Atualmente, os chips estão presentes em todos os aspectos da sociedade moderna, desde aviões, navios, satélites e foguetes até celulares e "Walkmans" que as pessoas carregam nas mãos, todos inseparáveis ​​dos chips. Com a repressão à Huawei por países liderados pelos Estados Unidos, "máquina de litografia" tornou-se um termo de busca popular na internet, e artigos sobre o assunto são abundantes.

A realidade é a seguinte: a China não só desenvolveu máquinas de fotolitografia de classe mundial, como também as desenvolveu e fabricou de forma independente, apesar dos bloqueios e embargos externos, e detém todos os direitos de propriedade intelectual. Poucos sabem que o desenvolvimento e a fabricação das máquinas de litografia chinesas estão intimamente ligados a Xu Duanyi, um cientista de Guizhou.

Em 1955, Xu Duanyi se formou na Escola Secundária nº 1 de Guiyang e foi admitido na Universidade Tsinghua com excelentes resultados. Após se formar no Departamento de Instrumentos de Precisão da Universidade Tsinghua em 1961, permaneceu na instituição lecionando. Durante a "Revolução Cultural", um grande número de professores e funcionários da Universidade Tsinghua foi enviado para fazendas perto do Lago Poyang, na província de Jiangxi. Sob a supervisão da "Equipe de Propaganda Trabalhadora", eles "reformaram suas mentes" e aprenderam a cultivar arroz com camponeses pobres e de classe média baixa. Xu Duanyi estava entre eles. No ano seguinte, quando Xu Duanyi, pai pela primeira vez, retornou à sua cidade natal, Guizhou, para visitar parentes, levou seu filho de 2 anos para uma fazenda em Jiangxi, onde planejava se estabelecer e se tornar agricultor pelo resto da vida. Certa noite, recebeu um telefonema de emergência de Pequim, ordenando que Xu Duanyi retornasse imediatamente para lá, pois tinha uma missão importante. Após retornar a Pequim, Xu Duanyi descobriu que originalmente era responsável pelo desenvolvimento de equipamentos essenciais e urgentemente necessários para a indústria nacional de semicondutores e para a indústria de defesa – a "máquina de litografia automática" e a "câmera de repetição".

Portanto, Xu Duanyi, um jovem treinador assistente de Guizhou, foi nomeado em um momento crítico e assumiu a importante tarefa.

A Universidade Tsinghua equipou Xu Duanyi com uma forte equipe de pesquisa e desenvolvimento. Após a conclusão do prédio do Departamento de Instrumentos de Precisão da Tsinghua, uma fábrica de processamento de instrumentos ópticos de precisão (base de testes 9003) foi estabelecida no primeiro andar do edifício. O Sr. Shen Zhao atuou como diretor do departamento e da fábrica. A universidade designou toda a equipe de engenheiros e técnicos da fábrica, incluindo centenas de montadores altamente qualificados e mestres em outros tipos de usinagem de precisão, para Xu Duanyi, para uma atuação conjunta. Também designou um grupo de alunos de graduação formados pela Universidade Tsinghua e um grupo de militares aposentados altamente qualificados para integrar a equipe de pesquisa. Além disso, a universidade também transferiu diversos professores e técnicos da área de controle computadorizado de outras unidades. A equipe de desenvolvimento inclui centenas de pessoas de cinco departamentos diferentes da universidade. Trata-se de uma operação em grupo de grande escala.

Devido à complexidade e dificuldade da tecnologia de fabricação das máquinas de fotolitografia, o Comitê Coordenador de Paris (Batumi) as classificou como produtos de tecnologia de ponta e impôs um bloqueio e embargo à China. Naquela época, a China estava isolada do mundo exterior e era impossível obter qualquer informação estrangeira. Xu Duanyi liderou sua equipe no desenvolvimento de um novo equipamento. Todos os projetos foram elaborados por ele mesmo, e todas as peças foram processadas e fabricadas em sua própria oficina. Tudo começou do zero.

Embora Xu Duanyi e sua equipe nunca tivessem se envolvido na pesquisa, desenvolvimento e fabricação de máquinas de fotolitografia e não tivessem conhecimento prévio nessa área, todos trabalharam arduamente e aprenderam na prática, obtendo progressos rápidos. O que é louvável é que, naquela época, não havia bônus ou pagamento de horas extras, então todos os membros da equipe tomaram a iniciativa de trabalhar horas extras e se dedicaram dia e noite.

