记者：集成电路未来的设想是怎么样的？

刘学峰：宏观的设想之一就是集成度越来越高，应用越来越广泛。微电子行业主宰集成化程度的摩尔定律告诉我们，在未来，单位面积芯片材料上会有越来越多的晶体管、转换或计算速度越来越快，同时器件所消耗的能量越来越小,设备可以离开墙上电源插座的时间越来越长。

而从微观的角度考虑，当电路尺寸缩小到10纳米以下直至1.5纳米，热动力学第二定律可能会被摆脱，电传输的随机和不可微定量性被彻底改变，计算可能会零排热，而计算机的工作效率才可能真正地模仿并大大超过人类的大脑，可在弹指间完成规模巨大的实验模拟。

记者：如何实现这一目标？

刘学峰：我的专业研究领域是光刻，光刻是制备集成电路的重要工序之一。回顾历史，摩尔定律所描述的集成度提高的推进史，特别是在极大规模集成时期，基本上都是靠光刻机光刻精度提高而带来的决定性功能释放所推进的。

光刻是支撑摩尔定律所阐明的IC工艺不断缩微的关键生产技术。虽然当前的光刻技术仍然可行，但是其寿命已远远超出了所有人的预期，且即将失去前进的动力。后继技术的研究在几十年前就已经开始。在工业层面找到合适的光刻技术，提高其分辨率、可靠性和稳定性，是实现集成电路小型化的关键。

10纳米以下光刻是个值得为之奋斗的目标，国际半导体技术协会已经锁定的整体技术路线包括曝光、形貌与性能检测、光胶与材料、掩模制备、刻蚀方法与设备等，且正在不断改进之中。

记者：按照这个目标，光刻技术将朝着哪些技术方向发展？

刘学峰：目前被认为有前景的光刻技术的主要是极紫外 （extreme ultraviolet，EUV）、电子束刻蚀、纳米压印和定向自组装光刻技术。然而，在这四个主要的下一代光刻候选技术中，前三个技术均落后于时间表。

因所使用的光源系统在功率参数方面的技术发展存在明显的滞后，极紫外光刻技术在消耗了大量的研发时间和财富后，仍没有取得可以工程化的成果，这促使一些研究人员呼吁重新定位开发方向。电子束刻蚀不能在效率、功能和技术积累上满足快速发展电子器件市场需求。纳米压印，就其本身而言，存在套刻精度、印章脱胶和吞吐量等问题仍然在研发中。定向自组装作为整个光刻工艺中的辅助环节很有前途，作为主要成形工艺尚未开展全面研发。

目前光刻技术的发展也是多元化的，应用领域的不同会有所不同，但就占有率最大的半导体和微电子产品领域而言，实现其纳米水平产业化的光刻技术有两种：一是在瑞利定理中缩短波长等，另一是通过对现有光刻工艺过程的改变如用多次曝光来曝出和刻蚀出更细的集成电路结构。这两种方法正在30纳米以下光刻工艺中使用，也是目前能够实现国际半导体技术规划中20纳米以下的路标的较为可行的工程化选择。而用以接近10纳米光刻的工艺方仍然也是光刻。

记者：你认为最有希望的下一代光刻技术是什么？

刘学峰：下一代光刻技术不仅需要尺寸减小、密度增加、电路容量的规模，还取决于它们的技术成熟程度、设备成本、生产效率等。由于目前使用的193nm液浸光刻+多次曝光技术还没有找到合适替代工艺，高端芯片厂商仍然在竭力支持量产化极紫外光刻技术的研发。下表是关键光刻技术和相关设备研发和实用过程表。

最有希望的下一代光刻技术是极紫外（EUV）光刻技术，10纳米以下光刻是个值得为之奋斗的目标。ITRS有关半导体国际技术发展规划已经计划到7纳米光刻。

记者：英特尔、三星等半导体国际巨头在这方面都有怎么样的动向？

刘学峰：目前，英特尔、三星等半导体国际巨头都积极支持极紫外光刻技术的开发。

三星电子正在试用极紫外光刻技术，并期望在2020年能实现10纳米光刻。三星也许是过于乐观，甚至略有制造商业渲染之嫌。但三星在制作集成度最高的记忆芯片方面世界领先，在这一点上完全能为极大规模集成电路产业界代言，特别是当集成化的增速和产能被极大地提高了，人们自认为已经找到了开启10纳米光刻技术大门的钥匙。

光刻机前沿公司ASML公司5年前已经将EUV光刻投入实验室试用。在国际集成电路行业有话语权的倾向于EUV的半导体公司组织曾经在5年前将EUV光刻定标在投入22-20纳米光刻生产线。因为需要更多的技术积累和光源问题尚未彻底解决，这个目标2012年被修改为只计划投入未来10纳米生产线。截至本文成文，2013年这一目标又被进一步修改为止投入更远的将来7纳米生产线。

继英特尔之后，台积电和三星电子相继宣布向ASML投资，用于下一代光刻技术的研发，这其中主要包括极紫外光刻技术和450mm光刻设备等。

记者：这对我国有怎么样的启示？

刘学峰：下一代主流光刻技术和工艺的研发完成还需要约10年，这方面技术发达的国家仍在加大投入。作为在这一方面大大落后于发达国家（笔者推算按西方的速度需要至少30年）的中国这应该算是一个努力加大技术积累，加快整合研发构架、改进研发效率和加速创新性技术发展，达到掌握未来10纳米精度光刻技术的部分领先权的极好机会。

如果我们能暂时避开在超紫外（193纳米）光刻方面的较为落后的发展困境，加大在前瞻性的EUV光刻的科研投入，也许能为我们创造一次机会，抢占这一10纳米以下超集成技术制高点，有效地参与到这个极具战略意义的领域的竞争中。假如我们失去这次机会，我们与美欧日等发达国家在光刻技术上的技术差距将更加难以弥补。（编辑/付文利）