宇微光学：突破纳米级别核心技术，自主研发光刻软件精准成像

“明光生二极，解麦克斯韦，穷究浩宇；看像成三维，算霍普金森，不舍毫微。”在华中科技大学教授刘世元创立的宇微光学软件有限公司（以下简称“宇微光学”），墙上有他自创的“藏尾对联”。

麦克斯韦方程组阐释了电与磁——这一对宇宙间最深刻的作用力之间的联系，并将电场和磁场统一了起来；而霍普金森成像公式，是部分相干成像最高效的计算公式，特别适合于掩模优化的光刻成像建模计算。

致广大而尽精微——在刘世元看来，既要抬头望浩瀚宇宙，也要低头谋一域精益求精，而光刻领域正是承载人类跨域式科技发展的关键“微粒”。

党的二十大报告提出，以国家战略需求为导向，集聚力量进行原创性引领性科技攻关，坚决打赢关键核心技术攻坚战。

近日，刘世元在接受长江日报《在场》栏目记者专访时说，无论是把论文写在祖国大地上，还是通过创业实现核心技术产业化，个人的发展要紧跟时代命脉，要始终瞄准解决国家迫切需要解决的关键核心技术。

最早一批进入“无人区”

***是制造芯片的最核心装备，制造难度极大，被誉为世界上最精密的工具，而在20多年前，在“缺芯少屏”的担忧下，国内科创产业有识之士喊出了“砸锅卖铁也要研制芯片”的口号。

在政策的鼓励下，中国半导体产业出现了海归创业和自主发展的热潮，当2002年***被列入国家863重大科技攻关计划时，上海微电子装备有限公司应运而生并承担了主要的攻坚克难任务。

彼时，荷兰阿斯麦尔（ASML）已经成立18年了，距离1997年开启EUV***研发也已经过去了5年。

一批精兵强将被集结，要缩短距离奋力赶超。

从英国访学归国后不久的刘世元，在学院派遣下，作为最早的几个技术骨干之一，加盟上海微电子装备有限公司，成为“100nm***”研制任务总体组成员、控制学科负责人，并带出80多人团队，他们中不少人成长为国内首屈一指的***系统专家。

通过3年多的奋斗，他组建了上海微电子第一个控制工程实验室，解决了扫描投影***中掩模台、工件台、曝光剂量等同步控制的技术难题。

这为日后我国600系列***问世、掌握90nm-250nm关键层和非关键层的光刻工艺等突破，打下了基础。

2005年回到母校华中科技大学后，刘世元将IC（集成电路）纳米制造的计算光刻与计算测量，作为主攻方向。十多年来，他和团队在该领域的基础理论与技术创新上做了许多工作，相继获得国内外学术界和产业界同行的重视和认可。

当湖北省组建跨学科领域协同创新的综合性科研平台光谷实验室时，已担任华中科技大学集成电路测量装备研究中心主任的刘世元，从国家和湖北经济社会发展的重大战略需求出发，领衔光谷实验室集成电路测量检测技术创新中心。

让***拥有不失真的“犀利眼”

刘世元介绍，继在“计算测量”领域获批科技部首批国家重大科学仪器专项并创立企业解决“卡脖子”难题后，2020年，他二次创业，创立宇微光学，开始迈向“计算光刻”领域。

刘世元介绍，***是IC制造中最为核心的制造装备，其目的是通过其成像系统将掩模图形不失真地转移到硅片上。随着IC器件关键尺寸达到照明光源半波长以下时，硅片上曝光图形将产生畸变，从而必须引入光学临近校正（OPC）技术，以实现掩模图形的优化设计。

有人曾开玩笑说，纳米级别的微加工工艺，就仿佛一架3马赫速度飞行的战斗机准确打击一个0.0025毫米的目标，“瞄准”难度可见一斑。而刘世元团队自主研发的全国产OPC技术及软件，正是要解决这种“瞄准”能力。

最难的时候，团队在100多平方米办公区初创，并急速招兵买马，集结并培育研发人员。迄今，该团队博士占比接近四成。

刘世元介绍，OPC已不再是单纯的数据处理，而是综合考虑物理、化学、光学、数学、高性能计算，以及生产与制造工艺方面的跨学科应用，“仅光学成像设备就涉及电磁波、微纳米结构相互作用等物理光学；再如，最终，数据量会以T级计，成像上万个CPU计算机核非常考量算法的效率”。

据介绍，该软件主要掌握在少数海外巨头手中。不光硬件买不来，软件同样讨不来。

作为技术带头人，刘世元确定自主技术路线、搭建算法软件平台，蹚出一条拥有国产自主知识产权的技术道路。

截至目前，宇微光学已成功研发全国产、自主可控的计算光刻OPC软件，填补国内空白。目前正在做集成与测试，并到芯片生产厂商做验证，今年还将继续升级完善，实现订单突破。

近日，这一成果入选2022年中国光学领域十大社会影响力事件，在中国光学领域高“光”时刻中永恒定格。

审核编辑 ：李倩