A equipe de Xu Duanyi começou desenvolvendo lasers de gás hélio-neônio com frequência estabilizada pelo interferômetro da máquina de litografia. Em seguida, eles projetaram e fabricaram os trilhos-guia de precisão, parafusos, esferas, motores de passo, computadores para controle digital, sistemas ópticos, objetivas de projeção de grande abertura, etc., por conta própria.

Em condições extremamente difíceis, após mais de um ano de árduo trabalho, a equipe de Xu Duanyi correspondeu às expectativas e finalmente desenvolveu a primeira máquina de fotolitografia e a primeira câmera de repetição da China em 1971, colocando-as em produção em larga escala para uso pela indústria nacional de semicondutores. Essa conquista foi premiada com o Prêmio da Conferência Nacional de Ciência e Tecnologia em 1978.

Desenvolveu a primeira máquina de fotolitografia da China em 1971.

câmera de repetição de passos

A partir de 1975, Xu Duanyi investiu no desenvolvimento de uma "máquina de litografia por projeção com alinhamento automático passo a passo", utilizando o método de litografia de circuitos integrados diretamente em wafers semicondutores. Em 1980, a equipe de Xu Duanyi concluiu o desenvolvimento da primeira "máquina de litografia por projeção com alinhamento automático passo a passo" da China, capaz de processar linhas com largura de 0.8 mícron. Preenchendo uma lacuna tecnológica no país, a máquina foi produzida em massa e disponibilizada para uso. Essa é a máquina de litografia de segunda geração da China. Essa conquista rendeu o primeiro prêmio do primeiro Prêmio de Conquistas Científicas e Tecnológicas de Pequim, em 1981. Até hoje, apenas alguns países no mundo, como os Estados Unidos e o Japão, são capazes de fabricar esse tipo de equipamento.

Máquina de litografia de segunda geração da China

Em 1987, o Ministério da Indústria Eletrônica organizou a criação da "Associação Chinesa da Indústria de Equipamentos Eletrônicos Especiais" (CEPEA), uma associação industrial nacional com personalidade jurídica reconhecida pelo Estado e que conta com mais de 100 unidades associadas em todo o país. O Instituto de Microengenharia da Universidade de Tsinghua, liderado por Xu Duanyi, era a única unidade especializada em pesquisa de equipamentos eletrônicos especiais entre as faculdades e universidades do país naquela época.

Xu Duanyi foi eleito vice-presidente da Associação Chinesa da Indústria de Equipamentos Eletrônicos Especiais, cujo departamento superior é o Ministério da Indústria e Tecnologia da Informação.

Após a fundação da Associação Chinesa da Indústria de Equipamentos Profissionais para Eletrônica, Xu Duanyi foi convidado a ministrar palestras em diversas empresas. Ele também ministrou um curso intensivo sobre tecnologia de micromecanização óptica na Universidade Tsinghua e compilou materiais didáticos, como "Princípios de Estrutura e Projeto de Máquinas de Litografia por Projeção" e "Tecnologia de Alinhamento e Focalização Automáticos Fotoelétricos", para técnicos em exercício. Além disso, atua como membro do conselho editorial da revista "Equipamentos Especiais para a Indústria Eletrônica".

Xu Duanyi, da Universidade Tsinghua, realizou um curso de curta duração sobre tecnologia de micromecanização óptica.

A indústria de equipamentos especiais para a indústria eletrônica da China desenvolveu-se rapidamente durante esse período e possui instalações de suporte completas, o que é raro em outros países.

Com base em pesquisa e desenvolvimento de longo prazo, Xu Duanyi liderou sua equipe para realizar ativamente o desenvolvimento de uma "máquina de litografia por projeção passo a passo" mais avançada.

Os indicadores de projeto desta nova máquina de litografia visavam o mais alto nível internacional da época. Por exemplo: a área máxima do chip que podia ser fotolitografada era de 10×10 milímetros quadrados, a resolução efetiva real era de 1.25 mícrons, o curso da mesa de trabalho era de 160×160 mm e era possível processar wafers de 4 a 6 polegadas.

Após o desenvolvimento bem-sucedido da máquina de fotolitografia, três unidades foram colocadas em produção simultaneamente. Uma delas está no Instituto de Microengenharia de Tsinghua para pesquisa experimental; as outras duas foram fornecidas à Fábrica 109 da Academia Chinesa de Ciências e à Fábrica de Dispositivos Semicondutores de Pequim para avaliação experimental.

