早春的冷風吹散了車上討論帶來的灼熱感。
欒文傑深吸一口氣,強迫自己從“聚變示範堆”這個過於超前的震撼性目標中抽離出來。
眼前,是實實在在、觸手可及的里程碑——華芯國際津門海河基地。
常浩南上次來訪還是近兩年前,那時ArF1800光刻機連八字還沒一撇,整個海河基地都在研究多重曝光技術,以便用DUV光源造出高製程芯片。
但如今,那臺承載着無數期望的“國之重器”,已經穩穩地安放在了生產線的心臟位置。
基地負責人黃煒和華芯國際技術總監吳明翰帶着熱情而剋制的笑容迎了上來,身後是一衆基地管理和技術骨幹。
“欒主任,常院士,向總,一路辛苦了!歡迎蒞臨指導!”黃煒的聲音洪亮有力,說話間往前邁出的幾步近乎帶着雀躍。
“總算等到這一天了,就盼着各位領導來見證。”吳明翰倒是表現的相對內斂,只不過在握手的時候晃動幅度和力度也比往常大了不少。
顯然,他們的喜悅是發自內心的。
即便在寒暄時,嘴角的弧度也幾乎壓不下去。
簡短的歡迎儀式後,一行人被引導進入更衣區。
繁瑣的無塵服穿戴程序一絲不苟:脫下外套,換上連體潔淨服,戴上頭套、口罩、護目鏡,套上鞋套。
接着是嚴格的風淋,強勁的氣流吹走所有可能的微粒。
最後經過一道氣閘門,正式踏入生產區核心地帶——
恆定的溫度,適宜的溼度,Class 100級別的無塵超淨間。
柔和的頂光均勻灑下,照亮了排列整齊的自動化設備和縱橫交錯的物料傳輸線。
穿着同樣白色無塵服的技術人員如同精密儀器的一部分,在各自的崗位上專注操作或監控數據,一切井然有序,只有輕微的蜂鳴和氣流聲。
幾乎是剛一進門,衆人的目光就不約而同地被吸引到生產區域中心位置。
那裡擺放着一臺體積明顯更小的光刻設備。
稍微走近幾步之後,就能看到銀灰色的外殼上,“ArF1800”的標識清晰醒目。
此刻,一羣技術人員正圍攏在它的操作檯和監控屏幕前,進行着流片前的最後確認。
頭頂高處掛着一個標識牌:F-3產線。
“就是它了。”吳明翰的聲音帶着自豪引着衆人走到一個安全的觀察距離,“ArF1800,我們自己的深紫外光刻機。”
他指向設備,開始介紹,語速平穩卻透着自信:“這臺機器,光源、掩膜臺、對準系統、控制系統,都充分繼承了前代1500型和1200型的成熟設計理念和操作邏輯,並做了大量優化。尤其是光源的穩定性和對準精度,提升顯著。”
他眼神中帶着感激地看了一眼常浩南:“我們的工程師團隊全程參與了上滬微電子的組裝調試,對它的‘脾氣’摸得很透所以這次產線升級和人員培訓非常順利,也比預期更快地克服了最後的一些技術問題。”
就在這時,一盒承載着希望的硅晶圓基底,通過自動物料傳輸系統(AMHS)的機械臂,平穩地運送到了F-3產線的起始工位。
常浩南還記得自己上次來到這裡時的場景。
這些晶圓比他之前看到的要大上一圈。
“這是12英寸晶圓吧……”常浩南問道,“上次你們跟我提過的新硅片廠,已經投產了?”
“常院士好眼力!”
