超分辨光刻的案例
國(guó)產(chǎn)超分辨光刻裝備通過驗(yàn)收，可加工22納米芯片
來源：內(nèi)容來自解放軍報(bào)社裝備發(fā)展部分社，作者 鄒維榮、呂珍慧
我國(guó)成功研制出世界首臺(tái)分辨力最高紫外超分辨光刻裝備
可加工22納米芯片
▲超分辨光刻裝備核心部件納米定位干涉儀以及精密間隙測(cè)量系統(tǒng)。
軍報(bào)記者成都11月29日電（呂珍慧、記者鄒維榮）國(guó)家重大科研裝備研制項(xiàng)目“超分辨光刻裝備研制”29日通過驗(yàn)收，這是我國(guó)成功研制出的世界首臺(tái)分辨力最高紫外超分辨光刻裝備。該光刻機(jī)由中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所研制，光刻分辨力達(dá)到22納米，結(jié)合多重曝光技術(shù)后，可用于制造10納米級(jí)別的芯片。
▲超分辨光刻設(shè)備核心部件超分辨光刻鏡頭。
中科院理化技術(shù)研究所許祖彥院士等驗(yàn)收組專家一致表示，該光刻機(jī)在365納米光源波長(zhǎng)下，單次曝光最高線寬分辨力達(dá)到22納米。項(xiàng)目在原理上突破分辨力衍射極限，建立了一條高分辨、大面積的納米光刻裝備研發(fā)新路線，繞過了國(guó)外相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)壁壘。
▲超分辨光刻設(shè)備加工的4英寸光刻樣品。
▲采用超分辨光刻設(shè)備加工的超導(dǎo)納米線單光子探測(cè)器。
光刻機(jī)是制造芯片的核心裝備，我國(guó)在這一領(lǐng)域長(zhǎng)期落后。
展開 世界首臺(tái)分辨力最高的國(guó)產(chǎn)SP光刻機(jī)到底牛在哪？
所以由于衍射效應(yīng)，成像分辨率會(huì)受到限制，最終的分辨率取決于波長(zhǎng)、數(shù)值孔徑等參數(shù)，波長(zhǎng)越小、數(shù)值孔徑越大分辨率則越高，所以ASML這些年來主要的研究方向就是利用更短的波長(zhǎng)(近紫外-深紫外-極紫外)、增大數(shù)值孔徑(更復(fù)雜的物鏡、液體浸沒)。
但是每進(jìn)一步都變得更加艱難，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、加工裝配、誤差檢測(cè)等等諸多方面都提出了更為苛刻的要求，成本也越來越高昂。
那么表面等離子體光刻又是怎么一回事呢？表面等離子體指的是一種局域在物質(zhì)表面的特殊的電磁波，隨著離開物質(zhì)表面距離的增大迅速衰減，一般認(rèn)為波長(zhǎng)量級(jí)以上的區(qū)域就不存在了。
更為神奇的是，雖然表面等離子體波是由其他電磁波激發(fā)的，但是波長(zhǎng)會(huì)被極大地壓縮，而壓縮的比例取決于材料的電磁性質(zhì)等參數(shù)。
這就意味著，利用表面等離子體波進(jìn)行光刻時(shí)，從原理上就不在受到傳統(tǒng)衍射極限的限制了。
在光刻機(jī)研制方面，我們一直有兩個(gè)選擇：沿用ASML的老路走一遍，還是另辟蹊徑通過新原理彎道超車？我們國(guó)家目前兩個(gè)選擇都在做，而這臺(tái)SP光刻機(jī)的研制成功，就是讓我們看到了彎道超車的可能性。
其實(shí)從原理上，這簡(jiǎn)直就不是彎道超車了，而是在別的人還在繞山路的時(shí)候，我們嘗試著打了一條隧道……雖然還沒有完全挖通，但曙光就在眼前了。
展開 硅基OLED｜韓國(guó)ETRI開發(fā)出可實(shí)現(xiàn)高分辨率的低溫光刻膠材料
所以開發(fā)一種在低溫下同樣可以工作的光刻膠材料技術(shù)是一個(gè)非常重要的發(fā)展方向。
