子的发射以及简化的隧穿电流模型,我们将看到电流随着隧穿距离呈指数下降。

嵌入ZyvexLitho1的是ZyVector。这个20位数字控制系统具有低噪音、低延迟的特点,使用户能够为固态量子设备和其他纳米设备和材料制作原子级的精确图案。ZyvexLitho1是一个完整的扫描隧穿光刻系统,具有任何其他商业扫描隧穿光刻系统不具备的功能:能够实现无失真成像、自适应电流反馈回路、自动晶格对准、数字矢量光刻、自动化脚本和内置计量。

不仅如此,完整的ZyvexLitho1系统还包括一个为制造量子器件而配置的ScientaOmicron超高真空STM(扫描隧穿显微镜)。ScientaOmicron的SPM产品经理Andreas Bettac博士表示:“在这里,我们将最新的超高真空系统设计和ScientaOmicron的成熟的SPM与Zyvex的STM光刻专用的高精度STM控制器相结合。我期待与Zyvex继续进行富有成效的合作。”

虽然EBL电子束光刻机的精度可以轻松超过EUV光刻机,但是,这种技术的缺点也很明显,那就是产量很低,无法大规模制造芯片,只适合制作那些小批量的高精度芯片或者器件,指望它们取代EUV光刻机也不现实。

【汉诺威的江湖 #潍柴# 的力量更强】

时隔四年之后,汉诺威商用车展于9月20日重启。中国人常说,一日不见如隔三秋,特别是在技术飞速发展的当下,因疫情阻隔的国际交流,让不少企业只能在相对封闭的环境中埋头苦干,所以,当潍柴技术团队抵达汉诺威车展后,迫不及待要去看一看当今世界最先进的商用车水平。

“和欧洲最先进的技术相比,潍柴没有代差,能满足欧Ⅵ-e排放标准,同时还有高热效率、适应性和服务的优势。”在汉诺威商用车展现场,潍柴相关负责人介绍说,“整体看下来,潍柴的技术、产品全面且领先,和国际大牌保持相同水准,更在不少指标上实现超越。”

纵横一体化 覆盖全产业

新能源浪潮已席卷全球,柴油机一家独大的局面已经被改写。纯电、燃料电池、氢内燃机……汉诺威商用车展上,多种能源形式并存的局面,意味着全球商用车企业已在全面布局。而阵容庞大的潍柴,足以与国际竞争同台竞技。

作为技术领先的商用车动力系统解决方案供应商,潍柴以纵横一体化、全产业链覆盖的气场登陆汉诺威。

柴油机方面,潍柴带来了WP2H、WP5H、WP8H、WP10H双增压、WP15H等产品;新能源方面,260kW氢燃料电池发动机、WP15氢气发动机、纯电动集成桥驱动系统、混动动力总成,款款都有看点。动力总成方面,全球首款51.09%热效率商用车动力总成,在柴油机诞生地,亮出了中国制造的、世界最先进的柴油机技术。

匹配51.09%热效率的W13H商用车动力总成

高端新品首秀 高热效率抢镜

柴油机展品中,首次展示的WP2H、WP5H、WP8H、WP10H双增压等全系列H平台产品备受关注,作为潍柴倾力打造的高端新品,这些产品均基于51.09%热效率平台打造。

其中,适用于皮卡和SUV的WP2H最大功率140kW,最大扭矩420N·m,动力性显著优于竞品,满足皮卡用户对越野性的要求。双平衡轴设计、后置链传动,怠速噪声小于68dBA,加速过程声品质高。

载货车、客车专用动力WP5H,最大功率260Ps,峰值扭矩1000N·m,动力储备领先。高效率增压系统、电控高压共轨无泄漏燃油喷射系统、低摩擦设计、高效低传热燃烧技术、电控附件系统等高端节油技术,实现46.1%的热效率,具备大马力、低油耗的差异化优势。

搅拌车、自卸车、客车动力WP8H,升质量最轻81.2kg/L,整机重量低至666kg,实现极致瘦身。使用曲轴偏置、低摩擦设计、先进燃烧系统、高效增压器系统,热效率达47%。高强度本体结构可承受25MPa爆压冲击,具备27Mpa升级潜力,结合2500bar燃油系统、智能DPF再生控制技术,无惧最严法规。

牵引车动力WP10H,1000r/min即可迸发峰值扭矩2000N·m,五大专项技术实现燃烧速度加快30%、燃油消耗与碳排放降低9.4%,最低燃油消耗率167.4g/(kwh),热效率达50.36%,排放满足六阶段要求。此外,得益于空气系统、燃烧系统、冷却系统协同控制自适应,柴油机变海拔适应能力提升,即使在5500米高原,标定功率仅下降5%。

燃料电池落地 混动直指欧Ⅶ

柴油机推陈出新,新能源日趋成熟,潍柴展示的两款脱碳产品——260kW氢燃料电池发动机、WP15氢气发动机,不仅在技术上实现领先,更在商业化方面成绩斐然。

260kW燃料电池发动机适配牵引车、渣土车、自卸车等重型车辆,系统额定功率260kW,系统质量功率密度达867W/kg,处于第一梯队水平。针对氢燃料电池冷启动难点,潍柴通过智能化的热管理控制策略,在没有任何加热装置的情况下,可实现-30℃自启动,位居国内第一;有加热装置时,可实现-35℃启动。

先进技术奠定了潍柴氢燃料电池发动机的商业化运营基础,目前,运行在潍坊、济宁、济南、聊城的300多辆公交,已搭载潍柴氢燃料电池发动机,同时,在港口、钢厂、干线运输、城市物流配送领域也投入运营。

氢气发动机方面,相比于康明斯6.8L、达夫13升展品,潍柴展示的WP15氢气发动机排量更大,排放控制、热效率均国际领先。具体来看,不带后处理时,排放可满足欧Ⅵ,热效率在41%以上。

面向欧Ⅶ研发的混合动力总成,体现出潍柴面向未来的能力。值得关注的是,这款混合动力总成研发的假设前提为欧Ⅶ和油耗法规同时执行,需兼顾油耗和排放这一对矛盾。为此,产品开发了发动机协同燃烧技术、高效空气供给技术、智能控制技术和分区润滑技术,结合混动技术与整车节油技术,实用工况下节油30%,并满足未来高效清洁场景需求,可用于6×4、8×4自卸车、搅拌车等重型车辆。此外,产品具备坡道识别、载重预估、防溜坡功能、自适应换挡功能,可适应复杂使用工况。

控制器5合1的轻卡集成桥驱动系统,则以高度集成吸引目光,相比传统的电机+传动轴+车桥,集成度提高20%,体积小、重量轻。扭矩建立速率5000Nm/s,可实现快速超车。高压接口采用航插,可选配垂直和朝下出线方式,布置和维修更方便,此外还具备超速保护、驱动防滑、电机防溜坡功能。

阔别四年之久的汉诺威商用车展,再次将顶尖商用车品牌聚集在一起,代表中国动力最高水平的潍柴不负众望,在这片高手云集的江湖上,展现出更强大的“心”实力。


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