Oggi i chip sono entrati a far parte di ogni aspetto della società umana moderna, dagli aerei, alle navi, ai satelliti e ai razzi, fino ai telefoni cellulari e ai "Walkman" che le persone tengono in mano, tutti elementi inseparabili dai chip. Mentre i paesi guidati dagli Stati Uniti ostacolano Huawei, "macchina per litografia" è diventato un termine di ricerca molto popolare su Internet, e gli articoli che trattano di macchine per litografia sono numerosissimi.

La realtà è questa: la Cina non solo ha sviluppato macchine per fotolitografia di livello mondiale, ma le ha anche sviluppate e prodotte in modo indipendente, nonostante blocchi ed embarghi esterni, e ne detiene tutti i diritti di proprietà intellettuale. Pochi sanno che lo sviluppo e la produzione delle macchine per litografia cinesi sono strettamente legati a Xu Duanyi, uno scienziato del Guizhou.

Nel 1955, Xu Duanyi si diplomò alla scuola media n. 1 di Guiyang e fu ammesso all'Università di Tsinghua con ottimi risultati. Dopo essersi laureato in Strumenti di Precisione presso l'Università di Tsinghua nel 1961, rimase a insegnare presso lo stesso ateneo. Durante la Rivoluzione Culturale, un gran numero di docenti e personale dell'Università di Tsinghua furono inviati nelle fattorie vicino al lago Poyang, nella provincia di Jiangxi. Sotto la supervisione del "Gruppo Operativo di Propaganda", "riformarono la loro mentalità" e impararono a coltivare il riso dai contadini poveri e della classe medio-bassa. Xu Duanyi era tra loro. L'anno successivo, quando Xu Duanyi, diventato padre per la prima volta, tornò nella sua città natale nel Guizhou per far visita ai parenti, portò il figlio di due anni in una fattoria nel Jiangxi, dove progettava di mettere radici e diventare un agricoltore per il resto della sua vita. Una notte, arrivò una chiamata urgente da Pechino, che ordinava a Xu Duanyi di tornare immediatamente a Pechino perché aveva un'importante missione. Dopo essere tornato a Pechino, Xu Duanyi scoprì di essere stato inizialmente incaricato dello sviluppo di apparecchiature chiave, urgentemente necessarie all'industria nazionale dei semiconduttori e all'industria della difesa: una "macchina per litografia automatica" e una "fotocamera step-and-repeat".

Pertanto, Xu Duanyi, un giovane vice allenatore del Guizhou, è stato nominato nel momento critico e ha assunto l'importante incarico.

L'Università di Tsinghua ha messo a disposizione di Xu Duanyi un solido team di ricerca e sviluppo. Dopo il completamento dell'edificio del Dipartimento di Strumenti di Precisione di Tsinghua, al primo piano dell'edificio è stato allestito uno stabilimento per la lavorazione di strumenti ottici di precisione (base di collaudo 9003). Il signor Shen Zhao ha ricoperto il ruolo di direttore del dipartimento e dello stabilimento. L'università ha assegnato a Xu Duanyi l'intero team di ingegneri e tecnici dello stabilimento, compresi centinaia di montatori altamente qualificati e maestri di altre tipologie di lavorazione di precisione, per un impiego coordinato. Ha inoltre assegnato un gruppo di laureati dell'Università di Tsinghua e un gruppo di militari in pensione altamente qualificati per unirsi al team di ricerca. In aggiunta, l'università ha trasferito diversi docenti e tecnici specializzati in controllo computerizzato da altre unità. Il team di sviluppo comprende centinaia di persone provenienti da cinque dipartimenti dell'università. Si tratta di un'operazione di gruppo su larga scala.

Poiché la tecnologia di produzione delle macchine per fotolitografia è troppo complessa e difficile, il "Comitato di coordinamento di Parigi" (Batumi) le ha a lungo classificate come prodotti tecnologicamente avanzati, imponendo un blocco e un embargo alla Cina. In quel periodo, la Cina era isolata dal resto del mondo ed era impossibile ottenere informazioni dall'estero. Xu Duanyi guidò il suo team nello sviluppo di nuove apparecchiature. Tutti i disegni furono realizzati da lui stesso e tutti i componenti furono lavorati e fabbricati nella sua officina. Tutto fu iniziato da zero.

Sebbene Xu Duanyi e i membri del suo team non avessero mai avuto in passato esperienza nella ricerca, sviluppo e produzione di macchine per fotolitografia e non possedessero conoscenze specifiche in questo campo, tutti si sono impegnati al massimo e hanno imparato sul campo, compiendo rapidi progressi. È degno di nota il fatto che, all'epoca, non fossero previsti bonus o straordinari, quindi tutti i membri del team si sono offerti volontariamente di lavorare oltre l'orario previsto, giorno e notte.

