Chips zijn tegenwoordig doorgedrongen in elk aspect van de moderne samenleving, van vliegtuigen, schepen, satellieten en raketten tot de mobiele telefoons en "Walkmans" in de handen van mensen, die allemaal onlosmakelijk verbonden zijn met chips. Nu landen onder leiding van de Verenigde Staten Huawei onderdrukken, is "lithografiemachine" een populaire zoekterm op internet geworden en wemelt het van de artikelen over lithografiemachines.

De werkelijke situatie is als volgt: China heeft niet alleen fotolithografiemachines van wereldklasse ontwikkeld, maar deze ook onafhankelijk ontwikkeld en geproduceerd ondanks externe blokkades en embargo's, en beschikt over volledige intellectuele eigendomsrechten. Veel mensen weten niet eens dat de ontwikkeling en productie van de Chinese lithografiemachines nauw verbonden is met Xu Duanyi, een wetenschapper uit Guizhou.

In 1955 studeerde Xu Duanyi af aan de Guiyang No. 1 Middelbare School en werd hij met uitstekende resultaten toegelaten tot de Tsinghua Universiteit. Na zijn afstuderen aan de afdeling Precisie-instrumenten van de Tsinghua Universiteit in 1961 bleef hij aan de universiteit lesgeven. Tijdens de Culturele Revolutie werden veel docenten en medewerkers van de Tsinghua Universiteit naar boerderijen in de buurt van het Poyang-meer in de provincie Jiangxi gestuurd. Onder toezicht van het "Werkende Propagandateam" werden ze "hervormd" en leerden ze rijst verbouwen van arme en lagere middenklasse boeren. Xu Duanyi was een van hen. Het jaar daarop, toen Xu Duanyi, die net vader was geworden, terugkeerde naar zijn geboorteplaats Guizhou om familie te bezoeken, nam hij zijn tweejarige zoon mee naar een boerderij in Jiangxi, waar hij van plan was zich te vestigen en de rest van zijn leven boer te worden. Laat op een avond kwam er een noodoproep uit Peking, waarin Xu Duanyi werd bevolen onmiddellijk terug te keren naar Peking vanwege een belangrijke missie. Na zijn terugkeer naar Peking ontdekte Xu Duanyi dat hij oorspronkelijk verantwoordelijk was geweest voor de ontwikkeling van cruciale apparatuur die dringend nodig was voor de nationale halfgeleiderindustrie en defensie-industrie: de "automatische lithografiemachine" en de "step-and-repeat camera".

Daarom werd Xu Duanyi, een jonge assistent-coach uit Guizhou, op het cruciale moment aangesteld en nam hij de belangrijke taak op zich.

De Tsinghua Universiteit heeft Xu Duanyi voorzien van een sterk onderzoeks- en ontwikkelingsteam. Na de voltooiing van het gebouw van de afdeling Precisie-instrumenten van Tsinghua, werd op de eerste verdieping van het gebouw een fabriek voor de bewerking van precisie-optische instrumenten (testbasis 9003) gevestigd. De heer Shen Zhao fungeerde als afdelingsdirecteur en fabrieksdirecteur. De universiteit stelde het volledige team van ingenieurs en technici van de fabriek, inclusief honderden hooggekwalificeerde monteurs en specialisten in andere vormen van precisiebewerking, ter beschikking aan Xu Duanyi voor gezamenlijke inzet. Ook een groep afgestudeerde studenten van de Tsinghua Universiteit en een groep hooggekwalificeerd gepensioneerd militair personeel werden aan het onderzoeksteam toegevoegd. Daarnaast werden diverse docenten en technici gespecialiseerd in computerbesturing van andere afdelingen overgeplaatst. Het ontwikkelingsteam bestaat uit honderden mensen van vijf verschillende afdelingen binnen de universiteit. Het is een grootschalige samenwerking.

Omdat de productietechnologie van fotolithografiemachines te complex en moeilijk is, heeft het internationale "Coördinatiecomité van Parijs" (Batumi) deze machines lange tijd aangemerkt als geavanceerde technologieproducten en een blokkade en embargo tegen China ingesteld. China was in die tijd geïsoleerd van de buitenwereld en het was onmogelijk om buitenlandse informatie te verkrijgen. Xu Duanyi leidde zijn team bij de ontwikkeling van nieuwe apparatuur. Alle tekeningen werden door hemzelf ontworpen en alle onderdelen werden in zijn eigen werkplaats vervaardigd. Alles werd van de grond af aan opgebouwd.

