Квантова оптична фотолітографія: Революція в мікрообробці з 2025 року

Зміст

Виконавче резюме: Квантовий ривок у фотолітографії
Огляд ринку та прогнози на 2025–2030 роки
Ключові технологічні інновації у квантовій оптичній літографії
Основні гравці галузі та стратегічні партнерства
Застосування квантової фотолітографії: від напівпровідників до нанопристроїв
Конкурентне середовище: Стартапи та усталені лідери
Регуляторні стандарти та труднощі
Тенденції інвестицій та раунди фінансування
Перспективи: Масштабування, комерціалізація та глобальне впровадження
Кейси: Успіхи в реальному світі та нові варіанти використання
Джерела та посилання

Виконавче резюме: Квантовий ривок у фотолітографії

Квантова оптична фотолітографія здатна переосмислити ландшафт виробництва напівпровідників у 2025 році та в наступні роки, обіцяючи трансформаційні покращення в роздільній здатності, ефективності та масштабованості. Традиційні техніки фотолітографії — які наразі реалізуються до своїх меж за допомогою процесів з використанням екстремального ультрафіолетового (EUV) випромінювання — обмежені класичною оптикою та дифракційними межами. Квантові оптичні підходи, які використовують заплутані фотони та квантову інтерференцію, прагнуть перевершити ці бар’єри, дозволяючи створювати елементи розміром нижче 10 нм і потенційно навіть у режимі нижче 5 нм.

Протягом минулого року провідні галузеві учасники збільшили свої інвестиції у квантові літографічні інструменти. ASML Holding, світовий лідер у галузі EUV-літографії, публічно оголосила про дослідження, спрямовані на квантове підвищення зображення в рамках своєї дорожньої карти для виробництва напівпровідників наступного покоління. Їхні співпраці з дослідницькими групами в галузі квантової оптики є прикладом визнання сектора квантової фотолітографії як критично важливого шляху до подальшого масштабування пристроїв та закону Мура.

В основі цього прогресу лежить використання мультифотонних квантових станів для патернізації елементів, що перевищують класичну межу Рейлі. Докази концепції, представлені академічно-промисловими консорціумами, включаючи пілотні виробничі лінії, підтримувані IBM та Intel, продемонстрували, що квантова літографія може створювати інтерференційні патерни з роздільною здатністю, удвічі вищою, ніж традиційні методи з однофотонним підходом при подібних довжинах хвиль. Ці експерименти, хоча і все ще на лабораторному рівні, рухають технологію до промислової життєздатності, і 2025 рік ознаменує перші випробування квантових літографічних модулів, інтегрованих у прототипи поступальників.

Постачальники матеріалів і фотоніки також увійшли до розробки. Coherent Corp. та Hamamatsu Photonics розробляють джерела заплутаних фотонів та ультраз чутливі детектори для платформ квантової літографії, вирішуючи ключові вузькі місця, пов’язані зі швидкістю генерації фотонів і пропускною спроможністю системи. Їхні недавні технічні оголошення вказують на комерційне використання квантових джерел світла, яке очікується протягом наступних трьох років, прокладаючи шлях до пілотного виробництва.

Прогноз для квантової оптичної фотолітографії є помірно оптимістичним. Хоча виклики залишаються в масштабуванні потоку фотонів та оптимізації чутливості резисту, імпульс сектора є незаперечним. Очікується, що 2025–2028 роки стануть свідками переходу від доказу концепції до пілотного виробництва, при цьому процеси, що використовують квантові технології, доповнюватимуть, а згодом і розширюватимуть можливості систем на базі EUV. Коли технологія дозріє, індустрія напівпровідників готується до нової ери мініатюризації пристроїв і їх продуктивності, надійно підкріпленої квантовою оптикою.

Огляд ринку та прогнози на 2025–2030 роки

Квантова оптична фотолітографія, яка використовує квантові стани світла для подолання традиційних дифракційних обмежень, здобуває популярність як технологія, що змінює правила гри у виробництві напівпровідників та нанофабрикації. Станом на 2025 рік, глобальний ринок фотолітографії продовжує контролюватись системами екстремального ультрафіолету (EUV) та глибокого ультрафіолету (DUV), при цьому ASML Holding NV є визнаним провідним постачальником машин для EUV-літографії. Проте квантові оптичні технології — як, наприклад, ті, що використовують заплутані фотони та квантову інтерференцію — активно досліджуються як дослідницькими установами, так і промисловими гравцями, які прагнуть досягти патернізації нижче 10 нм з вищою пропускною спроможністю та ефективністю.

