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美國推動(dòng)極紫外光刻技術(shù)轉化的做法

來(lái)源:     作者:軟件信息服務(wù)站點(diǎn)管理員     發(fā)布時(shí)間:2023年01月06日     瀏覽次數:         

美國推動(dòng)極紫外光刻技術(shù)轉化的做法

極紫外光刻機是生產(chǎn)小于5納米的芯片晶圓的必備工具,全球只有荷蘭阿斯麥一家公司能夠生產(chǎn),但其核心技術(shù)卻來(lái)自美國能源部下屬的國家實(shí)驗室。1996年,美國能源部成立了由勞倫斯伯克利、勞倫斯利弗莫爾和桑迪亞國家實(shí)驗室組成的虛擬國家實(shí)驗室,與芯片制造商、光刻機集成商及設備和材料供應商合作,推動(dòng)極紫外技術(shù)成功實(shí)現轉移轉化。

一、政府和企業(yè)接力投資開(kāi)發(fā)技術(shù)

20世紀80年代末,在里根總統“星球大戰”計劃資助下,美國勞倫斯利弗莫爾等國家實(shí)驗室研發(fā)出極紫外技術(shù)。隨著(zhù)90年代相關(guān)技術(shù)的成熟,美國政府不再向國家實(shí)驗室的極紫外項目提供資金,迫使其尋求私營(yíng)部門(mén)的資助。為便于與私營(yíng)部門(mén)合作,能源部長(cháng)推動(dòng)這三個(gè)國家實(shí)驗室組成虛擬國家實(shí)驗室。

1997年,美國三家芯片制造商因特爾、AMD和摩托羅拉合資創(chuàng )辦了極紫外有限責任公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“極紫外公司”),以專(zhuān)門(mén)負責投資和轉化極紫外技術(shù)。該公司實(shí)行股份制,每股500萬(wàn)美元,允許符合一定條件的企業(yè)入股。3月,虛擬國家實(shí)驗室與極紫外公司簽署一份合作研發(fā)協(xié)議,由后者出資2.5億美元,支持極紫外技術(shù)和工具的開(kāi)發(fā)。此后,德國英飛凌科技、美國美光科技和IBM等芯片制造商相繼入股極紫外公司。2001年4月,桑迪亞國家實(shí)驗室交付極紫外光刻機α樣機,標志著(zhù)極紫外技術(shù)的商業(yè)化轉化達到一個(gè)關(guān)鍵里程碑;9月,極紫外公司將與虛擬國家實(shí)驗室的合作研發(fā)協(xié)議延期三年,并追加0.65億美元投資,使總投資達到3.15億美元。

二、企業(yè)統籌協(xié)調知識產(chǎn)權的轉移

極紫外技術(shù)的轉化伴隨著(zhù)知識產(chǎn)權從國家實(shí)驗室向企業(yè)的轉移,特別是向光刻機集成商、芯片設備和材料供應商的轉移,這種轉移均通過(guò)極紫外公司完成。極紫外公司迅速與美國光刻機集成商硅谷集團和先進(jìn)光刻公司簽署合作協(xié)議,并于1999年引入著(zhù)名光刻機集成商阿斯麥公司。阿斯麥不是美國公司,經(jīng)過(guò)能源部力排眾議批準后才參與進(jìn)來(lái),其于2001年收購了硅谷集團,成為極紫外技術(shù)轉移的最大受益者。

根據合作研發(fā)協(xié)議,極紫外公司獲得了幾乎所有的知識產(chǎn)權,國家實(shí)驗室僅保留國防目的的使用權和特殊情況的介入權。為促進(jìn)技術(shù)和知識的轉移,極紫外公司同步開(kāi)展五項工作:一是開(kāi)發(fā)α版工程測試樣機;二是開(kāi)發(fā)β版樣機;三是建造實(shí)用型光刻機;四是由芯片制造設備和材料供應商投資開(kāi)發(fā)掩膜和光刻膠;五是建設開(kāi)發(fā)極紫外專(zhuān)用部件的基礎設施。其中,三個(gè)國家實(shí)驗室負責設計、建造和測試α版樣機,然后將從中學(xué)到的知識轉移至光刻機集成商由其開(kāi)發(fā)β版樣機,進(jìn)而制造出實(shí)用型光刻機。 