O Sr. Wang Shouwu, da Academia Chinesa de Ciências, utilizou esta máquina de fotolitografia para desenvolver diversos circuitos integrados de grande escala. Comparado aos processos tradicionais, o rendimento aumentou em média 27%.

O Sr. Wang Shouwu apreciou muito o novo método de adicionar uma película protetora à máscara de fotolitografia inventado por Xu Duanyi e também apresentou uma empresa americana para cooperar com a equipe de Xu Duanyi na produção.

Após o resultado ter sido comunicado ao Ministério da Indústria Eletrônica, os líderes competentes atribuíram-lhe grande importância e visitaram pessoalmente os locais de teste da Universidade de Tsinghua e da Academia Chinesa de Ciências.

Em janeiro de 1991, o Ministério da Indústria Eletrônica e a Comissão Nacional de Educação reuniram especialistas renomados do país e organizaram uma reunião de avaliação e intercâmbio técnico em larga escala na Universidade Tsinghua para avaliar a "máquina de litografia por projeção com alinhamento automático passo a passo" de terceira geração, desenvolvida por Xu Duanyi e outros pesquisadores da Universidade Tsinghua. A reunião de avaliação foi presidida por líderes do Ministério da Indústria Eletrônica, e o Sr. Wang Shouwu, figura proeminente na comunidade física chinesa, atuou como líder do grupo de especialistas avaliadores. Xu Duanyi apresentou a pesquisa e o desenvolvimento das máquinas de litografia da Universidade Tsinghua durante a reunião.

Esta reunião de avaliação foi grandiosa e imponente. Além de Lu Jinrong, diretor do Departamento de Equipamentos Especiais do Ministério da Indústria Eletrônica, e outros líderes, também estiveram presentes representantes do Ministério da Ciência e Tecnologia e da Comissão Nacional de Educação. Ni Weidou, vice-presidente executivo de pesquisa científica da Universidade Tsinghua, foi o responsável pela recepção. Ademais, um grupo de representantes de fabricantes de equipamentos especiais para processamento de semicondutores de todo o país participou.

O Sr. Wang Shouwu manteve seu estilo único de sempre. Seu discurso foi conciso e direto, e ele proferiu apenas três frases:

"Esta máquina de litografia não é ruim. Espero que todos levem a sério as sugestões para melhorias. Os usuários devem participar ativamente do desenvolvimento do equipamento."

É muito raro receber tal afirmação do Sr. Wang Shouwu.

Antes da reunião de avaliação, o Sr. Wang entregou a Xu Duanyi uma lista de especialistas e solicitou à Universidade Tsinghua que convidasse formalmente esses especialistas para compor a equipe de avaliação. Além disso, ele também designou um grupo de engenheiros e técnicos das unidades de projeto e fabricação de equipamentos e de produção de dispositivos semicondutores para trabalhar com os líderes do Ministério da Indústria Eletrônica na realização de testes in loco da máquina de litografia e submeter os dados dos testes ao grupo de especialistas da comissão de avaliação para análise.

Por fim, o Sr. Wang Shouwu elaborou um parecer de avaliação com base nesses dados e nas opiniões do grupo de especialistas, e leu pessoalmente os resultados da avaliação na reunião.

Xu Duanyi trabalha há muitos anos com equipamentos especiais para a indústria eletrônica e participou de diversas reuniões de avaliação de produtos, mas nunca havia vivenciado um processo de avaliação tão rigoroso e exigente.

Esta reunião de avaliação é de importância crucial.

Dessa forma, a Universidade Tsinghua tornou-se a única instituição na China capaz de desenvolver e produzir, de forma independente, máquinas de litografia de alta tecnologia de classe mundial.

Após passar pela avaliação formal nacional, a "máquina de litografia por projeção passo a passo com alinhamento automático" de terceira geração, desenvolvida pela equipe de Xu Duanyi, e a lente utilizada pela máquina ganharam o "Prêmio Nacional de Conquista em Ciência e Tecnologia".