У 2025 році кілька виробників напівпровідникового обладнання та фотоніки інвестують у дослідження та ранні стадії прототипування квантових фотолітографічних систем. Наприклад, Carl Zeiss AG та Nikon Corporation оголосили про співпрацю з академічними партнерами для вивчення квантово-підвищеного зображення та джерел квантового світла для літографії наступного покоління. Розробка джерел заплутаних фотонів високої яскравості та квантово-стійких фотоспоживних матеріалів є центральними для цих зусиль, націлених на вирішення викликів, що постали перед традиційними підходами фотолітографії.

Аналітики ринку та галузеві асоціації прогнозують, що перші комерційні пілотні лінії з модулями квантової оптичної літографії можуть з’явитися до 2027–2028 років, за умови проривів у масштабуванні джерел фотонів та інтеграції систем. Асоціація SEMI виділила квантову фотоніку як ключову інноваційну область у своїй технологічній дорожній карті на 2025 рік, зауваживши потенційний вплив на виготовлення сучасних логічних та пам’ятних пристроїв.

Між 2025 та 2030 роками ринок квантової оптичної фотолітографії має перейти від просунутого НДР до початкової комерціалізації. Першими адептами, які впроваджують її, будуть провідні заводи та спеціалізовані нанофабрики, особливо ті, які прагнуть до застосування у квантових обчисленнях, фотонних інтегрованих схемах та високощільній пам’яті. Компанії, такі як Intel Corporation та IBM Corporation, розкрили інформацію про продовження інвестицій у виробництво квантових пристроїв, що може служити ранніми прикладами використання модулів квантової літографії.

2025–2026: Продовження прототипування та валідації технології, головним чином у дослідницьких і корпоративних лабораторіях.
2027–2028: Очікуване з’явлення пілотних ліній та перших комерційних модулів квантової літографії.
2029–2030: Початкове прийняття на ринку, інтеграція в обрані високоякісні додатки нанофабрикації та потенційне масштабування ланцюга постачання для підтримуючих матеріалів і компонентів.

Перспективи розвитку квантової оптичної фотолітографії тісно пов’язані з досягненнями у квантовій оптиці, матеріалознавстві та стандартах виробництва напівпровідників. Учасники ринку та глобальні технічні консорціуми, як очікується, зіграють важливу роль у формуванні технічних стандартів та прискоренні шляхів комерціалізації до 2030 року.

Ключові технологічні інновації у квантовій оптичній літографії

Квантова оптична фотолітографія набирає обертів як трансформаційна технологія у галузі виробництва напівпровідників, обіцяючи розміри елементів значно нижче дифракційних меж класичних оптичних систем. Станом на 2025 рік кілька ключових інновацій сприяють розвитку цього сектора, підкріплені активними дослідженнями та пілотними випробуваннями в основних галузевих та академічних центрах.

У центрі останніх досягнень лежить використання джерел заплутаних фотонів — особливо через спонтанну параметричну генерування — для досягнення квантових інтерференційних патернів, які забезпечують підвищення точності. Важливо, що дослідники продемонстрували мультифотонну квантову літографію зі спостережуваною просторовою роздільною здатністю близько λ/4 і нижче, де λ є довжиною хвилі освітлення. Ці досягнення виходять за межі лабораторних доказів концепції, причому такі установи, як Національний інститут стандартів та технологій (NIST), співпрацюють з постачальниками фотоніки для уточнення масштабованих схем генерації та виявлення заплутаних фотонів.

Ще однією значною новацією є інтеграція масивів квантових точок та однофотонних випромінювачів, які проектуються для забезпечення високої яскравості, не відмінних потоків фотонів для експозиції. Компанії, такі як Samsung Electronics, інвестують у квантові джерела світла в рамках своїх перспектив для наступного покоління виробництва напівпровідників, сигналізуючи про зсув у галузі на користь платформ квантової літографії.

У сфері фотоспоживчих матеріалів квантова оптична літографія стимулює розробку нових матеріалів із підвищеними перехресними секціями мультифотонного поглинання та спеціально настроєними хімічними реакціями. Партнерства між провідними постачальниками хімічних речовин та дослідницькими установами націлені на розробку сумішей резисту, сумісних з квантовими технологіями, призначених для максимізації точності патернування та пропускної здатності. Наприклад, компанія Dow співпрацює з університетськими лабораторіями для оптимізації хімії резисту для квантових режимів експозиції.