ETRI在韓國(guó)首次將其開發(fā)的低溫型光刻膠材料應(yīng)用于OLED顯示器的制作工藝中。據(jù)報(bào)道，該研究團(tuán)隊(duì)制作了一款0.7英寸的微型OLED顯示器樣機(jī)，這一尺寸和像素分辨率適用于一些可穿戴設(shè)備。該材料可以制作出尺寸不超過3μm的像素，每英寸有2300個(gè)像素，所以非常適合用于生產(chǎn)超高分辨率面板。
該研究團(tuán)隊(duì)從2016年開始就在進(jìn)行與OLED微型顯示器相關(guān)的AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）技術(shù)研究，現(xiàn)在他們的技術(shù)可以起到很多AR設(shè)備制作的平臺(tái)作用。此外，ETRI還具體地評(píng)估了這種新光刻膠材料的性能，并支持參與世界一流的學(xué)術(shù)會(huì)議和展覽。
在該技術(shù)驗(yàn)證完成后，ETRI開始向一些韓國(guó)公司獨(dú)家供應(yīng)這種材料。值得注意的是，這種新型光刻膠材料已經(jīng)成功應(yīng)用于該公司今年所發(fā)布的一款智能手機(jī)的生產(chǎn)。據(jù)報(bào)告預(yù)計(jì)，僅在2021年，這一材料和技術(shù)就能夠帶來超過600億韓元的銷售額。
Nam Sung Cho博士說：“我們與政府、公司和國(guó)家研究機(jī)構(gòu)一起通過國(guó)家項(xiàng)目成功地實(shí)現(xiàn)了這種光刻膠原材料的本地化。我們希望這一成就有助于韓國(guó)保持其在顯示領(lǐng)域的領(lǐng)先地位和在工業(yè)材料、零件和設(shè)備方面的獨(dú)立性。”
ETRI正計(jì)劃進(jìn)行后續(xù)的相關(guān)研究，以開發(fā)出更高分辨率的面板，比如像素分辨率超過3000 PPI。另外，他們也在繼續(xù)討論如何將其開發(fā)的這種微型顯示技術(shù)轉(zhuǎn)讓給相關(guān)公司。
關(guān)于ETRI
韓國(guó)電子通信研究院一直致力于通過發(fā)展超連接的智能基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)來獲得全球技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力，并為國(guó)家的創(chuàng)新增長(zhǎng)提供支持。同時(shí)，以ICT為基礎(chǔ)，ETRI將為營(yíng)造人們可以安心信賴的安全社會(huì)環(huán)境做出貢獻(xiàn)。
展開 微立體光刻3D打印石墨烯氣凝膠，分辨率高達(dá)10微米可以站在花蕊上
三年前，勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）和弗吉尼亞理工大學(xué)的科學(xué)家和工程師開始專注于使用光固化技術(shù)3D打印石墨烯氣凝膠，這種方法稱為微立體光刻投影技術(shù)。
在投影微立體光刻中，紫外光用于將部分層的圖像投影到光敏液體樹脂中，光敏液體樹脂被固化并硬化成圖像的形狀。使用這種方法，研究人員能夠提高3D石墨烯氣凝膠的分辨率，可以達(dá)到大約10微米。
為了創(chuàng)造這些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，研究人員開始使用氧化石墨烯（石墨烯的前體），使片材交聯(lián)形成多孔水凝膠。通過超聲波破碎氧化石墨烯水凝膠并添加光敏丙烯酸酯聚合物，研究人員可以使用投影微立體光刻技術(shù)來創(chuàng)建所需的固體3D結(jié)構(gòu)，其中石墨烯氧化物被捕獲在長(zhǎng)而剛性的丙烯酸酯聚合物鏈中。最后，他們將3D結(jié)構(gòu)放置在爐子中以燒掉聚合物并將物體融合在一起，留下純凈輕質(zhì)的石墨烯氣凝膠。