光刻機集成商、芯片設備和材料供應商可免費或繳納少量費用就使用極紫外公司持有的專(zhuān)利技術(shù),條件是它們必須優(yōu)先滿(mǎn)足極紫外公司股東對光刻機的需求,然后才能向其他公司出售并按銷(xiāo)售額繳納技術(shù)使用費。在極紫外公司注銷(xiāo)后,相關(guān)的優(yōu)先購買(mǎi)權和知識產(chǎn)權權益由其股東繼續享有。

三、系統組織和實(shí)施樣機研制項目

極紫外公司采取“有限責任公司”這種靈活的組織方式,以股份制和股東治理的方式,匯聚了主要芯片制造商資金,支持國家實(shí)驗室繼續開(kāi)發(fā)極紫外技術(shù)。其中,勞倫斯利弗莫爾擁有光學(xué)、精密工程和多涂層方面的能力,負責開(kāi)發(fā)光學(xué)系統和部件、薄膜、掩膜和亞微米計量工具,獲得45%經(jīng)費;桑迪亞擁有系統工程、光活性聚合物薄膜、光源方面的能力,負責樣機的系統集成,獲得45%經(jīng)費;勞倫斯伯克利提供可產(chǎn)生極紫外光的先進(jìn)光源,獲得10%經(jīng)費。

極紫外公司和國家實(shí)驗室制定了詳細的項目規劃,明確了所有項目開(kāi)發(fā)任務(wù)及其相互關(guān)系,按既定時(shí)間節點(diǎn)推進(jìn)技術(shù)攻關(guān)和樣機研制工作。極紫外公司及其股東的人員與國家實(shí)驗室的人員組成了10個(gè)聯(lián)合工作組,分別負責集成樣機、掩膜板、圖案結構、光學(xué)、多涂層、干涉測量、光源、環(huán)境、光刻膠等方面事項的協(xié)調。為有效整合三個(gè)國家實(shí)驗室的科研資源,虛擬國家實(shí)驗室在管理上設首席執行官、首席技術(shù)官和首席運營(yíng)官,并分別由3個(gè)國家實(shí)驗室的人員擔任。各國家實(shí)驗室臨時(shí)抽調人員組成科研團隊,并在項目期間對人員進(jìn)行動(dòng)態(tài)調整。

四、政府機構和行業(yè)聯(lián)盟推動(dòng)轉化

從極紫外技術(shù)誕生到2010年阿斯麥公司交付首臺生產(chǎn)型極紫外光刻機,極紫外技術(shù)的商業(yè)化進(jìn)程長(cháng)達20多年,除能源部及其所屬的國家實(shí)驗室和以極紫外公司為核心的60余家企業(yè),美國國防高級研究計劃局(DARPA)、半導體制造技術(shù)戰略聯(lián)盟(SEMATECH)、美國半導體行業(yè)協(xié)會(huì )(SIA)等組織也參與其中,發(fā)揮了重要的推動(dòng)作用。

特別是,半導體制造技術(shù)戰略聯(lián)盟在推動(dòng)極紫外光刻機應用方面起到了關(guān)鍵作用。在α樣機研制成功后,該聯(lián)盟與大學(xué)、國家實(shí)驗室、供應商、光刻機集成商及其他行業(yè)聯(lián)盟或協(xié)會(huì )合作,建立了掩模板發(fā)展中心和極紫外光刻膠測試中心,啟動(dòng)了極紫外研究計劃,這些工作持續推動(dòng)著(zhù)全球極紫外基礎設施和能力的發(fā)展,為極紫外光刻機的最終引入和應用打下了基礎。

發(fā)布日期:2022年12月22日

來(lái)源: 藍海星智庫 

科技發(fā)展部 

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