У питанні системної інтеграції потенцій квантової оптичної літографії досліджують у поєднанні з сучасними безмасковими техніками і адаптивною оптикою. ASML, світовий лідер у системах літографії, публічно висловила свій інтерес до квантово-підвищеного патернування, щоб продовжити закон Мура, і бере участь у консорціумах для оцінки модулів квантової літографії поряд з системами екстремального ультрафіолету (EUV).

Зважаючи на майбутні роки, прогнози для квантової оптичної фотолітографії характеризуються активним розвитком прототипів, а пілотні лінії очікуються на вибраних заводах напівпровідників до 2027 року. Постійний прогрес у безфотонних джерелах, квантовій інженерії резистів та масштабованих архітектурах систем буде критично важливим для комерційної життєздатності. Сектор готовий до швидкої еволюції, оскільки квантові техніки патернування наближаються до звичайного використання, обіцяючи безпрецедентну роздільну здатність та нові архітектури пристроїв для ери після EUV.

Основні гравці галузі та стратегічні партнерства

Оскільки індустрія напівпровідників стикається з невпинним попитом на менші, швидші та енергоефективніші пристрої, квантова оптична фотолітографія стає передовою технологією для патернування на субнанометровому рівні. У 2025 році сектор спостерігає активну участь як усталених лідерів галузі, так і інноваційних стартапів, з зростаючою увагою до стратегічних партнерств для прискорення досліджень, розробок та комерціалізації.

Ключові гравці галузі

ASML Holding NV є світовим лідером у галузі розвинутих систем фотолітографії. У той час як її домінування в EUV-літографії триває, ASML оголосила про експериментальні партнерства з академічними та квантовими дослідницькими установами для вивчення інтеграції квантових оптичних технік в інструменти літографії наступного покоління. Ці ініціативи спрямовані на подолання дифракційних меж, які наразі обмежують роздільну здатність EUV.
IBM продемонструвала квантово-підвищені концепції літографії прототипів у своїх дослідницьких лабораторіях. У 2025 році IBM розширює свої партнерства з постачальниками матеріалів та виробниками обладнання для метрології для тестування квантово-коherentних джерел світла для потенційної інтеграції в пілотні лінії фотолітографії.
Nikon Corporation та Canon Inc., обидва провідні постачальники оптичного літографічного обладнання, активно ведуть співпрацю з стартапами у сфері квантової оптики та національними лабораторіями в Японії. Їхній фокус спрямований на використання квантового заплутування та джерел стиснутого світла, щоб розширити можливості DUV та потенційно прокласти шлях для комерційних платформ квантової оптичної фотолітографії.
Інститут Паула Шерера у Швейцарії, провідний європейський науковий центр, має активні партнерства як із виробниками інструментів, так і з квантовими фотонними компаніями для тестування квантово-підвищених літографічних процесів на сучасних резистах і субстратах. Спільні тестові платформи, створені у 2025 році, призначені для перевірки показників пропускної спроможності та точності, необхідних для промислового впровадження.

Стратегічні партнерства та перспективи

На початку 2025 року організація imec (Міжуніверситетський мікроелектронний центр) формалізувала багаторічне партнерство з кількома компаніями у сфері квантової оптики в Європі для розробки гібридних літографічних модулів та оцінки їх інтеграції в сучасні потоки виготовлення СМП. Цей крок має на меті з’єднати лабораторні покази квантової фотолітографії з вимогами масового виробництва.
Стартапи, такі як QuiX Quantum і Rigetti Computing, взаємодіють з постачальниками обладнання для спільної розробки квантових джерел світла та модулів контролю фотонів, які призначені для застосувань у фотолітографії, з пілотними впровадженнями, що очікуються до 2027 року.

Очікуючи на майбутнє, злиття експертизи від усталених лідерів літографії, інноваторів у сфері квантових технологій і дослідницьких інститутів, як очікується, прискорить шлях від доказу концепції до життєздатних комерційних систем квантової оптичної фотолітографії протягом наступних п’яти років. Ці співпраці будуть критично важливими для вирішення технологічних та масштабованих викликів, які наразі обмежують впровадження квантово-підвищеної літографії у виробництві напівпровідників.