Em março de 1991, o Ministério da Indústria Eletrônica decidiu exibir a máquina na "Primeira Exposição Nacional de Conquistas do Progresso Tecnológico de Empresas Industriais", organizada pela Comissão Estatal de Planejamento. Assim, a "máquina de litografia por projeção com alinhamento automático passo a passo", desenvolvida pela Universidade Tsinghua, foi instalada no salão principal do Centro de Exposições de Pequim e apresentada ao público chinês e estrangeiro, a especialistas nacionais e internacionais e a jornalistas.

Após a notícia ser divulgada pelo "Diário do Povo" (edição internacional), "Diário de Pequim", TV de Pequim e outros meios de comunicação, ela atraiu a atenção da comunidade científica em diversos países.

Nesse dia, Xu Duanyi recebeu um telefonema do Centro de Exposições de Pequim informando que iriam receber uma importante delegação estrangeira e pediram que Xu Duanyi a recebesse pessoalmente.

Após Xu Duanyi chegar pontualmente ao salão principal do Centro de Exposições de Pequim, o Sr. Wang Shouwu acompanhou uma delegação estrangeira ao estande da Universidade Tsinghua para visitar a máquina automática de litografia por projeção desenvolvida pela universidade, acompanhado por diversos repórteres chineses e estrangeiros.

Xu Duanyi não sabia quem eram aquelas pessoas, então não se atreveu a fazer mais perguntas. Ele os recebeu educadamente para visitar a máquina de litografia e respondeu a todas as perguntas que fizeram.

Naquela época, a comunidade científica chinesa não possuía o conceito de "direitos de propriedade intelectual" e não sabia como manter o sigilo. Não importava o que perguntassem, eles contavam tudo.

Em março de 1991, a terceira geração da "máquina de litografia por projeção com alinhamento automático passo a passo", desenvolvida pela Universidade de Tsinghua, participou da "Primeira Exposição Nacional de Conquistas do Progresso Tecnológico de Empresas Industriais", no Centro de Exposições de Pequim. A foto mostra Xu Duanyi (ao centro) apresentando o estado atual da pesquisa e desenvolvimento de máquinas de litografia na China aos especialistas presentes no evento.

Esses especialistas estrangeiros caminharam ao redor da máquina de litografia, observaram-na com muita atenção e fizeram perguntas muito profissionais; alguns especialistas chegaram a rastejar pelo chão, viraram-se para a parte traseira e examinaram cuidadosamente a estrutura interna da máquina de litografia.

Só então Xu Duanyi descobriu que os membros dessa delegação eram todos especialistas em máquinas de fotolitografia dos Estados Unidos e do Japão.

Quando especialistas dos Estados Unidos e do Japão viram com seus próprios olhos que a China havia desenvolvido de forma independente uma máquina de fotolitografia de classe mundial com direitos de propriedade intelectual completos, apesar de estar bloqueada e embargada no exterior, ficaram maravilhados e até disseram: "Inconcebível!"

Logo após a partida dos especialistas americanos e japoneses, especialistas em fotolitografia de outros países também chegaram, um após o outro. Naquela época, quase todas as empresas e fabricantes estrangeiros renomados que produziam máquinas de litografia enviaram representantes a Pequim para visitar e inspecionar as máquinas de litografia desenvolvidas de forma independente pela Universidade Tsinghua. Todos observaram atentamente e fizeram muitas perguntas. Xu Duanyi recebeu esses especialistas estrangeiros de forma cordial e respondeu a diversas perguntas que lhes foram feitas no local. Esses especialistas estavam sinceramente convencidos de que a China havia desenvolvido máquinas de litografia de forma independente e convidaram Xu Duanyi calorosamente para visitá-los e trocar experiências. Infelizmente, entre os visitantes, não havia nenhum representante da empresa holandesa ASML, que mais tarde se tornaria uma gigante na indústria mundial de máquinas de litografia. Naquela época, essa empresa ainda não havia sido fundada.

Pouco depois do término da exposição de Pequim e da partida desses especialistas estrangeiros da China para seus países de origem, o Comitê Coordenador de Paris anunciou o levantamento do embargo à exportação de máquinas de litografia por projeção para a China. Os Estados Unidos e o Japão, os dois principais países produtores mundiais de máquinas de litografia por projeção na época, anunciaram simultaneamente que suspenderiam a proibição de exportação para a China e poderiam exportar tais máquinas a preços mais vantajosos. Ao mesmo tempo, uma proposta tentadora foi oferecida: "Qualquer empresa chinesa que adquirir nossas máquinas de litografia poderá receber seus representantes em nossa empresa. As passagens aéreas de ida e volta, a hospedagem e todas as despesas de viagem serão custeadas por nossa empresa."