Hoewel Xu Duanyi en zijn teamleden zich in het verleden nooit hadden beziggehouden met onderzoek, ontwikkeling en productie van fotolithografiemachines en dus geen kennis op dit gebied hadden, werkten ze allemaal hard en leerden ze al doende, waardoor ze snel vooruitgang boekten. Wat prijzenswaardig is, is dat er destijds geen bonus of overwerkvergoeding was, waardoor alle teamleden uit eigen initiatief overuren maakten en dag en nacht hard werkten.

Het team van Xu Duanyi begon met de ontwikkeling van helium-neon gaslasers die frequentiegestabiliseerd kunnen worden door de interferometer van de lithografiemachine. Vervolgens ontwierpen en produceerden ze zelf de precisiegeleiderails, schroeven, kogels, stappenmotoren, computers voor digitale besturing, optische systemen, projectieobjectieven met grote opening, enzovoort.

Onder extreem moeilijke omstandigheden, na meer dan een jaar hard werken, voldeed het team van Xu Duanyi aan de verwachtingen en ontwikkelde in 1971 eindelijk China's eerste fotolithografiemachine en step-and-repeat camera, die vervolgens op grote schaal in productie werden genomen voor gebruik door de nationale halfgeleiderindustrie. Deze prestatie leverde hen in 1978 de prijs van de Nationale Wetenschaps- en Technologieconferentie op.

Ontwikkelde in 1971 de eerste fotolithografiemachine van China.

step repeat camera

Vanaf 1975 investeerde Xu Duanyi in de ontwikkeling van een "automatische uitlijnings- en stapsgewijze projectielithografiemachine" door de methode van lithografie van geïntegreerde schakelingen rechtstreeks op halfgeleiderwafers toe te passen. In 1980 voltooide het team van Xu Duanyi de ontwikkeling van China's eerste "automatische uitlijnings- en stapsgewijze projectielithografiemachine", die lijnen met een breedte van slechts 0.8 micron kon verwerken. Deze machine vulde een technologische lacune in China en werd in massaproductie genomen en geleverd. Dit is China's tweede generatie lithografiemachine. Deze prestatie leverde China in 1981 de eerste prijs op van de eerste Beijing Science and Technology Achievement Award. Tot op de dag van vandaag kunnen slechts enkele landen ter wereld, zoals de Verenigde Staten en Japan, dit soort apparatuur produceren.

De tweede generatie lithografiemachine van China

In 1987 organiseerde het Ministerie van Elektronische Industrie de oprichting van de "China Electronic Special Equipment Industry Association" (CEPEA), een nationale branchevereniging met rechtspersoonlijkheid, erkend door de staat, met meer dan 100 leden verspreid over het hele land. Het Instituut voor Micro-engineering van de Tsinghua Universiteit, onder leiding van Xu Duanyi, was destijds de enige instelling binnen de Chinese universiteiten die zich specialiseerde in onderzoek naar elektronische speciale apparatuur.

Xu Duanyi werd verkozen tot vicevoorzitter van de Chinese Vereniging voor de Elektronische Speciale Apparatuurindustrie, en het ministerie van Industrie en Informatietechnologie is de overkoepelende organisatie waartoe deze vereniging behoort.

Na de oprichting van de China Electronics Professional Equipment Industry Association werd Xu Duanyi uitgenodigd om lezingen te geven bij diverse bedrijven. Hij verzorgde een korte training over optische microbewerkingstechnologie aan de Tsinghua Universiteit en stelde lesmateriaal samen, zoals "Structuurprincipes en ontwerp van projectielithografiemachines" en "Foto-elektrische automatische uitlijn- en focusseertechnologie", voor technici in de praktijk. Tegelijkertijd is hij ook lid van de redactieraad van het tijdschrift "Special Equipment for the Electronic Industry".