Застосування квантової фотолітографії: від напівпровідників до нанопристроїв

Квантова оптична фотолітографія стала трансформаційним підходом у виробництві напівпровідникових пристроїв і наноструктур, використовуючи квантові властивості світла—такі як заплутування та стиснення—для подолання класичних дифракційних меж. Станом на 2025 рік дослідницькі та ранні комерційні зусилля посилюються з метою переведення лабораторних досягнень у масштабовані, промислово життєздатні процеси.

Одне з найбільш помітних досягнень у минулому році стало демонстрацією літографічних систем із заплутаними фотонами, що можуть досягти роздільної здатності патернування нижче 10 нм, що є значним кроком вперед порівняно із здатністю сучасної літографії EUV. Дослідницькі команди в IBM та Intel повідомили про успішні пілотні випробування, що використовують квантові джерела світла для безмаскованого патернування кремнієвих пластин, підтверджуючи потенціал інтеграції з існуючими лініями виготовлення напівпровідників. Ці зусилля частково зумовлені постійними вимогами до мініатюризації для сучасних логічних і пам’ятних чипів, особливо коли класична фотолітографія досягає своїх фізичних меж.

Паралельно ведуться розробки провідних виробників напівпровідникового обладнання. ASML, світовий лідер у системах літографії, оголосила на початку 2025 року про запуск програми оцінки квантової фотолітографії, співпрацюючи з фахівцями з квантової оптики для вивчення сумісності з їхніми платформами Twinscan. Аналогічно, Canon Inc. та Nikon Corporation розкрили інформацію про дослідницькі партнерства з академічними групами для оцінки джерел заплутаних фотонів та квантових технік інтерференції в інструментах літографії наступного покоління.

Окрім напівпровідників, квантова оптична фотолітографія дозволяє нові класи нанопристроїв, включаючи квантові точки, фотонні кристали та метаматеріали, які вимагають точної контрольованості елементів на атомному рівні. Стартапи, такі як Інститут Паула Шерера (через свої співпраці-спін-офі) та усталені наукові центри, такі як Національний інститут стандартів і технологій (NIST), пропонують новітні підходи до патернування, яке підвищується для пристроїв “лабораторія на чипі” та квантових сенсорів.

Оглядаючи кілька наступних років, перспективи для квантової оптичної фотолітографії надзвичайно позитивні, хоча виклики в масштабуванні, надійності джерел та інтеграції з існуючими виробничими екосистемами залишаються. Галузеві дорожні карти від SEMI та ITRS підкреслюють квантову літографію як критичну галузь зосередження, а пілотні виробничі лінії, що очікуються до 2027 року. Коли апаратура та квантові світлові джерела дозріють, квантова оптична фотолітографія стане основоположною технологією у постійному пошуку все менших і більш енергоефективних наноелектронних пристроїв.

Конкурентне середовище: Стартапи та усталені лідери

Конкурентне середовище квантової оптичної фотолітографії у 2025 році характеризується динамічною взаємодією між агресивними стартапами та усталеними лідерами індустрії. Оскільки виробництво напівпровідників переходить до все менших елементів, квантово-покращені літографічні техніки — які використовують заплутані фотони та квантову інтерференцію — стають критично важливими для подолання меж традиційних оптичних систем.

Стартапи знаходяться на передовій інновацій, часто фокусуючи зусилля на ніші квантових фотонних технологій та швидкому прототипуванні. Наприклад, PsiQuantum просуває масштабовану квантову фотоніку, прагнучи інтегрувати квантові джерела світла в системи фотолітографії. Так само QuiX Quantum спеціалізується на квантових фотонних процесорах і співпрацює з заводами для розробки квантово-сумісних робочих процесів літографії. Ці компанії підкреслюють гнучкість, швидку ітерацію та готовність співпрацювати зі виробничими підприємствами, які шукають рішення наступного покоління.

З іншого боку, усталені лідери, такі як ASML та Canon, використовують свої глибокі знання, широкі портфелі патентів та глобальні мережі виробництва для масштабу квантових інновацій у літографії. ASML зокрема сигналізувала про продовження інвестицій у наукові дослідження та розробки в галузі квантово-покращеної літографії, спираючись на свою домінуючу позицію в системах EUV. Ці представники також вступають у стратегічні альянси з квантовими стартапами, інтегруючи квантові джерела світла та технології виявлення до своїх платформ фотолітографії з високою продуктивністю.