該項(xiàng)目的主要挑戰(zhàn)之一是提出與微立體光刻工藝兼容的石墨烯氣凝膠樹脂。 Ryan Hensleigh，LLNL的暑期實(shí)習(xí)生，正在攻讀博士學(xué)位。在弗吉尼亞理工大學(xué)的大分子科學(xué)與工程專業(yè)，他表示，在找到合適的組合之前，他在兩年內(nèi)研究了許多化學(xué)混合物。
“與已經(jīng)完成的相比，這是一項(xiàng)重大破，”Hensleigh說道。 “我們可以獲得您想要的任何所需結(jié)構(gòu)。”從石墨烯氣凝膠打印復(fù)雜結(jié)構(gòu)的能力也為許多應(yīng)用打開了大門，這些應(yīng)用可以受益于計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，如航空航天，反應(yīng)堆，海水淡化廠和化學(xué)處理。
“我們已經(jīng)能夠證明你可以制作一個(gè)復(fù)雜的3D石墨烯結(jié)構(gòu)，同時(shí)仍保留其內(nèi)在的主要特性，”鄭說。 “通常當(dāng)你嘗試3D打印石墨烯或放大尺寸時(shí)，你會(huì)失去其機(jī)械性能。”
科學(xué)家和工程師現(xiàn)在正在尋求增加3D打印部件的表面積，并將進(jìn)一步研究以確定精確的參數(shù)以進(jìn)一步優(yōu)化該技術(shù)。
展開 
基于深度學(xué)習(xí)的超分辨率圖像技術(shù)一覽
現(xiàn)有的超分辨率工作主要集中在監(jiān)督學(xué)習(xí)上，然而難以收集不同分辨率的相同場(chǎng)景的圖像，因此通常通過對(duì)HR圖像預(yù)定義退化來獲得SR數(shù)據(jù)集中的LR圖像。為了防止預(yù)定義退化帶來的不利影響，無監(jiān)督的超分辨率成為選擇。在這種情況下，只提供非配對(duì)圖像（HR或LR）用于訓(xùn)練，實(shí)際上得到的模型更可能應(yīng)對(duì)實(shí)際場(chǎng)景中的SR問題。
? 零擊（zero shot）超分辨率
單個(gè)圖像內(nèi)部的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)足以提供超分辨率所需的信息，所以零擊超分辨率（ZSSR）在測(cè)試時(shí)訓(xùn)練小圖像特定的SR網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無監(jiān)督SR，而不是在大數(shù)據(jù)集上訓(xùn)練通用模型。具體來說，核估計(jì)方法直接從單個(gè)測(cè)試圖像估計(jì)退化內(nèi)核，并在測(cè)試圖像上執(zhí)行不同尺度因子的退化來構(gòu)建小數(shù)據(jù)集。然后在該數(shù)據(jù)集上訓(xùn)練超分辨率的小CNN模型用于最終預(yù)測(cè)。
ZSSR利用圖像內(nèi)部特定信息的跨尺度復(fù)現(xiàn)這一特點(diǎn)，對(duì)非理想條件下（非bi-cubic退化核獲得的圖像，受模糊、噪聲和壓縮畸變等影響）更接近現(xiàn)實(shí)世界場(chǎng)景的圖像，比以前的方法性能提高一大截，同時(shí)在理想條件下（bi-cubic插值構(gòu)建的圖像），和以前方法結(jié)果差不多。盡管這樣，由于需要在測(cè)試期間為每個(gè)圖像訓(xùn)練單個(gè)網(wǎng)絡(luò)，使得其測(cè)試時(shí)間遠(yuǎn)比其他SR模型長(zhǎng)。
? 弱監(jiān)督SR
為了在超分辨率中不引入預(yù)退化，弱監(jiān)督學(xué)習(xí)的SR模型，即使用不成對(duì)的LR-HR圖像，是一種方案。一些方法學(xué)習(xí)HR-LR退化模型并用于構(gòu)建訓(xùn)練SR模型的數(shù)據(jù)集，而另外一些方法設(shè)計(jì)周期循環(huán)（cycle-in-cycle）網(wǎng)絡(luò)同時(shí)學(xué)習(xí)LR-HR和HR-LR映射。
