美國推動極紫外光刻技術(shù)轉(zhuǎn)化的做法
美國推動極紫外光刻技術(shù)轉(zhuǎn)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)卻來自美國能源部下屬的國家實驗室。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驗室組成的虛擬國家實驗室,與芯片制造商、光刻機集成商及設(shè)備和材料供應(yīng)商合作,推動極紫外技術(shù)成功實現(xiàn)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化。
一、政府和企業(yè)接力投資開發(fā)技術(shù)
20世紀80年代末,在里根總統(tǒng)“星球大戰(zhàn)”計劃資助下,美國勞倫斯利弗莫爾等國家實驗室研發(fā)出極紫外技術(shù)。隨著90年代相關(guān)技術(shù)的成熟,美國政府不再向國家實驗室的極紫外項目提供資金,迫使其尋求私營部門的資助。為便于與私營部門合作,能源部長推動這三個國家實驗室組成虛擬國家實驗室。
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(zé)任公司(以下簡稱“極紫外公司”),以專門負責(zé)投資和轉(zhuǎn)化極紫外技術(shù)。該公司實行股份制,每股500萬美元,允許符合一定條件的企業(yè)入股。3月,虛擬國家實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,桑迪亞國家實驗室交付極紫外光刻機α樣機,標志著極紫外技術(shù)的商業(yè)化轉(zhuǎn)化達到一個關(guān)鍵里程碑;9月,極紫外公司將與虛擬國家實驗室的合作研發(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(tǒng)籌協(xié)調(diào)知識產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)移
極紫外技術(shù)的轉(zhuǎn)化伴隨著知識產(chǎn)權(quán)從國家實驗室向企業(yè)的轉(zhuǎn)移,特別是向光刻機集成商、芯片設(shè)備和材料供應(yīng)商的轉(zhuǎn)移,這種轉(zhuǎn)移均通過極紫外公司完成。極紫外公司迅速與美國光刻機集成商硅谷集團和先進光刻公司簽署合作協(xié)議,并于1999年引入著名光刻機集成商阿斯麥公司。阿斯麥不是美國公司,經(jīng)過能源部力排眾議批準后才參與進來,其于2001年收購了硅谷集團,成為極紫外技術(shù)轉(zhuǎn)移的最大受益者。
根據(jù)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(quán),國家實驗室僅保留國防目的的使用權(quán)和特殊情況的介入權(quán)。為促進技術(shù)和知識的轉(zhuǎn)移,極紫外公司同步開展五項工作:一是開發(fā)α版工程測試樣機;二是開發(fā)β版樣機;三是建造實用型光刻機;四是由芯片制造設(shè)備和材料供應(yīng)商投資開發(fā)掩膜和光刻膠;五是建設(shè)開發(fā)極紫外專用部件的基礎(chǔ)設(shè)施。其中,三個國家實驗室負責(zé)設(shè)計、建造和測試α版樣機,然后將從中學(xué)到的知識轉(zhuǎn)移至光刻機集成商由其開發(fā)β版樣機,進而制造出實用型光刻機。
光刻機集成商、芯片設(shè)備和材料供應(yīng)商可免費或繳納少量費用就使用極紫外公司持有的專利技術(shù),條件是它們必須優(yōu)先滿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售額繳納技術(shù)使用費。在極紫外公司注銷后,相關(guān)的優(yōu)先購買權(quán)和知識產(chǎn)權(quán)權(quán)益由其股東繼續(xù)享有。
三、系統(tǒng)組織和實施樣機研制項目
極紫外公司采取“有限責(zé)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,支持國家實驗室繼續(xù)開發(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(zé)開發(fā)光學(xué)系統(tǒng)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(tǒng)工程、光活性聚合物薄膜、光源方面的能力,負責(zé)樣機的系統(tǒng)集成,獲得45%經(jīng)費;勞倫斯伯克利提供可產(chǎn)生極紫外光的先進光源,獲得10%經(jīng)費。
極紫外公司和國家實驗室制定了詳細的項目規(guī)劃,明確了所有項目開發(fā)任務(wù)及其相互關(guān)系,按既定時間節(jié)點推進技術(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驗室的人員組成了10個聯(lián)合工作組,分別負責(zé)集成樣機、掩膜板、圖案結(jié)構(gòu)、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(diào)。為有效整合三個國家實驗室的科研資源,虛擬國家實驗室在管理上設(shè)首席執(zhí)行官、首席技術(shù)官和首席運營官,并分別由3個國家實驗室的人員擔(dān)任。各國家實驗室臨時抽調(diào)人員組成科研團隊,并在項目期間對人員進行動態(tài)調(diào)整。
四、政府機構(gòu)和行業(yè)聯(lián)盟推動轉(zhuǎn)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)化進程長達20多年,除能源部及其所屬的國家實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(dǎo)體制造技術(shù)戰(zhàn)略聯(lián)盟(SEMATECH)、美國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(SIA)等組織也參與其中,發(fā)揮了重要的推動作用。
特別是,半導(dǎo)體制造技術(shù)戰(zhàn)略聯(lián)盟在推動極紫外光刻機應(yīng)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)、國家實驗室、供應(yīng)商、光刻機集成商及其他行業(yè)聯(lián)盟或協(xié)會合作,建立了掩模板發(fā)展中心和極紫外光刻膠測試中心,啟動了極紫外研究計劃,這些工作持續(xù)推動著全球極紫外基礎(chǔ)設(shè)施和能力的發(fā)展,為極紫外光刻機的最終引入和應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。
(
發(fā)布日期:2022年12月22日
來源: 藍海星智庫
科技發(fā)展部