Xu Duanyi van de Tsinghua Universiteit verzorgde een korte training over optische micromachiningtechnologie.

De Chinese industrie voor gespecialiseerde elektronische apparatuur heeft zich in deze periode snel ontwikkeld en beschikt over complete ondersteunende faciliteiten, iets wat in andere landen zeldzaam is.

Op basis van langdurig onderzoek en ontwikkeling heeft Xu Duanyi zijn team ertoe aangezet om actief te werken aan de ontwikkeling van een geavanceerdere "stapsgewijze projectielithografiemachine".

De ontwerpkenmerken van deze nieuwe lithografiemachine waren gericht op het hoogste internationale niveau van die tijd. Zo was bijvoorbeeld het maximale chipoppervlak dat gefotolithografeerd kon worden 10 × 10 vierkante millimeter, de daadwerkelijke effectieve resolutie 1.25 micron, de verplaatsing van de werktafel 160 × 160 mm en konden wafers van 4 tot 6 inch verwerkt worden.

Nadat de fotolithografiemachine succesvol was ontwikkeld, werden er drie tegelijk in productie genomen. Eén daarvan is bewaard bij het Tsinghua Micro Engineering Institute voor experimenteel onderzoek; de andere twee zijn ter beschikking gesteld aan Fabriek 109 van de Chinese Academie van Wetenschappen en de Beijing Semiconductor Device Factory voor proefevaluatie.

De heer Wang Shouwu van de Chinese Academie van Wetenschappen heeft deze fotolithografiemachine gebruikt om diverse grootschalige geïntegreerde schakelingen te ontwikkelen. In vergelijking met traditionele processen is de opbrengst gemiddeld met 27% gestegen.

De heer Wang Shouwu sprak zijn grote waardering uit voor de nieuwe methode van Xu Duanyi om een ​​beschermlaag aan te brengen op het fotolithografiemasker, en introduceerde tevens een Amerikaans bedrijf om met het team van Xu Duanyi samen te werken in de productie.

Nadat dit resultaat aan het Ministerie van Elektronische Industrie was gemeld, hechtten de verantwoordelijke functionarissen er veel waarde aan en brachten zij persoonlijk een bezoek aan de testlocaties van de Tsinghua Universiteit en de Chinese Academie van Wetenschappen.

In januari 1991 organiseerden het Ministerie van Elektronische Industrie en de Nationale Onderwijscommissie een grootschalige evaluatiebijeenkomst en technische uitwisselingsbijeenkomst aan de Tsinghua Universiteit, waar relevante Chinese deskundigen bijeenkwamen. Het doel was de derde generatie "automatische uitlijningslithografiemachine met stapsgewijze projectie" te beoordelen, die was ontwikkeld door Xu Duanyi en anderen van de Tsinghua Universiteit. De evaluatiebijeenkomst werd georganiseerd door de leiding van het Ministerie van Elektronische Industrie, en de heer Wang Shouwu, een vooraanstaand figuur in de Chinese natuurkundegemeenschap, was de voorzitter van de evaluatiecommissie. Xu Duanyi presenteerde tijdens de bijeenkomst het onderzoek en de ontwikkeling van de lithografiemachines van Tsinghua.

Deze evaluatiebijeenkomst was zeer groot en belangrijk. Naast Lu Jinrong, directeur van de afdeling Speciale Apparatuur van het Ministerie van Elektronische Industrie, en andere leidinggevenden, waren ook vertegenwoordigers van het Ministerie van Wetenschap en Technologie en de Nationale Onderwijscommissie aanwezig. Ni Weidou, uitvoerend vicepresident wetenschappelijk onderzoek van Tsinghua, leidde de ontvangst. Daarnaast was er een groep vertegenwoordigers van fabrikanten van speciale halfgeleiderverwerkingsapparatuur uit het hele land aanwezig.

De heer Wang Shouwu behield zijn gebruikelijke, unieke stijl. Zijn toespraak was beknopt en to the point, en hij sprak slechts drie zinnen:

"Deze lithografiemachine is niet slecht. Ik hoop dat iedereen serieus suggesties voor verbeteringen zal aandragen. Gebruikers zouden actief moeten deelnemen aan de ontwikkeling van de apparatuur."