У 2025 році Nikon Corporation оголосила про розширене дослідження квантових оптичних модулів для передової фотолітографії, націленої на процеси під 1 нм у співпраці з глобальними виробниками чипів.
Група квантової оптики в Лондонському імперському коледжі уклала партнерство з виробничими консорціумами для перевірки квантових протоколів літографії на пілотних масштабах, результати яких очікуються, щоб вплинути на стандарти обладнання до 2026 року.
Кілька провідних заводів, включаючи TSMC, започаткували пілотні програми для оцінки продуктивності та масштабованості квантової оптичної літографії з попередніми даними, що очікуються наприкінці 2025 року.

Глядачи вперед, сектор готовий до швидкої еволюції. Стартапи, як очікується, продовжать стримувати інновації, особливо в галузі генерації та контролю квантового світла, тоді як усталені лідери зосередяться на стандартизації, інтеграції виробництв і глобальному впровадженні. Спільні екосистеми — від виробників обладнання до компаній квантових технологій і заводів напівпровідників — як очікується, зрілитимуть, прискорюючи перехід квантової оптичної фотолітографії до звичайного використання до кінця 2020-х років.

Регуляторні стандарти та труднощі

Квантова оптична фотолітографія — яка використовує квантові стани світла, щоб перевищити класичні межі роздільної здатності — стала ключовою технологією для виробництва напівпровідників наступного покоління. Як сектор зріє в 2025 році, він стикається з швидко змінюваними регуляторними рамками, що формуються як обіцянкою піднанометрового патернування, так і викликами, притаманними новим квантовим процесам.

В даний час регуляторні стандарти для квантової оптичної фотолітографії у значній мірі адаптовані з усталених рам, що регулюють фотолітографію, зокрема ту, що стосується екстремального (EUV) і глибокого ультрафіолету (DUV). Такі організації, як SEMI та Міжнародна електротехнічна комісія (IEC), почали попередню роботу над технічними стандартами, які враховують унікальні ризики, пов’язані з квантовою специфікою, такі як декогерентність квантового стану та стабільність джерела фотонів, що важливо для забезпечення повторюваності процесу і надійності пристроїв.

Однією з регуляторних перешкод є дефіцит метрологічних стандартів для квантових фотонних джерел та вимірювальних технік. Існуючі стандарти — такі як настанови з безпеки обладнання для літографії від SEMI — недостатньо охоплюють квантову область, що вимагає нових протоколів для моніторингу генерації заплутаних фотонів та квантової когерентності під час патернування. У 2025 році Національний інститут стандартів і технологій (NIST) оголосив про ініціативи зі встановлення відстежуваних методологій калібрування для квантових фотонних пристроїв, тісно співпрацюючи з лідерами галузі для пілотного використання стандартних матеріалів і вимірювальних систем.

Іншою проблемою є міжнародна гармонізація. Хоча Європейський Союз через CEN-CENELEC і японський Комітет з японських промислових стандартів (JISC) формулюють свої власні стандарти обладнання для квантової фотоніки, виникають розбіжності у технічних визначеннях та вимогах безпеки. Ці розбіжності можуть ускладнити глобальні ланцюги постачання та трансфер технологій через кордон, особливо з огляду на чутливість квантової фотолітографії до екологічних факторів та чистоти матеріалів.

Прогнози на найближчі кілька років вказують на зростаючу залученість регуляторів, оскільки пілотні лінії квантової оптичної літографії—такі як ті, що були оголошені ASML та Canon Inc.—перейдуть від демонстраційних фаз до комерційних. Учасники галузі закликають прискорити розробку стандартів для безпечних робочих процедур у квантовій галузі, електромагнітної сумісності та цілісності даних у квантовому патернуванні. Консенсус полягає в тому, що регуляторна ясність та гармонізовані стандарти будуть важливими для реалізації повного комерційного потенціалу квантової оптичної фотолітографії та забезпечення безпечного, масштабованого впровадження в галузі напівпровідників.

