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我国首获纳米级光雕刻三维结构:没有EUV光刻机,一样量产7nm芯片!

时间 :2022-09-18   浏览量:

为了遏制中国科技发展,近年来美国越来越多地动用国家力量,通过各种“恶意限制”手段来维护其技术霸权的地位。比如,多次收紧半导体设备出口中国、频繁扩大技术出口管制清单,以及禁止ASML向我国出售14nm及以下工艺的DUV光刻机,甚至还将魔抓伸向了华裔科学家。


然而,面对这些“卡脖子”技术问题,中国不仅没有选择屈服,反而走出了一条自己独特的发展之路。这不,刚刚国内自主芯片产业就传来一个好消息:9月14日晚间,国际顶级学术期刊《自然》发表了一项最新研究,中国科学家首次得到了纳米级光雕刻三维结构,在下一代光电芯片制造领域取得了重大突破。

据悉,发明了一种新型“非互易飞秒激光极化铁电畴”技术,将飞秒脉冲激光聚焦于材料“铌酸锂”的晶体内部,通过控制激光移动的方向,在晶体内部形成有效电场,实现三维结构的直写和擦除。


这一技术的难度在于,它突破了传统飞秒激光的光衍射极限,把光雕刻铌酸锂三维结构的尺寸,从传统的1μm量级(相当于头发丝的五十分之一)首次缩小到纳米级,达到30nm,从而大大提高了加工精度。

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该研究指出,这一重大发明未来或可开辟光电芯片制造新赛道,有望用于光电调制器、声学滤波器、非易失铁电存储器等关键光电器件芯片制备,在5G/6G通讯、光计算、人工智能等领域有广泛的应用前景。


▲中国科学家首次获得纳米级光雕刻三维结构


我们都知道,芯片作为当代科学技术发展的结晶,在军事、民用等各大领域均发挥着不可替代的重要作用。然而,随着集成电路的不断发展,传统的电子集成电路在带宽与能耗等方面逐渐逼近极限,再加上DUV/EUV光刻机的出货受到限制。因此,光电芯片作为全球半导体行业的一个重要细分赛道,则被业内认为是“最有希望的继任者”。


简单来说,光电芯片是一种高度集成的元器件,其所集成的元件包括激光器、调制器、耦合器、分束器、波分复用器、探测器等,主要用来完成光电信号转换的。


从原理上看,电子集成芯片采用电流信号来作为信息的载体,而光电芯片则采用频率更高的光波来作为信息载体。相较于电子集成电路或电互联技术,光子集成电路与光互连展现出了更低的传输损耗、更宽的传输带宽、更小的时间延迟,以及更强的抗电磁干扰能力。


此外,光互联还能通过使用多种复用方式(例如波分复用WDM、模分互用MDM等)来提高传输媒质内的通信容量。因此,建立在集成光路基础上的片上光互联被认为是一种极具潜力的技术,而光电芯片则可用以克服电子传输所带来的瓶颈问题。


据悉,为了打破美芯的限制,华为早已将目光放在了光电芯片上,前两年不仅斥资10亿英镑在英国剑桥园区建设了光电研发中心,还招揽了大批国外顶尖人才为其研发光电芯片。


此前,华为创始人任正非就曾表示,光电芯片是完全可以绕开美国技术封锁的。换句话说,由于光电芯片的制造工艺不同于硅芯片,即使没有EUV光刻机,只要我们能够掌握这一技术,一样可以量产7nm及以下的芯片!

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