Het is zeer zeldzaam om zo'n bevestiging van de heer Wang Shouwu te krijgen.

Voorafgaand aan de beoordelingsvergadering overhandigde de heer Wang een lijst met deskundigen aan Xu Duanyi en verzocht hij de Tsinghua Universiteit om deze deskundigen formeel uit te nodigen het beoordelingsteam te vormen. Daarnaast wees hij een groep ingenieurs en technisch personeel van afdelingen voor apparatuurontwerp en -fabricage en halfgeleiderproductie aan om samen met leidinggevenden van het Ministerie van Elektronische Industrie de lithografiemachine ter plaatse te testen en de testgegevens ter beoordeling aan de expertgroep van de beoordelingscommissie voor te leggen.

Ten slotte stelde de heer Wang Shouwu een beoordelingsrapport op, gebaseerd op deze gegevens en de meningen van de expertgroep, en las hij de resultaten van het rapport persoonlijk voor tijdens de vergadering.

Xu Duanyi is al vele jaren actief in de elektronica-industrie en heeft aan diverse productevaluatiebijeenkomsten deelgenomen, maar heeft nog nooit zo'n strenge en serieuze evaluatieprocedure meegemaakt.

Deze evaluatiebijeenkomst is van groot belang.

De Tsinghua Universiteit is daarmee de enige instelling in China die zelfstandig hoogwaardige lithografiemachines van wereldklasse kan ontwikkelen en produceren.

Na de officiële nationale beoordeling te hebben doorstaan, wonnen zowel de derde generatie "automatische uitlijningsmachine voor stapsgewijze projectielithografie", ontwikkeld door het team van Xu Duanyi, als de lens die bij de machine wordt gebruikt, de "Nationale Prijs voor Wetenschappelijke en Technologische Prestaties".

In maart 1991 besloot het Ministerie van Elektronische Industrie om de machine te exposeren op de "Eerste Nationale Tentoonstelling van Technologische Vooruitgang van Industriële Ondernemingen", georganiseerd door de Staatsplanningscommissie. De "automatische uitlijnings- en stapsgewijze projectielithografiemachine", ontwikkeld door de Tsinghua Universiteit, werd daarom in de hoofdtentoonstellingshal van de Beijing Exhibition Hall geplaatst en tentoongesteld aan Chinese en buitenlandse bezoekers, binnenlandse en buitenlandse experts en mediaverslaggevers.

Nadat de "People's Daily" (buitenlandse editie), de "Beijing Daily", Beijing TV en andere media het nieuws hadden verspreid, trok het de aandacht van de wetenschappelijke gemeenschap in verschillende landen.

Op deze dag ontving Xu Duanyi een telefoontje van het Beijing Exhibition Center met de mededeling dat er een belangrijke buitenlandse delegatie op bezoek zou komen en dat hij gevraagd werd deze persoonlijk te ontvangen.

Nadat Xu Duanyi stipt op tijd in de hoofdtentoonstellingshal van het Beijing Exhibition Center was aangekomen, begeleidde de heer Wang Shouwu een buitenlandse delegatie naar de stand van de Tsinghua Universiteit om de door de universiteit ontwikkelde automatische projectielithografiemachine te bezichtigen. De delegatie werd vergezeld door vele Chinese en buitenlandse verslaggevers.

Xu Duanyi wist niet wie deze mensen waren, dus durfde hij geen verdere vragen te stellen. Hij ontving hen beleefd voor een bezoek aan de lithografiemachine en beantwoordde al hun vragen.

In die tijd kende de Chinese wetenschappelijke gemeenschap het concept van 'intellectuele eigendomsrechten' totaal niet, en wist men niet hoe geheimhouding te bewaren. Wat men ook vroeg, ze vertelden alles.

In maart 1991 nam de derde generatie "automatische uitlijnings- en stapsgewijze projectielithografiemachine", ontwikkeld door de Tsinghua Universiteit, deel aan de "Eerste Nationale Tentoonstelling van Technologische Vooruitgang van Industriële Ondernemingen" in de Beijing Exhibition Hall. Op de foto is te zien hoe Xu Duanyi (midden) de onderzoeks- en ontwikkelingsstatus van Chinese lithografiemachines toelicht aan de aanwezige experts.