由于預(yù)退化是次優(yōu)的，從未配對(duì)的LR-HR數(shù)據(jù)集中學(xué)習(xí)退化是可行的。
展開 我國(guó)成功研制高端超分辨光學(xué)顯微鏡
據(jù)新華社報(bào)道，由中國(guó)科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所承擔(dān)的國(guó)家重大科研裝備研制項(xiàng)目“超分辨顯微光學(xué)核心部件及系統(tǒng)研制”26日在蘇州高新區(qū)通過驗(yàn)收，標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)成功研制出高端超分辨光學(xué)顯微鏡。
驗(yàn)收專家組組長(zhǎng)、中科院高能物理所柴之芳院士認(rèn)為，該項(xiàng)目的成功實(shí)施，改善了我國(guó)高端光學(xué)顯微鏡基本依賴進(jìn)口的狀況，對(duì)滿足我國(guó)前沿基礎(chǔ)研究的定制化需求、提升創(chuàng)新能力，以及推動(dòng)我國(guó)光學(xué)顯微鏡行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)具有重要意義。
在科學(xué)研究中,高/超分辨光學(xué)顯微鏡發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,10納米至100納米尺度的超分辨顯微光學(xué)成像更是取得原創(chuàng)性研究成果的重要手段。超分辨光學(xué)成像(Super-resolution Optical Microscopy)是本世紀(jì)光學(xué)顯微成像領(lǐng)域最重大的突破，打破了光學(xué)顯微鏡的分辨率極限（換言之，超越了光學(xué)顯微鏡的分辨率極限，故被稱為超分辨光學(xué)成像）
歷時(shí)5年攻關(guān),中科院蘇州醫(yī)工所科研人員突破大數(shù)值孔徑物鏡、特種光源、新型納米熒光增強(qiáng)試劑、系統(tǒng)集成與檢測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)；研制出激光掃描共聚焦顯微鏡、雙光子顯微鏡、受激發(fā)射損耗(STED)超分辨顯微鏡、雙光子-STED顯微鏡等高端光學(xué)顯微鏡整機(jī)；建成了高端顯微光學(xué)加工、裝調(diào)、檢測(cè)以及顯微鏡整機(jī)技術(shù)集成工程化平臺(tái)。
據(jù)了解，項(xiàng)目組發(fā)表相關(guān)論文61篇，授權(quán)發(fā)明專利35項(xiàng)，已授權(quán)實(shí)用新型專利56項(xiàng)，培養(yǎng)了一支集光學(xué)、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、軟件、材料等領(lǐng)域的超分辨顯微光學(xué)技術(shù)研發(fā)與工程化開發(fā)團(tuán)隊(duì)，為我國(guó)高端光學(xué)顯微鏡的發(fā)展提供了系統(tǒng)解決方案。中科院蘇州醫(yī)工所所長(zhǎng)唐玉國(guó)介紹,該所研制的超分辨顯微鏡或核心部件已在美國(guó)、德國(guó)、以色列及國(guó)內(nèi)多家研究機(jī)構(gòu)投入使用并取得部分成果。
展開 迄今最高：立體光刻3D打印強(qiáng)度超1GPa的氧化鋁陶瓷
3D打印的多材料陶瓷
能否利用逐層打印工藝制造具有增強(qiáng)機(jī)械性能的多材料結(jié)構(gòu)