吳明翰讚道,臉上笑容更盛:
“ArF1800的高分辨率和高生產效率給我們省下了不少資源和精力,所以這次我們同步升級了F-3產線的晶圓處理系統,全面兼容12英寸晶圓。大尺寸晶圓能顯著提升單次生產的芯片數量,降低成本,這也是國際主流的方向。”
衆人的視線隨着逐個鋪展開來的晶圓在整條產線上不斷轉移着——
晶圓首先進入全自動清洗和前烘設備,去除表面污染物和水分。
接着是氧化爐,在晶圓表面生長一層薄而均勻的二氧化硅。
隨後,晶圓被送入關鍵的勻膠機。
高速旋轉中,粘稠的光刻膠被精準地塗覆在晶圓表面,形成一層厚度僅有微米級別的均勻薄膜,接着前烘氧化進一步去除溶劑,固化膠膜。
對於華芯國際而言,這些步驟都已經相當成熟。但所有人仍然屏息凝神,生怕稍微粗重些的呼吸影響到某個細微參數,或是引得機魂不悅。
完成了所有前道準備的晶圓,終於被機械臂小心翼翼地送入ArF1800光刻機的內部。
幾十顆心齊齊提了起來。
但也只能乾着急。
光刻過程都是在設備內部完成,根本沒辦法直接目視觀察。
衆人只能聽到低沉的嗡鳴聲節奏發生變化,看到設備周圍的伺服機構開始動作,高精度的掩模臺和晶圓臺在納米尺度上高速而精準地協同運動,充滿了科技特有的力量感。
“光刻的核心,簡單理解,就像用極其精密的‘光’筆,把設計好的電路圖‘畫’到塗了感光膠的晶圓上。”
或許是爲了緩解緊張氣氛,吳明翰轉過身來,用最通俗的類比介紹整個光刻過程:
“掩模版就是那個高精度的‘底片’,上面刻着放大了的電路圖形,光源發出的深紫外光經過物鏡組匯聚穿過掩模版,再經過一系列複雜的光學透鏡系統縮小聚焦,最終將微縮幾十倍甚至上百倍的電路圖案,精準‘曝光’在晶圓的光刻膠層上……”
“……”
他頓了頓,語氣中帶着慶幸和自信:
“得益於ArF1800本身極高的分辨率和套刻精度,我們在生產當前這一代7納米制程節點的產品時,不需要再依賴相移掩模或者多重曝光這類極端技術,所以我們對這次流片的良品率非常有信心。”
隨着吳明翰的話音,ArF1800內部,肉眼不可見的精密過程正在發生:
激光脈衝精準激發,掩模臺在納米級精度下移動、對準,複雜的光學系統將掩模版上的圖形以極高的分辨率投影到晶圓的光刻膠層上。
監控屏幕上,代表曝光進程的進度條平穩推進。
曝光完成的晶圓被送出,進入後烘步驟,使曝光區域的化學反應更加徹底,圖形更加穩定。
接着是顯影環節,特定的化學溶液被噴灑到晶圓表面,溶解掉未被光源照射到區域的光刻膠,從而將掩模板上的電路圖形“顯影”出來,清晰地呈現在晶圓表面。
定影流程則進一步強化剩餘光刻膠圖形的穩定性,使其能承受後續的蝕刻衝擊。
隨後,晶圓浸入特製的化學刻蝕液中,沒有光刻膠保護的區域被選擇性去除掉。
最終,刻蝕完成後,完成使命的光刻膠層被徹底去除乾淨……
……
當最後一道沉積工序完成,第一批經過完整前端工序處理的晶圓被送出工作腔,也把氣氛推到了頂點
吳明翰示意工作人員將其中一片晶圓置於一個帶有特殊角度照明的觀察臺上,隔着潔淨的保護罩展示給衆人。
在特定角度的光線照射下,光滑如鏡的硅晶圓表面,清晰地呈現出無數細密到肉眼幾乎無法分辨細節、但排列極其規整有序的幾何圖形——那是晶體管柵極、源漏區、隔離槽等基礎器件的輪廓。
它們層層疊疊,構成了芯片最基礎的“地基”。
實際上,吳明翰早已經準備好了用在這時候的解說詞。
既專業又煽情。
然而看着眼前的一幕,卻是他自己首先抑制不住積壓已久的情緒,彎腰貼在保護罩表面,如同欣賞自己的孩子一般,如癡如醉地緊盯着那塊晶圓。
甚至連吐出的話語中都帶上了幾分哭腔:
“各位……”
只說了兩個字,就哽咽無聲。
欒文傑搞航天出身,常浩南搞航空出身,也都能理解他此時此刻的心情。
因此,沒有人催促。
只是任由對方在面罩下調整着心態。
過了好一會,吳明翰才重新開口道:
“各位領導,雖然這些圖形還需要經過後續的金屬互連,用金屬導線將它們按設計要求連接起來,通入電脈衝信號,才能真正成爲一顆有功能的芯片。但是——”
他深吸一口氣,目光掃過常浩南、欒文傑、向華平,以及周圍屏息凝神的技術團隊,一字一句,鏗鏘有力:
“到了這一步,晶圓製造過程中最複雜、最核心、決定了芯片最小特徵尺寸的光刻步驟都已經完成……我們……已經圓滿完成了ArF1800光刻機的首次生產測試任務!”
“7nm時代,我們華夏人,來了!”