Il team di Xu Duanyi ha iniziato sviluppando laser a gas elio-neon con frequenza stabilizzabile tramite l'interferometro della macchina per litografia. Successivamente, hanno progettato e realizzato internamente guide di precisione, viti, sfere, motori passo-passo, computer per il controllo digitale, sistemi ottici, obiettivi di proiezione di grande apertura, ecc.

In condizioni estremamente difficili, dopo oltre un anno di duro lavoro, il team di Xu Duanyi è riuscito a soddisfare le aspettative e nel 1971 ha sviluppato la prima macchina per fotolitografia e la prima fotocamera step-and-repeat cinesi, avviandone la produzione su larga scala per l'industria nazionale dei semiconduttori. Questo risultato è stato premiato con il National Science and Technology Conference Award nel 1978.

Ha sviluppato la prima macchina per fotolitografia in Cina nel 1971.

fotocamera a ripetizione passo passo

A partire dal 1975, Xu Duanyi investì nello sviluppo di una "macchina per litografia a proiezione con allineamento automatico passo-passo" utilizzando il metodo di litografia dei circuiti integrati direttamente su wafer di semiconduttori. Nel 1980, il team di Xu Duanyi completò lo sviluppo della prima "macchina per litografia a proiezione con allineamento automatico passo-passo" cinese, in grado di lavorare linee sottilissime con una larghezza di 0.8 micron. Colmò una lacuna tecnologica nazionale e fu avviata alla produzione di massa e consegnata per l'uso. Si tratta della macchina per litografia di seconda generazione cinese. Questo risultato si aggiudicò il primo premio del primo Premio per i risultati scientifici e tecnologici di Pechino nel 1981. Ad oggi, solo pochi paesi al mondo, come gli Stati Uniti e il Giappone, sono in grado di produrre questo tipo di apparecchiatura.

Macchina per litografia di seconda generazione cinese

Nel 1987, il Ministero dell'Industria Elettronica ha istituito la "China Electronic Special Equipment Industry Association" (CEPEA), un'associazione industriale nazionale con personalità giuridica riconosciuta dallo Stato e con oltre 100 membri in tutto il paese. All'epoca, l'Istituto di Microingegneria dell'Università di Tsinghua, diretto da Xu Duanyi, era l'unica istituzione tra gli atenei e le università cinesi specializzata nella ricerca sulle apparecchiature elettroniche speciali.

Xu Duanyi è stato eletto vicepresidente dell'Associazione cinese dell'industria delle apparecchiature elettroniche speciali, il cui organo di riferimento è il Ministero dell'Industria e dell'Informatica.

Dopo la fondazione dell'Associazione cinese dell'industria delle apparecchiature elettroniche professionali, Xu Duanyi è stato invitato a tenere conferenze in numerose aziende. Ha tenuto un breve corso di formazione sulla tecnologia di microlavorazione ottica presso l'Università di Tsinghua e ha redatto materiali didattici come "Principi strutturali e progettazione delle macchine per litografia a proiezione" e "Tecnologia di allineamento e messa a fuoco automatica fotoelettrica" ​​per i tecnici sul campo. Allo stesso tempo, è anche membro del comitato editoriale della rivista "Attrezzature speciali per l'industria elettronica".

Xu Duanyi dell'Università Tsinghua ha tenuto un breve corso di formazione sulla tecnologia di microlavorazione ottica.

In questo periodo, il settore cinese delle apparecchiature speciali per l'industria elettronica si è sviluppato rapidamente e dispone di infrastrutture di supporto complete, cosa rara in altri Paesi.

Grazie a una lunga attività di ricerca e sviluppo, Xu Duanyi ha guidato il suo team nello sviluppo di una macchina per litografia a proiezione passo-passo più avanzata.

Le caratteristiche progettuali di questa nuova macchina per litografia puntavano al massimo livello internazionale dell'epoca. Ad esempio: l'area massima del chip fotolitografabile è di 10×10 millimetri quadrati, la risoluzione effettiva è di 1.25 micron, la corsa del piano di lavoro è di 160×160 mm e si possono lavorare wafer da 4 a 6 pollici.

Dopo lo sviluppo con successo della macchina per fotolitografia, tre unità sono state messe in produzione contemporaneamente. Di queste, una è custodita presso l'Istituto di Microingegneria di Tsinghua per la ricerca sperimentale; le altre due sono state fornite alla Fabbrica 109 dell'Accademia Cinese delle Scienze e alla Fabbrica di Dispositivi a Semiconduttore di Pechino per valutazioni di prova.