立體光刻技術(shù)在陶瓷3D打印領(lǐng)域發(fā)展迅速，尤其是基于該技術(shù)已經(jīng)可以制造出與傳統(tǒng)路線制造的陶瓷相當(dāng)機(jī)械性能的大塊體。適當(dāng)?shù)牟牧象w系，以及定制和優(yōu)化的燒結(jié)曲線一直是陶瓷立體光刻技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。該技術(shù)成功應(yīng)用的一個(gè)例子已在氧化鋁陶瓷中得到證明，其中已測(cè)量出較高的機(jī)械強(qiáng)度和相對(duì)較低的散射。這就提出了一個(gè)問題，能否有可能利用逐層打印工藝來制造具有增強(qiáng)機(jī)械性能的多材料結(jié)構(gòu)。
Lithoz陶瓷立體光刻原理
近年來，許多努力都集中設(shè)計(jì)具有改善強(qiáng)度和韌性的陶瓷結(jié)構(gòu)上，并且在某些情況下基于多材料架構(gòu)的陶瓷確實(shí)增強(qiáng)了可靠性。包含不同材料的層間組合與牢固界面相結(jié)合，可以產(chǎn)生出不同的面內(nèi)殘余應(yīng)力，進(jìn)而可以設(shè)計(jì)出具有高強(qiáng)度或能夠抵抗裂紋擴(kuò)展的新型陶瓷。
展開 浙大：一種全新三維光學(xué)超分辨顯微鏡
近日，浙江大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院劉旭教授和匡翠方教授課題組提出了一種新穎的光學(xué)成像技術(shù)——多角度干涉顯微鏡（MAIM），實(shí)現(xiàn)了對(duì)生物體內(nèi)活細(xì)胞的多色、長(zhǎng)時(shí)程、高速和三維超分辨成像，為微管、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體和細(xì)胞膜等亞細(xì)胞器的生物動(dòng)力學(xué)分析提供了有力的研究工具。這項(xiàng)研究發(fā)表在知名期刊《自然·通訊》上。
研究從諾貝爾獎(jiǎng)開始
沈復(fù)在《浮生六記》中曾寫道，余憶童稚時(shí)，能張目對(duì)日，明察秋毫，見藐小之物必細(xì)察其紋理，故時(shí)有物外之趣。
到了現(xiàn)代社會(huì)，要看清楚微觀世界，人們研究出了顯微鏡。
2014年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給了超分辨熒光顯微技術(shù)的發(fā)明者，這一技術(shù)利用特定的熒光染料實(shí)現(xiàn)光學(xué)的超分辨，突破衍射極限，到達(dá)200納米以下的尺度。科學(xué)家們可以通過光學(xué)顯微鏡，看到細(xì)胞的精細(xì)結(jié)構(gòu)。然而，這項(xiàng)技術(shù)也有自己的弊端，比如對(duì)熒光染料有特殊的擦除或者開關(guān)效應(yīng)要求，或需要獲取成百上千張?jiān)紙D像以重構(gòu)超分辨圖像，因此成像時(shí)間較長(zhǎng)。短則十幾秒，長(zhǎng)則幾十分鐘才能獲得一張超分辨圖像，對(duì)于捕捉活細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)瞬間仍舊困難重重。
與此同時(shí)，現(xiàn)有超分辨顯微還有一個(gè)較大的瓶頸是，在大多數(shù)情況下，成像需要很強(qiáng)的激發(fā)光，這對(duì)細(xì)胞，尤其是活細(xì)胞來說很不友好，常常會(huì)將細(xì)胞殺死。而且強(qiáng)光照射也會(huì)導(dǎo)致熒光分子被快速漂白，無法對(duì)活細(xì)胞進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)程成像。
展開 迄今最高：立體光刻3D打印強(qiáng)度超1GPa的氧化鋁陶瓷
3D打印的多材料陶瓷
能否利用逐層打印工藝制造具有增強(qiáng)機(jī)械性能的多材料結(jié)構(gòu)
