“明光生二極，解麥克斯韋，窮究浩宇；看像成三維，算霍普金森，不舍毫微?！痹谌A中科技大學(xué)教授劉世元創(chuàng)立的宇微光學(xué)軟件有限公司（以下簡稱“宇微光學(xué)”），墻上有他自創(chuàng)的“藏尾對聯(lián)”。
麥克斯韋方程組闡釋了電與磁——這一對宇宙間最深刻的作用力之間的聯(lián)系，并將電場和磁場統(tǒng)一了起來；而霍普金森成像公式，是部分相干成像最高效的計算公式，特別適合于掩模優(yōu)化的光刻成像建模計算。
致廣大而盡精微——在劉世元看來，既要抬頭望浩瀚宇宙，也要低頭謀一域精益求精，而光刻領(lǐng)域正是承載人類跨域式科技發(fā)展的關(guān)鍵“微?！?。
黨的二十大報告提出，以國家戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向，集聚力量進(jìn)行原創(chuàng)性引領(lǐng)性科技攻關(guān)，堅決打贏關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅戰(zhàn)。
近日，劉世元在接受長江日報《在場》欄目記者專訪時說，無論是把論文寫在祖國大地上，還是通過創(chuàng)業(yè)實現(xiàn)核心技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，個人的發(fā)展要緊跟時代命脈，要始終瞄準(zhǔn)解決國家迫切需要解決的關(guān)鍵核心技術(shù)。
宇微光學(xué)軟件有限公司創(chuàng)始人劉世元。
最早一批進(jìn)入“無人區(qū)”
光刻機(jī)是制造芯片的最核心裝備，制造難度極大，被譽(yù)為世界上最精密的工具，而在20多年前，在“缺芯少屏”的擔(dān)憂下，國內(nèi)科創(chuàng)產(chǎn)業(yè)有識之士喊出了“砸鍋賣鐵也要研制芯片”的口號。
在政策的鼓勵下，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了海歸創(chuàng)業(yè)和自主發(fā)展的熱潮，當(dāng)2002年光刻機(jī)被列入國家863重大科技攻關(guān)計劃時，上海微電子裝備有限公司應(yīng)運而生并承擔(dān)了主要的攻堅克難任務(wù)。
彼時，荷蘭阿斯麥爾（ASML）已經(jīng)成立18年了，距離1997年開啟EUV光刻機(jī)研發(fā)也已經(jīng)過去了5年。
一批精兵強(qiáng)將被集結(jié)，要縮短距離奮力趕超。
從英國訪學(xué)歸國后不久的劉世元，在學(xué)院派遣下，作為最早的幾個技術(shù)骨干之一，加盟上海微電子裝備有限公司，成為“100nm光刻機(jī)”研制任務(wù)總體組成員、控制學(xué)科負(fù)責(zé)人，并帶出80多人團(tuán)隊，他們中不少人成長為國內(nèi)首屈一指的光刻機(jī)系統(tǒng)專家。
通過3年多的奮斗，他組建了上海微電子第一個控制工程實驗室，解決了掃描投影光刻機(jī)中掩模臺、工件臺、曝光劑量等同步控制的技術(shù)難題。
這為日后我國600系列光刻機(jī)問世、掌握90nm-250nm關(guān)鍵層和非關(guān)鍵層的光刻工藝等突破，打下了基礎(chǔ)。
2005年回到母校華中科技大學(xué)后，劉世元將IC（集成電路）納米制造的計算光刻與計算測量，作為主攻方向。十多年來，他和團(tuán)隊在該領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論與技術(shù)創(chuàng)新上做了許多工作，相繼獲得國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界同行的重視和認(rèn)可。
當(dāng)湖北省組建跨學(xué)科領(lǐng)域協(xié)同創(chuàng)新的綜合性科研平臺光谷實驗室時，已擔(dān)任華中科技大學(xué)集成電路測量裝備研究中心主任的劉世元，從國家和湖北經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重大戰(zhàn)略需求出發(fā)，領(lǐng)銜光谷實驗室集成電路測量檢測技術(shù)創(chuàng)新中心。
讓國產(chǎn)芯片擁有不失真的“犀利眼”
劉世元介紹，繼在“計算測量”領(lǐng)域獲批科技部首批國家重大科學(xué)儀器專項并創(chuàng)立企業(yè)解決“卡脖子”難題后，2020年，他二次創(chuàng)業(yè)，創(chuàng)立宇微光學(xué)，開始邁向“計算光刻”領(lǐng)域。
劉世元介紹，光刻機(jī)是IC制造中最為核心的制造裝備，其目的是通過其成像系統(tǒng)將掩模圖形不失真地轉(zhuǎn)移到硅片上。隨著IC器件關(guān)鍵尺寸達(dá)到照明光源半波長以下時，硅片上曝光圖形將產(chǎn)生畸變，從而必須引入光學(xué)臨近校正（OPC）技術(shù)，以實現(xiàn)掩模圖形的優(yōu)化設(shè)計。
有人曾開玩笑說，納米級別的微加工工藝，就仿佛一架3馬赫速度飛行的戰(zhàn)斗機(jī)準(zhǔn)確打擊一個0.0025毫米的目標(biāo)，“瞄準(zhǔn)”難度可見一斑。而劉世元團(tuán)隊自主研發(fā)的全國產(chǎn)OPC技術(shù)及軟件，正是要解決這種“瞄準(zhǔn)”能力。
最難的時候，團(tuán)隊在100多平方米辦公區(qū)初創(chuàng)，并急速招兵買馬，集結(jié)并培育研發(fā)人員。迄今，該團(tuán)隊博士占比接近四成。
劉世元介紹，OPC已不再是單純的數(shù)據(jù)處理，而是綜合考慮物理、化學(xué)、光學(xué)、數(shù)學(xué)、高性能計算，以及生產(chǎn)與制造工藝方面的跨學(xué)科應(yīng)用，“僅光學(xué)成像設(shè)備就涉及電磁波、微納米結(jié)構(gòu)相互作用等物理光學(xué)；再如，最終，數(shù)據(jù)量會以T級計，成像上萬個CPU計算機(jī)核非?？剂克惴ǖ男省?。
據(jù)介紹，該軟件主要掌握在少數(shù)海外巨頭手中。不光硬件買不來，軟件同樣討不來。
作為技術(shù)帶頭人，劉世元確定自主技術(shù)路線、搭建算法軟件平臺，蹚出一條擁有國產(chǎn)自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)道路。
截至目前，宇微光學(xué)已成功研發(fā)全國產(chǎn)、自主可控的計算光刻OPC軟件，填補(bǔ)國內(nèi)空白。目前正在做集成與測試，并到芯片生產(chǎn)廠商做驗證，今年還將繼續(xù)升級完善，實現(xiàn)訂單突破。
近日，這一成果入選2022年中國光學(xué)領(lǐng)域十大社會影響力事件，在中國光學(xué)領(lǐng)域高“光”時刻中永恒定格。
（長江日報記者康華蕾 趙玨）