Il signor Wang Shouwu dell'Accademia cinese delle scienze ha utilizzato questa macchina per fotolitografia per sviluppare una varietà di circuiti integrati su larga scala. Rispetto ai processi tradizionali, la resa è aumentata in media del 27%.

Il signor Wang Shouwu ha molto apprezzato il nuovo metodo di applicazione di una pellicola protettiva sulla maschera per fotolitografia inventato da Xu Duanyi, e ha inoltre proposto a un'azienda americana di collaborare con il team di Xu Duanyi nella produzione.

Dopo che questo risultato fu comunicato al Ministero dell'Industria Elettronica, i responsabili competenti gli attribuirono grande importanza e visitarono personalmente i siti di prova dell'Università di Tsinghua e dell'Accademia cinese delle scienze.

Nel gennaio del 1991, il Ministero dell'Industria Elettronica e la Commissione Nazionale per l'Istruzione hanno riunito autorevoli esperti nazionali e organizzato un ampio incontro di valutazione e scambio tecnico presso l'Università di Tsinghua per valutare la "macchina per litografia a proiezione con allineamento automatico passo-passo" di terza generazione, sviluppata da Xu Duanyi e altri ricercatori dell'Università di Tsinghua. L'incontro di valutazione è stato ospitato dai vertici del Ministero dell'Industria Elettronica e il signor Wang Shouwu, figura di spicco della comunità scientifica cinese nel campo della fisica, ha presieduto il gruppo di esperti. Xu Duanyi ha presentato, durante l'incontro, le attività di ricerca e sviluppo relative alle macchine per litografia dell'Università di Tsinghua.

Questa riunione di valutazione è stata molto ampia e solenne. Oltre a Lu Jinrong, direttore del Dipartimento per le Apparecchiature Speciali del Ministero dell'Industria Elettronica, e ad altri dirigenti, hanno partecipato anche funzionari del Ministero della Scienza e della Tecnologia e della Commissione Nazionale per l'Istruzione. Ni Weidou, vicepresidente esecutivo dell'Università Tsinghua responsabile della ricerca scientifica, si è occupato del ricevimento. Inoltre, ha partecipato un gruppo di rappresentanti di aziende produttrici di apparecchiature speciali per la lavorazione dei semiconduttori provenienti da tutto il paese.

Il signor Wang Shouwu ha mantenuto il suo solito stile inconfondibile. Il suo discorso è stato conciso e diretto, e si è limitato a tre frasi:

"Questa macchina per litografia non è male. Spero che tutti forniscano suggerimenti concreti per eventuali modifiche. Gli utenti dovrebbero partecipare attivamente allo sviluppo delle apparecchiature."

È molto raro ricevere una simile affermazione dal signor Wang Shouwu.

Prima della riunione di valutazione, il signor Wang ha fornito a Xu Duanyi un elenco di esperti e ha chiesto all'Università di Tsinghua di invitarli formalmente a formare il team di valutazione. Inoltre, ha anche incaricato un gruppo di ingegneri e tecnici provenienti dalle unità di progettazione e produzione di apparecchiature e di produzione di dispositivi a semiconduttore di collaborare con i dirigenti del Ministero dell'Industria Elettronica per condurre test in loco sulla macchina per litografia e presentare i dati dei test al gruppo di esperti del comitato di valutazione per la revisione.

Infine, il signor Wang Shouwu ha redatto un parere di valutazione basato su questi dati e sulle opinioni del gruppo di esperti, e ha letto personalmente i risultati della valutazione durante la riunione.

Xu Duanyi lavora da molti anni nel settore delle apparecchiature speciali per l'industria elettronica e ha partecipato a diverse riunioni di valutazione dei prodotti, ma non si era mai imbattuto in un processo di valutazione così rigoroso e severo.

Questo incontro di valutazione riveste un'importanza fondamentale.

L'Università Tsinghua è diventata così l'unica istituzione in Cina in grado di sviluppare e produrre autonomamente macchine per litografia di fascia alta di livello mondiale.

Dopo aver superato la valutazione formale nazionale, la "macchina per litografia a proiezione con allineamento automatico passo-passo" di terza generazione sviluppata dal team di Xu Duanyi e la lente utilizzata dalla macchina hanno entrambe vinto il "Premio nazionale per i risultati scientifici e tecnologici".

