美國(guó)推動(dòng)極紫外光刻技術(shù)轉(zhuǎn)化的做法

極紫外光刻機(jī)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(guó)能源部下屬的國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。1996年，美國(guó)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(guó)家實(shí)驗(yàn)室組成的虛擬國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，與芯片制造商、光刻機(jī)集成商及設(shè)備和材料供應(yīng)商合作，推動(dòng)極紫外技術(shù)成功實(shí)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(jì)80年代末，在里根總統(tǒng)“星球大戰(zhàn)”計(jì)劃資助下，美國(guó)勞倫斯利弗莫爾等國(guó)家實(shí)驗(yàn)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(guó)政府不再向國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的極紫外項(xiàng)目提供資金，迫使其尋求私營(yíng)部門的資助。為便于與私營(yíng)部門合作，能源部長(zhǎng)推動(dòng)這三個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室組成虛擬國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。

1997年，美國(guó)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(jiǎn)稱“極紫外公司”），以專門負(fù)責(zé)投資和轉(zhuǎn)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(guó)家實(shí)驗(yàn)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(guó)英飛凌科技、美國(guó)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(guó)家實(shí)驗(yàn)室交付極紫外光刻機(jī)α樣機(jī)，標(biāo)志著極紫外技術(shù)的商業(yè)化轉(zhuǎn)化達(dá)到一個(gè)關(guān)鍵里程碑；9月，極紫外公司將與虛擬國(guó)家實(shí)驗(yàn)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(dá)到3.15億美元。

二、企業(yè)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)移

極紫外技術(shù)的轉(zhuǎn)化伴隨著知識(shí)產(chǎn)權(quán)從國(guó)家實(shí)驗(yàn)室向企業(yè)的轉(zhuǎn)移，特別是向光刻機(jī)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(guó)光刻機(jī)集成商硅谷集團(tuán)和先進(jìn)光刻公司簽署合作協(xié)議，并于1999年引入著名光刻機(jī)集成商阿斯麥公司。阿斯麥不是美國(guó)公司，經(jīng)過能源部力排眾議批準(zhǔn)后才參與進(jìn)來(lái)，其于2001年收購(gòu)了硅谷集團(tuán)，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(shí)產(chǎn)權(quán)，國(guó)家實(shí)驗(yàn)室僅保留國(guó)防目的的使用權(quán)和特殊情況的介入權(quán)。為促進(jìn)技術(shù)和知識(shí)的轉(zhuǎn)移，極紫外公司同步開展五項(xiàng)工作：一是開發(fā)α版工程測(cè)試樣機(jī)；二是開發(fā)β版樣機(jī)；三是建造實(shí)用型光刻機(jī)；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(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、建造和測(cè)試α版樣機(jī)，然后將從中學(xué)到的知識(shí)轉(zhuǎn)移至光刻機(jī)集成商由其開發(fā)β版樣機(jī)，進(jìn)而制造出實(shí)用型光刻機(jī)。 

光刻機(jī)集成商、芯片設(shè)備和材料供應(yīng)商可免費(fèi)或繳納少量費(fèi)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(duì)光刻機(jī)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(fèi)。在極紫外公司注銷后，相關(guān)的優(yōu)先購(gòu)買權(quán)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)權(quán)益由其股東繼續(xù)享有。

三、系統(tǒng)組織和實(shí)施樣機(jī)研制項(xiàng)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(guó)家實(shí)驗(yàn)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(fù)責(zé)開發(fā)光學(xué)系統(tǒng)和部件、薄膜、掩膜和亞微米計(jì)量工具，獲得45%經(jīng)費(fèi)；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(fù)責(zé)樣機(jī)的系統(tǒng)集成，獲得45%經(jīng)費(fèi)；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(fèi)。

極紫外公司和國(guó)家實(shí)驗(yàn)室制定了詳細(xì)的項(xiàng)目規(guī)劃，明確了所有項(xiàng)目開發(fā)任務(wù)及其相互關(guān)系，按既定時(shí)間節(jié)點(diǎn)推進(jìn)技術(shù)攻關(guān)和樣機(jī)研制工作。極紫外公司及其股東的人員與國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的人員組成了10個(gè)聯(lián)合工作組，分別負(fù)責(zé)集成樣機(jī)、掩膜板、圖案結(jié)構(gòu)、光學(xué)、多涂層、干涉測(cè)量、光源、環(huán)境、光刻膠等方面事項(xiàng)的協(xié)調(diào)。為有效整合三個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科研資源，虛擬國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在管理上設(shè)首席執(zhí)行官、首席技術(shù)官和首席運(yùn)營(yíng)官，并分別由3個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的人員擔(dān)任。各國(guó)家實(shí)驗(yàn)室臨時(shí)抽調(diào)人員組成科研團(tuán)隊(duì)，并在項(xiàng)目期間對(duì)人員進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。

四、政府機(jī)構(gòu)和行業(yè)聯(lián)盟推動(dòng)轉(zhuǎn)化

從極紫外技術(shù)誕生到2010年阿斯麥公司交付首臺(tái)生產(chǎn)型極紫外光刻機(jī)，極紫外技術(shù)的商業(yè)化進(jìn)程長(zhǎng)達(dá)20多年，除能源部及其所屬的國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和以極紫外公司為核心的60余家企業(yè)，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）、半導(dǎo)體制造技術(shù)戰(zhàn)略聯(lián)盟（SEMATECH）、美國(guó)半導(dǎo)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(dǎo)體制造技術(shù)戰(zhàn)略聯(lián)盟在推動(dòng)極紫外光刻機(jī)應(yīng)用方面起到了關(guān)鍵作用。在α樣機(jī)研制成功后，該聯(lián)盟與大學(xué)、國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、供應(yīng)商、光刻機(jī)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(cè)試中心，啟動(dòng)了極紫外研究計(jì)劃，這些工作持續(xù)推動(dòng)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(jī)的最終引入和應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。

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發(fā)布日期：2022年12月22日

來(lái)源： 藍(lán)海星智庫(kù) 

科技發(fā)展部