原来光刻机核心技术,来自一个华人
数据森麟
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2022-09-06 11:16
世界首屈一指的光刻机厂商－荷兰的ASML，在8、90年代时，还是寂寂无闻的小公司，那时风头正劲的公司是日本尼康，在193纳米制程上一家独大，把所有对手按地上摩擦，占据全球光刻机市场超 50%的份额。
可惜后面尼康遇到技术难题，卡在193纳米这个节点上，一直无法往157纳米推进。
众所周知光刻机是用光在晶圆上雕刻，当时流行的技术是 干式光刻技术，即把空气作为镜头和晶圆之间的介质，但这种方式一直无法雕刻出更精细的电路，全球芯片产业都为之头疼。
2002年，有一个叫林本坚的华人受邀前往美国参加芯片研讨会，原本他只是大会找来的点缀，过场讲讲干式光刻机的衍伸技术，谁知他反客为主，对着台下200多位芯片业大拿，讲起他的 浸入式光刻技术。
他提议以水取代空气，作为镜头与晶圆之间的介质，通过水把波长为193纳米的光，缩成134纳米。
台下的人听到134纳米都惊呆了，原本讨论的是如何往157纳米突破，这一下闪现到134纳米，况且，仅仅用水这种不起眼的东西就能实现？
他的理论是，在193纳米的干式光刻机镜头前滴上一层1到2毫米厚的水层，水的折射率是1.44，波长为193纳米的光波透过水，能一下缩短成134纳米的波长，波长越短，刻出的电路就越精密。
很快大家都被他的理论折服，把157纳米抛之脑后，纷纷讨论浸入式光刻技术如何实现。
可惜该理论激起的水花不大，会议开完后的2年，包括尼康在内的其他光刻机公司，由于前期几十亿美元的重金投入，还偏执地继续坚持干式光刻技术。
不过有一家公司听进去了，那就是荷兰的ASML，ASML迅速放弃157纳米干式光刻机的研发，转而研发193纳米浸入式光刻机。
2004年年底，尼康终于将干式光刻机推进到157纳米，可此时的ASML，已凭借浸入式技术，一举突破到132纳米，领先2个段位，反过来将尼康按地上摩擦。
2007年，坚持浸入式技术的ASML，已经占领全球光刻机70%的市场，并一直领先至今。
当年那个螳臂挡车，逆世界大流的 林本坚，究竟何许人？
光痴
林本坚1942年出生于越南一个华人家庭，祖籍广东潮安，在西贡附近的堤岸市长大，父亲是当地英文中学校长，他在当地华人学校完成了小学和初中教育。
小时候，他很喜欢母亲的老式相机，“那台相机我心怡许久，每次看母亲拿在手上，我就很羡慕。”
13岁那年，母亲正式把相机送给了他，从此他踏上对光的认识之路。也许是上天赐予的慧根，他对光的成像非常好奇，不单拍照，还喜欢研究光线背后的意义。
高三那年，他从越南独自一人过去中国台湾入读新竹中学，隔年考上台大的电机系。
在台大读书时，他特别痴迷结合物理和数学的电磁波学，后来他到美国俄亥俄州立大学投入当时新兴的镭射研究，博士期间，他一头钻进当时流行的全相学的研究。
全相学可以将三维空间中每一点的资料录下来，包括能保存光的衍射等信息，1970年，他以全相学完成博士论文，拿到美国俄亥俄州立大学的电机工程学博士学位。
读博期间，他也认识了现在的妻子，两人第一次碰面也跟光有关，林以帮她拍照为由，开启了第一次的约会。
职业生涯
取得博士学位的林本坚，因为对拍照和光学的热爱，首选工作是去柯达公司工作，可惜投简历后一直没回音，相反，原本认为不太可能去的IBM，竟通知他去面试。
后来他在IBM一呆就是20年，1984年在IBM做到研发部经理。在此期间他做出当时光刻技术最短波长的光线。
“那时没人知道怎么叫它，我把它叫做深紫外线（Deep UV）” 这种由林本坚命名的光线，40年后的今天仍被广泛应用。
他总说，水在自然界是一个大神迹，水在4℃时密度最高，到0℃结冰时，浮到水面形成保护层，让冰下的鱼不会被冻死。而水在半导体也是一个神迹，水缩短了光的波长，又非常透光，没有阻力，因此能在半导体工业广泛应用。
1992年，他从IBM提前退休，同年创立领创公司，2000年回到中国台湾，加入当时还名不见经传的台积电，2年后，研发出浸入式光刻技术，该技术被ASML采用，助ASML对日本尼康弯道超车，也推进了台积电和ASML在技术上的深度捆绑。
2015年，他从台积电退休，担任国立清华大学特聘研究讲座教授、半导体研究学院院长。
回顾自己一生，林本坚称自己在半导体界有所成就，与他从小对摄影美学的陶冶分不开，母亲赠予的相机成就了他。
从左到右，林本坚，台积电创始人张忠谋，台积电COO蒋尚义
前台积电资深研发长、前三星电子研发副总经理梁孟松，现在是中芯国际的联席CEO兼执行董事，也是他带领中芯国际，实现了制程的追赶，如今中芯国际14纳米工艺的良率已追平台积电。
END
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