立體光刻技術(shù)在陶瓷3D打印領(lǐng)域發(fā)展迅速，尤其是基于該技術(shù)已經(jīng)可以制造出與傳統(tǒng)路線制造的陶瓷相當(dāng)機(jī)械性能的大塊體。適當(dāng)?shù)牟牧象w系，以及定制和優(yōu)化的燒結(jié)曲線一直是陶瓷立體光刻技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。該技術(shù)成功應(yīng)用的一個(gè)例子已在氧化鋁陶瓷中得到證明，其中已測(cè)量出較高的機(jī)械強(qiáng)度和相對(duì)較低的散射。這就提出了一個(gè)問題，能否有可能利用逐層打印工藝來制造具有增強(qiáng)機(jī)械性能的多材料結(jié)構(gòu)。
Lithoz陶瓷立體光刻原理
近年來，許多努力都集中設(shè)計(jì)具有改善強(qiáng)度和韌性的陶瓷結(jié)構(gòu)上，并且在某些情況下基于多材料架構(gòu)的陶瓷確實(shí)增強(qiáng)了可靠性。包含不同材料的層間組合與牢固界面相結(jié)合，可以產(chǎn)生出不同的面內(nèi)殘余應(yīng)力，進(jìn)而可以設(shè)計(jì)出具有高強(qiáng)度或能夠抵抗裂紋擴(kuò)展的新型陶瓷。
展開 普通視頻轉(zhuǎn)高清：10個(gè)基于深度學(xué)習(xí)的超分辨率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
超分辨率是什么？
超分辨率是基于人類視覺系統(tǒng)提出的概念。1981年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)逥avid Hubel、Torsten Wiesel，發(fā)現(xiàn)人類視覺系統(tǒng)的信息處理方式是分層級(jí)的。第一層是原始的數(shù)據(jù)輸入。當(dāng)人看到一個(gè)人臉圖像時(shí)，首先會(huì)先識(shí)別出其中的點(diǎn)、線等邊緣。然后進(jìn)入第二層，會(huì)識(shí)別出圖像中一些基本的組成元素，比如眼睛、耳朵、鼻子。最后，會(huì)生成一個(gè)對(duì)象模型，也就是一張張完整的臉。
而我們?cè)谏疃葘W(xué)習(xí)中的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（如下圖為例），就是模仿了人類視覺系統(tǒng)的處理過程。正因此，計(jì)算機(jī)視覺是深度學(xué)習(xí)最佳的應(yīng)用領(lǐng)域之一。超分辨就是計(jì)算機(jī)視覺中的一個(gè)經(jīng)典應(yīng)用。
超分辨率是通過軟件或硬件方法，提高圖像分辨率的一種方法。它的核心思想，就是用時(shí)間帶寬換取空間分辨率。簡(jiǎn)單來講，就是在我無法得到一張超高分辨率的圖像時(shí)，我可以多拍幾張圖像，然后將這一系列低分辨率的圖像組成一張高分辨的圖像。這個(gè)過程叫超分辨率重建。
為什么超分辨率可以通過多拍幾張圖像，就能提高圖片分辨率呢？
這牽涉到抖動(dòng)。我們經(jīng)常說的拍照防抖動(dòng)，其實(shí)防的是較明顯的抖動(dòng)，但微小的抖動(dòng)始終存在。在拍攝同一場(chǎng)景的每張圖像之間，都有細(xì)微差別，這些微小的抖動(dòng)其實(shí)都包含了這個(gè)場(chǎng)景的額外信息，如果將他們合并，就會(huì)得到一張更為清晰的圖像。
有人可能會(huì)問，我們手機(jī)都能前后置兩千萬，為什么需要超分辨率技術(shù)呢？這種技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景是不是不多？
其實(shí)不是。了解攝影的人都知道。在相同的感光元器件上，拍攝的圖像分辨率越高，在感光元器件上，單個(gè)像素占的面積越小，那會(huì)導(dǎo)致通光率越低，當(dāng)你的像素密度到達(dá)一定程度后，會(huì)帶來大量噪聲，直接影響圖像質(zhì)量。超分辨率就可以解決這種問題。