Deze buitenlandse experts liepen rond de lithografiemachine, bekeken deze zeer nauwkeurig en stelden zeer professionele vragen; sommige experts kropen zelfs op de grond, draaiden zich om en bestudeerden de interne structuur van de lithografiemachine aandachtig.

Pas toen kwam Xu Duanyi erachter dat de leden van deze delegatie allemaal experts op het gebied van fotolithografiemachines waren, afkomstig uit de Verenigde Staten en Japan.

Toen experts uit de Verenigde Staten en Japan met eigen ogen zagen dat China, ondanks blokkades en embargo's in het buitenland, zelfstandig een fotolithografiemachine van wereldklasse had ontwikkeld met volledige intellectuele eigendomsrechten, waren ze verbijsterd en zeiden zelfs: "Onvoorstelbaar!"

Kort nadat de Amerikaanse en Japanse experts vertrokken, arriveerden er ook een voor een fotolithografie-experts uit andere landen. In die tijd stuurden bijna alle bekende buitenlandse bedrijven en fabrikanten van lithografiemachines vertegenwoordigers naar Peking om de door de Tsinghua Universiteit zelfstandig ontwikkelde lithografiemachines te bekijken en te inspecteren. Ze bekeken de machines aandachtig en stelden veel vragen. Xu Duanyi ontving deze buitenlandse experts hartelijk en beantwoordde ter plekke al hun vragen. De experts waren er oprecht van overtuigd dat China zelfstandig lithografiemachines had ontwikkeld en nodigden Xu Duanyi van harte uit voor een bezoek. Helaas was er onder de bezoekers geen vertegenwoordiger van het Nederlandse bedrijf ASML, dat later een gigant in de wereldwijde lithografiemachine-industrie zou worden. Op dat moment bestond dit bedrijf nog niet.

Kort nadat de tentoonstelling in Peking was afgelopen en deze buitenlandse experts China hadden verlaten en naar huis waren teruggekeerd, kondigde het internationale "Coördinatiecomité van Parijs" aan dat het embargo op de export van projectielithografiemachines naar China zou worden opgeheven. De Verenigde Staten en Japan, de twee landen die destijds de belangrijkste producenten van "stapsgewijze projectielithografiemachines" ter wereld waren, kondigden gelijktijdig aan dat ze het exportverbod voor China zouden opheffen en dergelijke machines tegen een gunstigere prijs naar China zouden exporteren. Tegelijkertijd werd een zeer verleidelijke troef in handen gelegd: "Elk Chinees bedrijf dat onze lithografiemachines koopt, is van harte welkom om zijn leidinggevenden ons bedrijf te laten bezoeken. De retourvluchten, hotelaccommodatie en alle reiskosten worden door ons bedrijf betaald."

In die tijd was het land net opengegaan. De buitenwereld was erg spannend en aantrekkelijk voor de leiders van Chinese bedrijven. Ze wilden allemaal graag naar het buitenland gaan om te zien, plezier te hebben en hun horizon te verbreden.

Als gevolg hiervan hebben veel bedrijven die oorspronkelijk van plan waren de door de Tsinghua Universiteit geproduceerde projectielithografiemachines aan te schaffen, hun plannen gewijzigd en laten weten dat ze deze niet langer wilden. Zelfs Fabriek 109 van het Instituut voor Halfgeleiders van de Chinese Academie van Wetenschappen, die een langdurige samenwerkingsrelatie met de Tsinghua Universiteit had, en andere grote bedrijven in Peking, Shanghai, Tianjin, Wuxi en andere plaatsen, hebben hun bestellingen geannuleerd. De nieuwe automatische lithografiemachine, ontwikkeld en geproduceerd door de Tsinghua Universiteit, heeft geen markt en is niet langer een gewild product.

Het team van Xu Duanyi had talloze pogingen gedaan om de automatische lithografiemachine, een belangrijk en essentieel apparaat voor de productie en verwerking van chips, succesvol te ontwikkelen, maar helaas ging deze kapot. Al het harde werk en de eindeloze inspanningen van de afgelopen jaren waren voor niets geweest.

