大家都在抢着聊光刻机、聊芯片设计,偏偏有这么个牛人,放着日本顶级研究所的铁饭碗不端,全球顶尖半导体巨头出钱留他都不走,直接带着一整支队伍打包回国了。他盯上的不是什么大热风口,是半导体设备里藏得最深、所有人都绕不开的短板。

打开网易新闻 查看精彩图片

这位牛人叫达博,85后,甘肃陇南秦巴山区出来的,当年是市里的应届高考状元,考进中国科学技术大学物理系,一待就是9年。博士毕业去了日本国立材料研究所,也就是圈内常说的NIMS。

一般人走终身教职通道,熬三五年才能拿到铁饭碗达博只用了一年,直接成了所里最年轻的终身研究员,打破了所里好几个纪录。入职头一年开年会,他一天上两次台,先是做新人入职介绍,转头就凭成果拿了所里最高奖理事长赏。

打开网易新闻 查看精彩图片

当时的所长还当场打趣,说这人一辈子能拿的奖,入职头一年就全拿完了。后来NIMS对外征集宣传语,他提的“材料改变世界,我们创造材料”直接被选中沿用,这还是这家日本国家级机构第一次用外籍学者提出的宣传语。

泛林集团是全球刻蚀设备领域的顶流,过去这些年一直给达博的实验室投钱合作。刚听说达博要辞职,对方马上开出条件,要给一笔无偿捐赠,就求他留下来把项目做完,达博想都没想就拒绝了。

打开网易新闻 查看精彩图片

他这些年牵头的,是泛林和NIMS的联合项目,专门攻半导体设备里极端环境下用的核心材料和零部件,项目成果已经用到了台积电日本的3nm量产线上。很多人问他是做芯片设计还是造光刻机,其实都不是,他干的活儿比这两样更靠里,也更关键。

造先进芯片要一整条产业链的设备,越往尖端走,决定胜负的越不是大家看得见的大件,而是藏在设备肚子里没人提的材料零件。先进制程里一丁点小问题,都能拖垮整台设备,说是短板致死一点不夸张。

现在整个行业都奔着亚纳米尺度去了,尺寸越小,随机误差越大,传统方法根本搞不定。要在这么小的尺度上看得清看得准,传统光学有波长限制,根本顶不住,只有电子束能搞定,电子束量检测也就成了先进制程绕不开的工具。

打开网易新闻 查看精彩图片

达博在这块干了两件挺颠覆认知的事,头一件就是重新定义了亚纳米尺度的观测方法。他从八竿子打不着的两个领域借灵感,搞出了一套叫“白色电子”的方法。

这套方法把原来大家当成噪声直接扔掉的信号全捡回来利用,靠多次测量屏蔽掉背景干扰,连一两个原子层厚的纳米材料都能定量测出来,效率比传统方法高了将近一百倍。

第二件更狠,直接开出了一个新的学科分支。原来电子束有个老大难问题,发射出来的电子里,真正能用的又细又直的少得可怜,常见的灯丝发射出来,差了快一百万倍。

打开网易新闻 查看精彩图片

以前大家都靠电场磁场约束电子,达博说那就像拿磁铁拦四处飞溅的水花,费劲还管不好。他换了个思路从材料下手,做出来一种圆柱对称旋转晶体,能像凸透镜收光一样收拢发散的电子。

按照理论估算,改完之后聚焦效率能接近百分之一,能用的束流比老办法高几万甚至十万倍。真要是走通了,并行电子束曝光机的效率说不定能超过现在的EUV,日本前任所长直接评价,这成果的原创性和发现准晶差不多重要。

这么牛的成果,留在日本接着做不好吗,多少人挤破头都拿不到的待遇,为啥非要走?这事还真不是空喊口号,都是实打实的考量。

打开网易新闻 查看精彩图片

早在2016年,达博就开始攒队伍,把自己中科大的同门师兄弟一个个聚到NIMS,这次不是他一个人回国,是整支队伍整建制一起回来。他说过,真能把中国半导体装备的核心材料部件做到国际水平,这辈子的奋斗就值了。

还有家里的原因,他孩子今年8岁,从小在日本长大,和中国文化的联结一直很浅,他想让孩子在厚一点的中国文化土壤里长大,成为真正根在中国的人。

打开网易新闻 查看精彩图片

他还提到一个很少有人注意到的问题,现在优秀的科研人员回国发展通路很顺,但是优秀的工程青年人才却很少回来。科研人员靠论文奖项就能被看见,工程人才的核心工作大多涉密不能公开发表,技术落地也要整个团队磨好几年,周期太长,很难出头。

现在达博已经加盟母校中科大工程科学学院当讲席教授,他要填的这个坑,说出来其实挺让人感慨的。这些年咱们国内半导体整体进步真的很大,刻蚀设备领域中微半导体、北方华创都已经做出了很不错的成绩。

打开网易新闻 查看精彩图片

可往设备底层挖,几种关键的核心材料和零部件还是高度依赖日本进口,高端电子束量检测设备的国产整机,基本还是一片空白。全球这块的供应链本来就高度集中在日本,不是咱们不想做,关键卡在验证环节。

半导体产线不可能停下来等你试新材料,一款新材料要进量产,得先做成标准化部件,在和商用产线几乎一样的环境里测试打磨很久,才能被产线认可。咱们国内不缺实验室里的漂亮成果,缺的就是把单点成果变成量产能用的核心部件的工程能力,达博带回来的正好是这套成熟的验证方法。

现在时间窗口也赶得巧,从2022年开始,电子束量检测就开始从用了近二十年的热场发射转向冷场发射,冷场发射束流强检测快,更适配先进制程的需求。达博判断,未来三到五年,冷场发射会先在研发和工艺导入环节铺开,慢慢渗透进量产。

打开网易新闻 查看精彩图片

更现实的情况是,咱们现在还没有能用的EUV光刻量产线,先进制程只能靠DUV多重曝光顶着,每多一道工序,芯片良率就往下掉一截,对电子束量检测的覆盖率要求比国际厂商还高。要是能拿出效率更高适配性更好的方案,正好能补上没有EUV的窟窿,缓解良率的压力。

现在达博的一部分队员已经先一步回国,围着电子光学方向做工程化产业化,还参与了国内相关平台的建设,忙着把实验室成果往产线上搬。

大家都盯着光刻机、芯片设计这些流量大的热门方向,却很少有人注意到,真正卡住先进制程脖子的,往往就是这些藏在设备最深处、没几个人能叫出名字的材料零件。达博放着人人羡慕的铁饭碗不做,回来啃的就是这块没光环的硬骨头。

打开网易新闻 查看精彩图片

亚纳米世界的观测规则,本来就在被重新改写,达博回到自己出发的起点,就是要参与这次改写。这支整建制回国的队伍能不能从日本攥了几十年的供应链里撬开一道缝,现在还没有定论,一切都要等产线上的真章说话。

参考资料:腾讯新闻DeepTech深科技《独家丨他辞去海外终身职位、带整建制团队回国,要攻下半导体最卡脖子的环节》,新浪科技相关报道