深入光刻領(lǐng)域：揭秘芯片制造行業(yè)的職業(yè)新機(jī)會(huì)

多年以后，當(dāng)每一個(gè)ICer站在職業(yè)生涯的路口，將會(huì)想起2023這一載入半導(dǎo)體行業(yè)史冊(cè)的一年?！安脝T”、“降薪”、“解散”成了今年的主旋律，而過去幾年隨著芯片設(shè)計(jì)從業(yè)者的快速增加，內(nèi)卷似乎也越來越嚴(yán)重。

當(dāng)芯片行業(yè)的種種亂象接踵而至?xí)r，我們也應(yīng)該仔細(xì)審視，到底什么才是這個(gè)行業(yè)真正需要的？到底什么才是有價(jià)值的？IC設(shè)計(jì)是不是畢業(yè)生唯一的出路？想逃離內(nèi)卷，我還能在芯片行業(yè)挖掘到哪些新的職業(yè)機(jī)會(huì)？

機(jī)會(huì)就在芯片制造中。縱觀整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈，芯片是我國(guó)最為薄弱的一環(huán)。芯片制造環(huán)節(jié)紛繁復(fù)雜，有大大小小上千道工序，相關(guān)的職位也有很多種，或許有些人會(huì)說，制造中的崗位大多薪資低、加班多、環(huán)境差，誠(chéng)然對(duì)一些制造的職位來說，沒錯(cuò)，但也有一些崗位，不僅薪資nice,還更容易獲得職業(yè)價(jià)值感，這些職位就來自于芯片制造的核心步驟——光刻。

芯片制造主要可以分為八個(gè)大步驟，而光刻是整個(gè)制造過程中最核心的一步。

光刻前要在晶圓上均勻地涂上光刻膠（Photoresist），光刻膠通常采用旋涂的方式，即邊旋轉(zhuǎn)、邊涂抹，保證光刻膠的均勻性。

將涂好光刻膠的晶圓放入光刻機(jī)中，光刻機(jī)的光源發(fā)出的深紫外（DUV）或極紫外（EUV）光透過掩模版（也稱作光罩），將掩模版上的電路結(jié)構(gòu)圖案縮小并聚焦到光刻膠圖層上。光刻膠在受光后，受光區(qū)域會(huì)發(fā)生化學(xué)變化，掩模版上的電路圖形就會(huì)被刻到光刻膠圖層上，此步驟稱為曝光，如下圖所示。曝光之后的步驟是烘烤和顯影，目的是去除圖形未覆蓋區(qū)域的光刻膠，從而讓印制好的電路圖案顯現(xiàn)出來，永久固定。

以上只是傳統(tǒng)理解上的光刻，而光刻的概念不止于此，比如ASML的全景光刻解決方案，整合計(jì)算光刻、光刻機(jī)臺(tái)、光學(xué)和電子束量測(cè)，以鐵三角的無間合力，幫助芯片制造商經(jīng)濟(jì)高效地提升良品率和生產(chǎn)效率。

所謂計(jì)算光刻，就是利用數(shù)學(xué)、建模、仿真、數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化等手段，在晶圓進(jìn)入正式曝光之前，預(yù)測(cè)并矯正光刻制造過程中的納米級(jí)芯片設(shè)計(jì)問題、掩模缺陷、制造缺陷等難題。光源掩模協(xié)同優(yōu)化（Source Mask Optimization, SMO）和光學(xué)臨近效應(yīng)校正（Optical Proximity Correction, OPC）便是計(jì)算光刻中兩大關(guān)鍵技術(shù)，它們?nèi)诤狭怂惴ā?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/AI/">AI、數(shù)學(xué)物理模型等技術(shù)，可以對(duì)關(guān)鍵圖形和易缺陷圖形做成像增強(qiáng)，增大工藝窗口，光刻更加精確，使制造工藝進(jìn)一步提升成為可能，有效延續(xù)摩爾定律。

以上關(guān)于計(jì)算光刻的介紹，是不是破除大家對(duì)制造的誤解？在計(jì)算光刻中的背后是需要算法工程師、軟件研發(fā)工程師、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師的付出，而設(shè)計(jì)架構(gòu)如此復(fù)雜的大型軟件，難度也是可想而知，需要工程師不斷地學(xué)習(xí)、積累經(jīng)驗(yàn)，掌握大量的編程技能及前沿知識(shí)才能完成的。職業(yè)生涯的發(fā)展上限自然也很高！

