美國推動極紫外光刻技術轉化的做法

極紫外光刻機是生產小于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，但其核心技術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、光刻機集成商及設備和材料供應商合作，推動極紫外技術成功實現轉移轉化。

一、政府和企業接力投資開發技術

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驗室研發出極紫外技術。隨著90年代相關技術的成熟，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和摩托羅拉合資創辦了極紫外有限責任公司（以下簡稱“極紫外公司”），以專門負責投資和轉化極紫外技術。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協議，由后者出資2.5億美元，支持極紫外技術和工具的開發。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，標志著極紫外技術的商業化轉化達到一個關鍵里程碑；9月，極紫外公司將與虛擬國家實驗室的合作研發協議延期三年，并追加0.65億美元投資，使總投資達到3.15億美元。

二、企業統籌協調知識產權的轉移

極紫外技術的轉化伴隨著知識產權從國家實驗室向企業的轉移，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，成為極紫外技術轉移的最大受益者。

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

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利技術，條件是它們必須優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使用費。在極紫外公司注銷后，相關的優先購買權和知識產權權益由其股東繼續享有。

三、系統組織和實施樣機研制項目

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，支持國家實驗室繼續開發極紫外技術。其中，勞倫斯利弗莫爾擁有光學、精密工程和多涂層方面的能力，負責開發光學系統和部件、薄膜、掩膜和亞微米計量工具，獲得45%經費；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%經費；勞倫斯伯克利提供可產生極紫外光的先進光源，獲得10%經費。

極紫外公司和國家實驗室制定了詳細的項目規劃，明確了所有項目開發任務及其相互關系，按既定時間節點推進技術攻關和樣機研制工作。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個聯合工作組，分別負責集成樣機、掩膜板、圖案結構、光學、多涂層、干涉測量、光源、環境、光刻膠等方面事項的協調。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首席執行官、首席技術官和首席運營官，并分別由3個國家實驗室的人員擔任。各國家實驗室臨時抽調人員組成科研團隊，并在項目期間對人員進行動態調整。

四、政府機構和行業聯盟推動轉化

從極紫外技術誕生到2010年阿斯麥公司交付首臺生產型極紫外光刻機，極紫外技術的商業化進程長達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，美國國防高級研究計劃局（DARPA）、半導體制造技術戰略聯盟（SEMATECH）、美國半導體行業協會（SIA）等組織也參與其中，發揮了重要的推動作用。

特別是，半導體制造技術戰略聯盟在推動極紫外光刻機應用方面起到了關鍵作用。在α樣機研制成功后，該聯盟與大學、國家實驗室、供應商、光刻機集成商及其他行業聯盟或協會合作，建立了掩模板發展中心和極紫外光刻膠測試中心，啟動了極紫外研究計劃，這些工作持續推動著全球極紫外基礎設施和能力的發展，為極紫外光刻機的最終引入和應用打下了基礎。

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發布日期：2022年12月22日

來源： 藍海星智庫 

科技發展部