Nel marzo del 1991, il Ministero dell'Industria Elettronica decise di esporre la macchina alla "Prima Mostra Nazionale dei Risultati Tecnologici del Progresso Industriale", organizzata dalla Commissione Statale per la Pianificazione. Pertanto, la "macchina per litografia a proiezione con allineamento automatico passo-passo" sviluppata dall'Università di Tsinghua fu collocata nel padiglione principale del Centro Espositivo di Pechino e mostrata a un pubblico cinese e straniero, a esperti nazionali e internazionali e a giornalisti.

Dopo che il "People's Daily" (edizione estera), il "Beijing Daily", la televisione di Pechino e altri media hanno riportato la notizia, essa ha attirato l'attenzione della comunità scientifica in diversi paesi.

Quel giorno, Xu Duanyi ricevette una telefonata dal Centro Espositivo di Pechino in cui gli veniva comunicato che avrebbero ricevuto un'importante delegazione straniera in visita e gli veniva chiesto di accoglierla personalmente.

Dopo l'arrivo puntuale di Xu Duanyi al padiglione principale del Centro Espositivo di Pechino, il signor Wang Shouwu ha accompagnato una delegazione straniera allo stand dell'Università di Tsinghua per visitare la macchina per la litografia a proiezione automatica sviluppata dall'Università di Tsinghua, insieme a numerosi giornalisti cinesi e stranieri.

Xu Duanyi non sapeva chi fossero quelle persone, quindi non osò fare altre domande. Li accolse cortesemente invitandoli a visitare la macchina per la litografia e rispose a tutte le loro domande.

A quell'epoca, la comunità scientifica cinese non aveva alcun concetto di "diritti di proprietà intellettuale" e non sapeva come mantenere la riservatezza. Non importava cosa venisse chiesto, rivelavano tutto.

Nel marzo del 1991, la terza generazione della "macchina per litografia a proiezione con allineamento automatico passo-passo" sviluppata dall'Università di Tsinghua ha partecipato alla "Prima Mostra Nazionale dei Progressi Tecnologici delle Imprese Industriali" presso il Centro Espositivo di Pechino. L'immagine mostra Xu Duanyi (al centro) mentre presenta agli esperti presenti all'incontro lo stato della ricerca e sviluppo delle macchine per litografia in Cina.

Questi esperti stranieri hanno girato intorno alla macchina per la litografia, l'hanno osservata con molta attenzione e hanno posto domande molto professionali; alcuni esperti si sono persino strisciati a terra, si sono girati di spalle e hanno esaminato attentamente la struttura interna della macchina.

Solo allora Xu Duanyi apprese che i membri di quella delegazione erano tutti esperti di macchine per fotolitografia provenienti dagli Stati Uniti e dal Giappone.

Quando gli esperti degli Stati Uniti e del Giappone videro con i propri occhi che la Cina, nonostante il blocco e l'embargo imposti all'estero, aveva sviluppato autonomamente una macchina per fotolitografia di livello mondiale, con tutti i diritti di proprietà intellettuale, rimasero sbalorditi e dissero persino: "Inconcepibile!".

Poco dopo la partenza degli esperti americani e giapponesi, arrivarono a Pechino anche esperti di fotolitografia provenienti da altri paesi. In quel periodo, quasi tutte le aziende e i produttori stranieri più noti di macchine per la litografia inviarono rappresentanti a Pechino per visitare e ispezionare le macchine sviluppate autonomamente dall'Università di Tsinghua. Tutti osservarono con molta attenzione e posero numerose domande. Xu Duanyi accolse questi esperti stranieri con cordialità e rispose immediatamente alle loro domande. Questi esperti, sinceramente convinti che la Cina avesse sviluppato autonomamente macchine per la litografia, invitarono calorosamente Xu Duanyi a far loro visita per uno scambio di esperienze. Purtroppo, tra i visitatori non era presente alcun rappresentante dell'azienda olandese ASML, che in seguito sarebbe diventata un colosso nel settore mondiale delle macchine per la litografia. All'epoca, questa azienda non era ancora nata.

Poco dopo la conclusione della fiera di Pechino e il rientro in patria di questi esperti stranieri, il "Comitato di coordinamento di Parigi" annunciò la revoca dell'embargo sull'esportazione di macchine per litografia a proiezione verso la Cina. Gli Stati Uniti e il Giappone, i due principali produttori mondiali di macchine per litografia a proiezione a passo singolo, annunciarono simultaneamente la revoca del divieto di esportazione verso la Cina e la possibilità di esportare tali macchine a prezzi più vantaggiosi. Allo stesso tempo, venne offerta un'allettante allettante opportunità: "Qualsiasi azienda cinese che acquisti le nostre macchine per litografia è invitata a far visitare la nostra azienda ai propri dirigenti. I biglietti aerei di andata e ritorno, l'alloggio in hotel e tutte le spese di viaggio saranno a carico della nostra azienda".