Naquela época, o país tinha acabado de se abrir. O mundo exterior era muito empolgante e atraente para os líderes das empresas chinesas. Todos queriam encontrar uma oportunidade para ir ao exterior, conhecer o mundo, se divertir e ampliar seus horizontes.

Como resultado, muitas empresas que inicialmente planejavam adquirir as máquinas de litografia por projeção produzidas pela Universidade Tsinghua mudaram de ideia e ligaram para informar que não as queriam mais. Até mesmo a Fábrica 109 do Instituto de Semicondutores da Academia Chinesa de Ciências, que mantinha uma relação de cooperação de longa data com a Universidade Tsinghua, e outras grandes empresas em Pequim, Xangai, Tianjin, Wuxi e outras localidades, cancelaram seus pedidos. A nova máquina de litografia automática desenvolvida e fabricada pela Universidade Tsinghua não encontrou mercado e perdeu espaço.

Como resultado, a equipe de Xu Duanyi dedicou inúmeros esforços para desenvolver com sucesso a máquina de litografia automática, um equipamento importante e fundamental para a produção e o processamento de chips, mas o projeto fracassou. Todo o trabalho árduo e os esforços incessantes ao longo dos anos foram em vão.

Xu Duanyi, o cientista que liderou o desenvolvimento da primeira máquina de litografia da China, não consegue mais construir outra. É fácil imaginar sua tristeza. Em um ato de desespero, ele teve que se despedir do campo da pesquisa e desenvolvimento de máquinas de litografia e voltou sua atenção para a emergente pesquisa internacional de discos ópticos.

Desde então, a equipe de Xu Duanyi na Universidade Tsinghua alcançou conquistas notáveis ​​no campo da pesquisa de discos ópticos. A pesquisa e o desenvolvimento (P&D) e a fabricação de discos ópticos na China lideram o mundo, com produção, vendas e volume de exportação em primeiro lugar no planeta. A China conquistou um lugar de destaque no cenário mundial e impressionou o mundo.

Xu Duanyi tornou-se um dos principais fundadores do campo de pesquisa de discos ópticos na China. Ele detém 67 patentes chinesas e 2 patentes americanas. Foi convidado diversas vezes para presidir conferências internacionais de óptica, recebeu o "Prêmio Nacional de Invenção", a mais alta condecoração científica e tecnológica da China, e foi nomeado cientista-chefe de importantes projetos nacionais de pesquisa básica.

Após a Universidade Tsinghua interromper a produção de máquinas de litografia, a situação piorou. Máquinas de fotolitografia fabricadas no exterior entraram em grande número e rapidamente dominaram o mercado chinês.

Agora que a China "abandonou o palácio com sua espada" e desistiu da pesquisa, desenvolvimento e fabricação de máquinas de litografia, as empresas estrangeiras produtoras não têm concorrentes, e o preço dessas máquinas tem subido vertiginosamente. Anos depois, as máquinas de litografia automáticas se tornaram uma raridade, e o preço disparou para centenas de milhões de dólares por unidade, mais caro que um grande avião.

Além de ser caro, os países desenvolvidos também proíbem a venda de máquinas de fotolitografia para a China, vendendo-lhes apenas chips. Alguns países têm estrangulado a China no fornecimento de produtos de semicondutores, e as empresas chinesas do setor só podem lutar em vão.

Como previu Xu Duanyi: "As futuras máquinas de litografia poderão apresentar grandes inovações e desenvolvimentos tecnológicos."

Após a paralisação do desenvolvimento e da fabricação de máquinas de litografia na China, o desenvolvimento dessas máquinas no exterior continuou a crescer e atingiu novos patamares. Atualmente, os chips produzidos por máquinas de litografia de ponta desenvolvidas por países desenvolvidos alcançaram o nível nanométrico.

A situação é muito grave. Líderes com visão estratégica entre os altos escalões também perceberam o problema e esperam que a Universidade de Tsinghua retome a pesquisa, o desenvolvimento e a fabricação de máquinas de litografia automáticas...

Nessa época, Xu Duanyi já havia se aposentado e os principais membros de sua equipe estavam dispersos. Não é fácil reorganizar uma equipe de pesquisa científica de alto nível tão competente quanto a que tinha naquela época!

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