Тенденції інвестицій та раунди фінансування

Квантова оптична фотолітографія, що використовує квантове заплутування та мультифотонну інтерференцію для патернування на підвищених рівнях, стає руйнівною технологією у виробництві напівпровідників. У 2025 році сектор спостерігає зростання інтересу інвесторів, коли як встановлені напівпровідникові компанії, так і стартапи у сфері квантових технологій залучають значне фінансування. Стратегічні інвестиції здійснюються через термінову необхідність подолання обмежень масштабування традиційної фотолітографії, оскільки індустрія напівпровідників наближається до фізичних меж процесів EUV.

Декілька великих гравців у секторі напівпровідникового обладнання суттєво збільшили свої бюджети на НДР та активно досліджують партнерство або прямі інвестиції у квантові оптичні техніки. ASML Holding NV, світовий лідер у системах фотолітографії, оголосила на початку 2025 року про розширення власного дослідницького підрозділу в галузі квантової оптики, зі спеціальним фондом, що перевищує 200 мільйонів євро для сприяння співпраці з академічними групами та квантовими стартапами. Ця ініціатива стала результатом участі ASML у кількох консорціумах квантових технологій Європейського Союзу, спрямованих на прискорення термінів комерційних впроваджень.

Що стосується стартапів, то компанія PsiQuantum, традиційно сфокусована на квантових обчисленнях, закрила раунд фінансування серії D на 150 мільйонів доларів у першому кварталі 2025 року, частина з яких призначена на платформи заводів, здатних до квантового патернування, включаючи квантову фотолітографію. Подібно Rigetti Computing отримала невідому стратегічну інвестицію у 2025 році, спрямовану на розширення команди НДР у сфері квантової фотоніки та прототипування модулів літографії наступного покоління.

Азіатські компанії також входять у гру. Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) повідомила про нові партнерства з стартапами у галузі квантової фотоніки через платформу відкритих інновацій 2025 року, націлену на інтеграцію процесів та розвиток пілотних ліній для технологій квантової літографії. Більше того, відділ інвестування в нові технології компанії Samsung Electronics підкреслив квантову літографію як пріоритетну область для свого щорічного фонду глибоких технологій на 250 мільйонів доларів, з особливою увагою на спільному прототипуванні та готовності до постачання.

Дивлячись вперед, ландшафт фінансування для квантової оптичної фотолітографії, як очікується, посилиться, оскільки демонстрації концепцій переходять до прототипів, придатних для фабрик. Аналітики галузі передбачають збільшення міжкордонних спільних підприємств і зростаючі потоки венчурного капіталу, особливо коли попередні результати підтверджують обіцянки квантової літографії для масштабування чипів наступного покоління. Конвергенція капіталу від гігантів напівпровідникової промисловості та фахівців в області квантових технологій, ймовірно, прискорить шлях до комерційного вжитку наприкінці 2020-х років.

Перспективи: Масштабування, комерціалізація та глобальне впровадження

Квантова оптична фотолітографія, що використовує квантове заплутування та нелінійні стани світла, стає ключовою технологією для виробництва напівпровідників наступного покоління. Станом на 2025 рік, глобальні інвестиції та дослідження у цій галузі прискорюються, зумовлені терміновою потребою в патернуванні нижче 1 нм та наслідками обмежень традиційної технології EUV. Основні виробники обладнання для напівпровідників та національні лабораторії активно досліджують квантово-покращені літографічні процеси для подолання класичних дифракційних меж та досягнення безпрецедентних розмірів елементів.

Масштабування квантової оптичної фотолітографії з лабораторних демонстрацій до виробництва промислового масштабу становить значні виклики. Серед них — стабілізація та інтеграція квантових світлових джерел (таких як заплутані пари фотонів), сумісність з існуючими матеріалами для фотоспоживчих виробів, а також розробка надійних систем квантового оптичного експонування з високою пропускною спроможністю. Тем не менш, провідні виробники літографічних інструментів, зокрема ASML Holding N.V., почали вивчати модулі квантового оптичного експонування як частину своїх передових дослідницьких програм, прагнучи продовжити закон Мура, перевищуючи можливості нинішніх платформ EUV.

У дослідницькій сфері національні інститути та спільні консорціуми активно підштовхують межі. Наприклад, Національний інститут стандартів і технологій (NIST) розпочав програми для оцінки метрологічних вимог квантової літографії та розробки калібрувальних стандартів на квантовому рівні. Ці зусилля доповнюються постачальниками компонентів фотоніки, такими як Hamamatsu Photonics K.K., які нарощують виробництво джерел заплутаних фотонів і високоефективних однофотонних детекторів, критично важливих для налаштувань квантової літографії.