In quel periodo, il paese si era appena aperto al mondo. L'estero era molto stimolante e attraente per i dirigenti delle aziende cinesi. Tutti desideravano trovare un'opportunità per andare all'estero, vedere il mondo, divertirsi e ampliare i propri orizzonti.

Di conseguenza, molte aziende che inizialmente avevano pianificato di acquistare le macchine per litografia a proiezione prodotte dall'Università di Tsinghua hanno cambiato idea e hanno comunicato di non essere più interessate. Persino la Fabbrica 109 dell'Istituto di Semiconduttori dell'Accademia Cinese delle Scienze, che vantava una lunga collaborazione con l'Università di Tsinghua, e altre grandi aziende di Pechino, Shanghai, Tianjin, Wuxi e altre città, hanno annullato i loro ordini. La nuova macchina per litografia automatica sviluppata e prodotta dall'Università di Tsinghua non ha trovato mercato e ha perso il suo spazio commerciale.

Di conseguenza, il team di Xu Duanyi ha profuso innumerevoli sforzi per sviluppare con successo la macchina per la litografia automatica, un'apparecchiatura fondamentale per la produzione e la lavorazione dei chip, ma il progetto si è concluso con un guasto. Tutto il duro lavoro e gli sforzi incessanti profusi negli anni si sono rivelati vani.

Xu Duanyi, lo scienziato che ha guidato lo sviluppo della prima macchina per litografia in Cina, non è più in grado di costruirne un'altra. Si può immaginare il suo profondo dolore. Disperato, ha dovuto abbandonare il campo della ricerca e sviluppo delle macchine per litografia e rivolgere la sua attenzione alla nascente ricerca internazionale sui dischi ottici.

Da allora, il team di Xu Duanyi presso l'Università di Tsinghua ha conseguito risultati straordinari nel campo della ricerca sui dischi ottici. La Cina è leader mondiale nella ricerca e sviluppo e nella produzione di dischi ottici, con volumi di produzione, vendita ed esportazione ai primi posti a livello globale. La Cina si è affermata a livello mondiale e ha impressionato il mondo intero.

Xu Duanyi è stato uno dei principali fondatori del settore della ricerca sui dischi ottici in Cina. È titolare di 67 brevetti cinesi e 2 brevetti statunitensi. È stato invitato più volte a presiedere conferenze internazionali sull'ottica, ha vinto il "Premio Nazionale per l'Invenzione", il più alto riconoscimento scientifico e tecnologico cinese, ed è stato nominato responsabile scientifico di importanti progetti nazionali di ricerca di base.

Dopo che l'Università di Tsinghua ha interrotto la produzione di macchine per la litografia, la situazione è peggiorata. Le macchine per la fotolitografia prodotte all'estero hanno invaso il mercato cinese, conquistandolo rapidamente.

Ora che la Cina ha "deposto le armi" e ha abbandonato la ricerca, lo sviluppo e la produzione di macchine per la litografia, le aziende straniere produttrici di tali macchine non hanno concorrenti e il prezzo delle macchine per la litografia è salito alle stelle. Anni dopo, le macchine automatiche per la litografia sono diventate una merce rara e il prezzo è schizzato a centinaia di milioni di dollari per unità, superando il costo di un grande aereo.

Non solo è costoso, ma i paesi sviluppati vietano anche la vendita di macchine per fotolitografia alla Cina, vendendole solo chip. Alcuni paesi hanno di fatto bloccato l'approvvigionamento di semiconduttori alla Cina, e le aziende cinesi del settore non possono far altro che lottare nella disperazione.

Come previsto da Xu Duanyi: "Le future macchine per la litografia potrebbero presentare importanti innovazioni e sviluppi tecnologici".

Dopo l'arresto dello sviluppo e della produzione di macchine per la litografia in Cina, lo sviluppo di tali macchine all'estero ha continuato a progredire, raggiungendo nuovi traguardi. Oggi, i chip prodotti dalle macchine per litografia di fascia alta sviluppate nei paesi più avanzati hanno raggiunto la scala nanometrica.

La situazione è molto grave. Anche i leader con una visione strategica tra i dirigenti di alto livello hanno compreso il problema e sperano che l'Università di Tsinghua riprenda la ricerca, lo sviluppo e la produzione di macchine per la litografia automatica...

A quel tempo, Xu Duanyi si era ritirato e i membri chiave del suo team erano sparsi ovunque. Non è facile riorganizzare un team di ricerca scientifica di alto livello che fosse stato così capace come lo era stato allora!

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