ASML光刻技術(shù)的發(fā)展不是一蹴而就的，在荷蘭這樣一個(gè)盛產(chǎn)風(fēng)車和郁金香的國(guó)家，成立初期只有三十幾個(gè)人的ASML是如何崛起的？這一切，要從半導(dǎo)體發(fā)展的三個(gè)歷史階段說起。

第一個(gè)階段是二十世紀(jì)六七十年代，也就是光刻機(jī)發(fā)展的早期階段，在集成電路發(fā)明之初，光刻工藝還在微米級(jí)別，工藝步驟也比現(xiàn)在簡(jiǎn)單很多。況且光刻機(jī)的基本原理像皮影戲一樣簡(jiǎn)單，即把光源發(fā)出的光透過掩模版，再把掩膜版上的電路印在涂有光刻膠的晶圓上 。

第二個(gè)階段是二十世紀(jì)九十年代，光刻機(jī)的光源波長(zhǎng)一度被卡死在193納米，摩爾定律也因此遇到了危機(jī)，這是整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)面臨的一大難關(guān)。天才科學(xué)家林本堅(jiān)在透鏡和硅片之間加一層水或者其他折射率合適的液體，原有的193納米激光經(jīng)過折射，不就可以降低到132納米了嗎？！在當(dāng)時(shí)很多光刻機(jī)大廠不愿意押注林本堅(jiān)的“浸潤(rùn)式微影技術(shù)”的時(shí)候，ASML決定破釜沉舟、奮力一搏。僅用一年時(shí)間，在2004年ASML就拼全力趕出了第一臺(tái)光刻機(jī)樣機(jī)，并先后奪下IBM和臺(tái)積電等大客戶的訂單，在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)彎道超車。

第三個(gè)階段是千禧年前后開始的，1997年，美國(guó)能源部和英特爾牽頭成立了EUV LLC（Extreme Ultra Violet Limited Liability Company）聯(lián)盟，在ASML加入后的幾年時(shí)間里，EUV LLC聯(lián)盟在EUV光刻技術(shù)研究進(jìn)展迅速。2010年，ASML將第一臺(tái)EUV光刻原型機(jī)——NXE:3100運(yùn)送給韓國(guó)三星的研究機(jī)構(gòu)作為研究設(shè)備，標(biāo)志著光刻技術(shù)新紀(jì)元的開始。而如今，在全景光刻、計(jì)算光刻技術(shù)的加持下，光刻技術(shù)更是邁上了一個(gè)新的臺(tái)階！

如今，ASML作為行業(yè)的引領(lǐng)者，更是從未停止在光刻技術(shù)上的探索。ASML的全景光刻，是集成了精密硬件——掃描式光刻機(jī)、計(jì)算光刻、光學(xué)和電子束測(cè)量的鐵三角，鐵三角可以有效的提升工藝窗口，幫助客戶制造工藝更先進(jìn)的芯片，同時(shí)縮短交付的時(shí)間。其中光學(xué)和電子束測(cè)量工具，則是全景光刻的品控師，電子束量測(cè)可以發(fā)現(xiàn)單個(gè)芯片上極其細(xì)微的制造缺陷，收集相關(guān)數(shù)據(jù)，并反饋至光刻機(jī)臺(tái)，完成量測(cè)和檢驗(yàn)。

從技術(shù)角度看，ASML鐵三角從多維度全方位拓展了“光刻”這一看似單一的概念，實(shí)現(xiàn)更加完整的光刻一體化解決方案。

在中國(guó)，每一臺(tái)ASML光刻機(jī)，一年所曝光的晶圓片數(shù)量平均近200萬片，當(dāng)它們連在一起，長(zhǎng)度相當(dāng)于5條黃浦江，而它們疊加起來，高度相當(dāng)于3座東方明珠塔。我們手機(jī)、電腦中的先進(jìn)工藝制程的芯片，幾乎都是用ASML光刻機(jī)制造的，雖然ASML光刻機(jī)離普通人很遙遠(yuǎn)，但又和每一個(gè)人息息相關(guān)。

如果有一次和工業(yè)皇冠上的明珠——光刻機(jī)朝夕相處的機(jī)會(huì)，如果愿意接受摩爾定律的挑戰(zhàn)，如果想加入芯片行業(yè)成為先鋒，那么光刻相關(guān)的職位則是上佳之選。除此之外，更長(zhǎng)的職業(yè)發(fā)展路徑，工作和生活的平衡，創(chuàng)新并與全球的團(tuán)隊(duì)合作，這里通通都有！

選擇ASML，做一個(gè)眼里有光的人。