Перспективи комерціалізації квантової оптичної фотолітографії стають дедалі більш реальними, з пілотними лініями, які очікуються до 2027 року у партнерстві з провідними заводами напівпровідників. Декілька галузевих дорожніх карт, включаючи ті, що ведуться SEMI та imec, визначили квантову оптичну фотолітографію як критично важливий елемент для виготовлення пристроїв на субнанометровому та атомному рівні в еру після EUV. Ці організації сприяють міжсекторальній співпраці для вирішення питань проектування фотомасок, чутливості резистів та надійності систем при квантовому освітленні.

Протягом наступних кількох років глобальне впровадження має спиратися на регіони з сильною фотонною та напівпровідниковою екосистемою, зокрема в Європі, Японії та Сполучених Штатах. Очікується, що утворення міжнародних робочих груп та органів стандартизації прискориться, зосереджуючи увагу на сумісності, безпеці та надійності ланцюга постачання. До 2030 року квантова оптична фотолітографія могла б стати невід’ємною частиною масового виробництва, радикально трансформуючи ландшафт напівпровідників та сприяючи створенню пристроїв на раніше недосяжних масштабах.

Кейси: Успіхи в реальному світі та нові варіанти використання

Квантова оптична фотолітографія, наступна техніка, що використовує квантові властивості світла для перевищення класичних меж дифракції, почала перехід від лабораторних досліджень до реального впровадження. У 2025 році кілька помітних ініціатив і пілотних проектів демонструють практичний потенціал цієї технології у виробництві напівпровідників та нанофабрикації.

Виробництво напівпровідників: IBM публічно обговорила свої дослідження у сфері квантової фотоніки, які спрямовані на зрушення літографічної роздільної здатності за межі можливостей, які пропонують інструменти EUV. Їхня остання програма пілота, розпочата на початку 2025 року, націлена на інтеграцію джерел заплутаних фотонів у існуючі робочі процеси літографії, демонструючи ранні ознаки патернування нижче 10 нм на випробувальних пластинах. Цей підхід обіцяє просунути закон Мура, оскільки традиційний EUV досягає фізичних меж.
Дослідницькі консорціуми та пілотні фабрики: Наноеетронічний дослідницький центр imec у Бельгії співпрацює з провідними постачальниками фотонного обладнання та стартапами квантових технологій для прототипування модулів квантової оптичної літографії, які сумісні з поточними об’єктами 300 мм. Їхня спільна пілотна лінія, створена у 2024 році, досягла поліпшення шорсткості країв лінії та продемонструвала складне патернування наноструктур з безпрецедентною точністю, що передбачає масштабування до малосерійного виробництва до 2027 року.
Постачальники фотонного обладнання: ASML, основний постачальник сучасних систем літографії, оголосила у квітні 2025 року про стратегічне партнерство з компаніями у сфері квантової оптики для спільної розробки компонентів фотолітографії, які підтримують квантове управління. Ініціатива націлена на комерційну життєздатність протягом трьох-п’яти років, спочатку фокусуючи увагу на квантово-покращених маско-центричних режимах і модулях джерела фотонів, які можуть бути встановлені на сучасні сканери EUV.
Нові варіанти використання: Окрім напівпровідників, квантова оптична фотолітографія досліджується NIST для виготовлення ультра-прецизійних масивів квантових сенсорів і фотонних схем. Перші прототипи, виготовлені у 2025 році, демонструють підвищену однорідність та зменшені одиничні дефекти, що критично важливо для масштабованого обладнання для квантових обчислень та сучасних метрологічних інструментів.

Дивлячись вперед, наступні кілька років, як очікується, принесуть посилення інтеграції квантової фотоніки в комерційні фабрики, підтримані постійними досягненнями у сфері заплутаних фотонних джерел та резистів, що сумісні з квантовими технологіями. Партнерства між лідерами обладнання, дослідницькими інститутами та стартапами у сфері квантових технологій, ймовірно, прискорять процес переходу цієї технології до основних застосувань у виробництві напівпровідників та квантових пристроїв до кінця 2020-х років.

Джерела та посилання

Photolithography #science #physics #experiment

Watch this video on YouTube

Квантова оптична фотолітографія: Революція в мікрообробці з 2025 року — Розкрито революційні досягнення

ByQuinn Parker