智能手機(jī)和很多其他電子設(shè)備的不斷發(fā)展可以概括為" 更小、更快、更強(qiáng)大 "。這些設(shè)備的核心是微芯片，作為這一發(fā)展的一部分，微芯片也需要變得更小、更好。過(guò)去在這個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)取得了良好的進(jìn)展，但許多制造技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到了極限。

由位于維也納的 IMS 納米制造有限公司開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù) ：電子多光束掩模寫入器（electron multi-beammask writer），成為改變了現(xiàn)有極限的解決方案。該設(shè)備的關(guān)鍵元件來(lái)自弗勞恩霍夫硅技術(shù)研究所（FraunhoferISIT）。弗勞恩霍夫硅技術(shù)研究所和 IMS 納米加工有限公司成功地對(duì)一個(gè)微系統(tǒng)開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行了 MEMS 加工，該元件是電子束掩模機(jī)的核心，是生產(chǎn)最新一代微芯片的關(guān)鍵設(shè)備。他們的努力為他們贏得了 2021 年約瑟夫 - 馮 -弗勞恩霍夫獎(jiǎng)（Joseph von Fraunhofer Prize）。

Fraunhofer ISIT的馬丁-維特說(shuō) ：“以前，只能在芯片上實(shí)現(xiàn)略低于 10 納米的工藝尺寸 - 一個(gè)原子是 0.1 納米- 但新的制造方法使 7 納米及以下的工藝尺寸成為可能?！边@在全世界都是非常領(lǐng)先的，電子多光束掩模寫入器是目前能使芯片進(jìn)一步小型化的技術(shù)。

在傳統(tǒng)的芯片生產(chǎn)中，半導(dǎo)體材料硅的晶圓被均勻地涂上光刻膠，通過(guò)將其暴露在定向光線下進(jìn)行硬化。未硬化的區(qū)域被移除，而硅則在曝光區(qū)域進(jìn)行加工。然后，硬化的光刻膠部分也被移除，整個(gè)過(guò)程重新開(kāi)始。通過(guò)這種方式，芯片被一層一層地創(chuàng)造出來(lái) -- 對(duì)于復(fù)雜的芯片，甚至需要多達(dá) 70 次曝光。為了確保光照對(duì)準(zhǔn)需要硬化的光刻膠區(qū)域，而將其他區(qū)域留在黑暗中，使用了各種掩模。這就是芯片的方式生產(chǎn)，但在這種情況下，電子束被用來(lái)硬化光刻膠。

這種新方法的主要特點(diǎn)是什么？坎普曼解釋說(shuō) ：“我們使用 512×512 的光束，即超過(guò) 262,000 個(gè)光束，而不是用一個(gè)光束在電子敏感的光刻膠上書寫掩模結(jié)構(gòu)。”這是通過(guò) Fraunhofer ISIT 的一個(gè) MEMS 開(kāi)關(guān)元件實(shí)現(xiàn)的，它實(shí)際上構(gòu)成了這種新的多光束掩膜寫入器的核心。簡(jiǎn)單地說(shuō)，這個(gè)微系統(tǒng)開(kāi)關(guān)元件就像一個(gè)有超過(guò) 262,000 個(gè)開(kāi)口的薄膜，允許電子束通過(guò)。但與淋浴頭的水柱不同，這些光束并不是平行運(yùn)行的。相反，它們可以被特殊的控制電極單獨(dú)控制和重新定向。

電子多光束掩模寫入器實(shí)現(xiàn)工藝尺寸小于10納米的微芯片的創(chuàng)新工藝。

阿塔內(nèi)洛夫補(bǔ)充說(shuō) ：“電子多光束掩模機(jī)使我們能夠在短短幾個(gè)小時(shí)內(nèi)創(chuàng)建高質(zhì)量和高分辨率的復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。”目前還沒(méi)有任何技術(shù)可以與創(chuàng)新的電子多光束掩模機(jī)相媲美。因此，市場(chǎng)上有很大的需求，這些設(shè)備為 IMS 公司帶來(lái)了4億美元的年收入。行業(yè)收入現(xiàn)在每年遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一百萬(wàn)歐元。這項(xiàng)獲獎(jiǎng)技術(shù)不僅使進(jìn)一步的小型化得以實(shí)現(xiàn)，而且還帶來(lái)了杰出的商業(yè)成功。

約瑟夫-馮-弗勞恩霍夫獎(jiǎng)

自1978 年以來(lái)，弗勞恩霍夫公司每年都為其員工解決實(shí)際問(wèn)題的杰出科學(xué)成就頒發(fā)獎(jiǎng)項(xiàng)。今年，將頒發(fā)三個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，每個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)價(jià)值 50,000 歐元。獲獎(jiǎng)?wù)哌€將獲得一枚印有約瑟夫 - 馮 - 弗勞恩霍夫簡(jiǎn)介的銀質(zhì)胸針。