Xu Duanyi, de wetenschapper die leiding gaf aan de ontwikkeling van China's eerste lithografiemachine, kan geen nieuwe lithografiemachine meer bouwen. Men kan zich zijn innerlijke verdriet voorstellen. Uit wanhoop moest hij afscheid nemen van het onderzoeks- en ontwikkelingsgebied van lithografiemachines en richtte hij zijn aandacht op het opkomende internationale onderzoek naar optische schijven.

Sindsdien heeft het team van Xu Duanyi aan de Tsinghua Universiteit opmerkelijke resultaten geboekt op het gebied van onderzoek naar optische schijven. China is wereldwijd toonaangevend in onderzoek, ontwikkeling en productie van optische schijven, met een productie-, verkoop- en exportvolume dat de eerste plaats inneemt. China heeft een vooraanstaande positie in de wereld verworven en indruk gemaakt op de rest van de wereld.

Xu Duanyi is een van de belangrijkste grondleggers van het Chinese onderzoek naar optische schijven. Hij heeft 67 Chinese patenten en 2 Amerikaanse patenten op zijn naam staan. Hij is meermaals uitgenodigd als voorzitter van internationale optische conferenties, won de "Nationale Uitvindingsprijs", de hoogste wetenschappelijke en technologische onderscheiding van China, en werd benoemd tot hoofdwetenschapper van belangrijke nationale fundamentele onderzoeksprojecten.

Nadat de Tsinghua-universiteit stopte met de productie van lithografiemachines, verslechterde de situatie. Fotolithografiemachines uit het buitenland stroomden de Chinese markt binnen en veroverden deze in rap tempo.

Nu China de handdoek in de ring heeft gegooid en de ontwikkeling en productie van lithografiemachines heeft opgegeven, hebben buitenlandse fabrikanten van lithografiemachines geen concurrenten meer en is de prijs van deze machines alleen maar gestegen. Jaren later zijn automatische lithografiemachines een zeldzaam goed geworden en is de prijs opgelopen tot honderden miljoenen dollars per stuk, wat duurder is dan een groot vliegtuig.

Niet alleen is het duur, ontwikkelde landen verbieden ook de verkoop van fotolithografiemachines aan China en verkopen alleen nog maar chips aan China. Sommige landen hebben de Chinese toeleveringsketen voor chipproducten volledig lamgelegd, waardoor Chinese halfgeleiderbedrijven in wanhoop verkeren.

Zoals Xu Duanyi voorspelde: "Toekomstige lithografiemachines zullen wellicht grote technologische innovaties en ontwikkelingen bevatten."

Nadat de ontwikkeling en productie van lithografiemachines in China tot stilstand kwam, heeft de ontwikkeling van lithografiemachines in het buitenland zich voortgezet en nieuwe hoogten bereikt. De chips die worden geproduceerd door geavanceerde lithografiemachines uit ontwikkelde landen hebben nu het nanometerniveau bereikt.

De situatie is zeer ernstig. Strategisch ingestelde leiders binnen het managementteam hebben het probleem ook onderkend en hopen dat de Tsinghua Universiteit het onderzoek, de ontwikkeling en de productie van automatische lithografiemachines zal hervatten.

In die tijd was Xu Duanyi met pensioen gegaan en waren de belangrijkste leden van zijn team verspreid. Het is niet eenvoudig om een ​​wetenschappelijk onderzoeksteam van hoog niveau, dat destijds zo capabel was, opnieuw samen te stellen!

Disclaimer: Dit artikel is overgenomen van "Literature and History World", een platform dat de bescherming van intellectuele-eigendomsrechten ondersteunt. Vermeld bij herpublicatie de oorspronkelijke bron en auteur. Neem bij inbreuk op het auteursrecht contact met ons op zodat we het artikel kunnen verwijderen.

Telefoonnummer van het bedrijf: +86-0755-83044319
Fax: +86-0755-83975897
E-mail: 1615456225@qq.com
Vraag: 3518641314 Manager Li

Vraag: 332496225 Manager Qiu

Adres: Kamer 809, Gebouw C, Zhantao Technologiegebouw, Minzhilaan 1079, Longhua Nieuw District, Shenzhen