【创科广场】港开发原位沉积技术 低生产成本制作晶片
中国每年进口3000多亿美元晶片，自给率只约二成，高端晶片全靠进口。中美角力，高端晶片无法进口和生产，中国无法制作尖端晶片，设计软件和光刻技术，都是中国「软肋」。
华为属下的海思，不乏尖端晶片设计能力。设计后生产晶片的晶圆（Fab），全球收入最高为台积电（TSMC），掌握关键光刻技术（ Lithography）；光刻基本原理以光致抗蚀剂（或称光刻胶）感光后，光化学反应形成耐蚀性特点，再掩模板上图形，刻蚀加工表面上，形成了电路。
生产最尖端的晶片，迄今只有荷兰ASML极紫外光EUV（Extreme UltraViolet）光刻机。美国向中国实施科技管制，中国无法进口EUV，只有另辟蹊径。中芯国际（981）推出N+1工艺，仍不能取代EUV。制作7nm（纳米）或以下晶片，唯一生产设备供应商，就只有ASML。
ASML取得领导地位，主要是台积电研发副总林本坚博士发明浸润式蚀刻，一举打破光波长限制，ASML台积电合作，发展浸润式蚀刻，短短数年垄断市场，传统的日本干式光刻机厂，佳能和尼康等无法跟上，逐渐边缘化。
即使中国取得ASML的EUV光刻机，也不一定能生产尖端晶片，关键要控制良率（Yield rate）。产品不良比率高，晶片无法量产；英特尔良率上无法突破，故此7nm晶片无法应市。
挑战光刻工艺
尖端晶片另一关键，就是须掌握精准工艺，制作微米及纳米等级金属结构。台积电在光刻工艺独步天下，技术之高超，克服成本、制程、高良率的门槛，垄断尖端晶片制作。
中文大学研究团队一项研究，长远有望取代传统光刻技术，制作尖端晶片，或者港建立小型的晶圆。虽然有关的工艺，短时期无法打破EUV光刻垄断，但假以时日，有望成为挑战光刻的工艺技术。
中大物理系助理教授杨森、德国斯图加特大学物理系夏慷蔚博士率领的团队，研发出「万能墨水」，配合单步激光，直接写入技术，只需简单仪器，便可掌握精准工艺，制作高性能晶片，大大减低成本。相关论文已发表在《自然通讯》期刊，中大已申请了专利技术。
迄今，只有基于光子才能达到高解析度和准确性，复杂性和苛刻制作条件，限制进一步的发展，甚至有人怀疑，光刻是否已到尽头。目前最关键找到机制，首先可对材料进行原位沉积同时，并进行构图。不过直接图案化无机材料，尤其是蚀刻金属仍然困难，中大团队却似乎找到答案。
基本物理变万能墨水
中大团队从物理学原理，找出了崭新方法；以高精度原位沉积（Materials in situ）图案化材料技术，不同金属盐溶液，加入半导体纳米颗粒溶胶，制成「万能墨水」，运用光镊技术和半导体光电子效应，透过激光引发化学还原反应，合成金属纳米颗粒。金属纳米颗粒像「胶水」一样互相黏附，沉积晶片基底。改变激光聚焦点，便可选择金属纳米颗粒沉积位置；墨水中金属成分可随意调整，以配合不同晶片。
研究团队经筛选尝试，发现中国传统书法和水墨画，钢笔中所用碳素墨水，当中碳纳米颗粒，具很好光还原性和微小尺寸，变成「万能墨水」理想半导体纳米颗粒。测试制作的颗粒结构，精确度达纳米（Nanometre，nm）级，也就是纳米级晶片的精度，力学性质适合制作柔性器材，导电及绝缘性能，媲美现时物料。此项技术设备简单，意味晶圆厂规模可缩小；碳素墨水制成「万能墨水」成本低，可回收再用，减低环境污染。
发展晶片打印机
目前，香港科技大学有小型晶圆设备，科技园拟在元朗工业邨建立小型的晶圆，技术对振兴本港微电子业，有积极意义。杨森说，原位沉积技术短期内，不取代EUV光刻，需要寻找适当的「墨水」，才能生产50nm以下晶片，追上EUV光刻。不过，此项技术毋须建昂贵无尘室，可用于建立小型晶圆，以供原型制作（Prototype）及特订晶片，供医疗及其他使用，甚至设计完后作电路测试，未来可发展晶片打印机。
他说，沉积技术亦可用于矽的以外材料，本港有团队研究2维材料；包括了石墨烯，成为新一代电子材料，以取代矽作为晶片，沉积技术发展前景甚佳。
杨森教授表示：「这项技术有两大优势。首先，可用多种材料制作复杂图案，增加晶片应用范围；第二，配合光学测量/量度仪器，监控金属结构在沉积过程精确度和质量，促进未来晶片工业，尤其生产量子科技晶片。」
其他应用包括了修复电极、制作3D的电路等。技术通用性令材料选择多元化，应用在更多工业领域，甚至精密医疗器材。
研究团队的夏慷蔚博士、中大物理系本科生卢颖琪同学、四位研究生陈一帆、洪兆辉、陈旸和沈阳，陈一帆和洪兆辉为共同第一作者；夏慷蔚博士曾任中大物理系研究助理教授，现任职德国斯图加特大学物理系。