展開 投入占比超光刻機(jī)，揭秘走在國(guó)產(chǎn)替代前列的刻蝕設(shè)備
2、 為何光刻一家獨(dú)大，刻蝕寡頭壟斷？
一方面，半導(dǎo)體設(shè)備整體市場(chǎng)規(guī)模不大，各類設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模多在幾十億美元，最高的光刻和刻蝕也只到百億美元的規(guī)模；另一方面，半導(dǎo)體設(shè)備屬于技術(shù)門檻極高的行業(yè)，需要較多的技術(shù)積累和持續(xù)的高研發(fā)投入。因此，無論是整個(gè)行業(yè)還是某個(gè)子領(lǐng)域，市場(chǎng)均呈現(xiàn)高度集中。然而我們發(fā)現(xiàn)，同作為主設(shè)備，光刻與刻蝕的競(jìng)爭(zhēng)格局卻不太相同，在光刻領(lǐng)域呈近乎完全壟斷的競(jìng)爭(zhēng)格局，然而在刻蝕領(lǐng)域卻呈現(xiàn)寡頭競(jìng)爭(zhēng)的競(jìng)爭(zhēng)格局，我們認(rèn)為導(dǎo)致這種競(jìng)爭(zhēng)格局的根本原因在于這兩個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)變遷特點(diǎn)不同。
浸潤(rùn)式光刻是干法光刻的替代技術(shù)。光刻技術(shù)限制集成電路制程發(fā)展，晶圓廠為了獲得更高分辨率的光刻機(jī)煞費(fèi)苦心。80 年代，尼康在光刻領(lǐng)域占有壟斷地位，此時(shí)光刻領(lǐng)域以干法光刻為主。2000 年，更高分辨率的浸潤(rùn)式光刻取代了干法光刻，因此阿斯麥也取代了尼康佳能在光刻領(lǐng)域的霸主地位。
ICP 刻蝕并不是 CCP 刻蝕的替代技術(shù)，而是各有所長(zhǎng)，側(cè)重了不同工藝步驟。ICP 技術(shù)是刻蝕底層器件的，CCP 技術(shù)是刻蝕上層線路的。集成電路結(jié)構(gòu)中既有底層器件又有上層線路，ICP 在發(fā)明之初就與 CCP 技術(shù)共存。集成電路的底層器件只有一層，光刻技術(shù)在 20nm 以上可以在底層器件上做到絕對(duì)精確，所以只需要用一次 ICP 工藝，然而集成電路的上層線路卻有幾十層之?dāng)?shù)，需要用到幾十次 CCP 刻蝕，所以 20nm 以前的刻蝕設(shè)備以 CCP 為主，擅長(zhǎng) CCP 刻蝕的應(yīng)用材料一家獨(dú)大。然而 20nm 以下，由于光刻的精度達(dá)到了極限，需要用多重刻蝕+薄膜的技術(shù)在集成電路的底層器件上實(shí)現(xiàn)要求的精度，ICP 在底層器件上的使用次數(shù)一下暴增，這就造成了近年擅長(zhǎng) ICP 刻蝕的泛林半導(dǎo)體超越了應(yīng)用材料，成為刻蝕領(lǐng)域的龍頭。
展開 
加州理工學(xué)院魏璐《自然·通訊》超分辨率無標(biāo)記體積振動(dòng)成像（水凝膠擴(kuò)大成像）
【科研摘要】
高分辨率光學(xué)成像
方面的創(chuàng)新使納米級(jí)生物結(jié)構(gòu)和連接的可視化成為可能。然而，超分辨率熒光技術(shù)，包括面向光學(xué)和基于樣品擴(kuò)展的技術(shù)，在定量和通量方面受到限制，尤其是在組織中熒光團(tuán)的光漂白或淬滅，以及低效率或不均勻的探針傳遞。
最近，
加州理工學(xué)院
魏璐助理教授
團(tuán)隊(duì)
報(bào)告了一種通用的樣本擴(kuò)展振動(dòng)成像策略，稱為
VISTA，用于對(duì)富含蛋白質(zhì)的生物結(jié)構(gòu)進(jìn)行可擴(kuò)展的無標(biāo)記高分辨率詢問，分辨率低至 78 nm。VISTA 通過最佳保留內(nèi)源性蛋白質(zhì)、各向同性樣品膨脹和去除散射脂質(zhì)來獲得不錯(cuò)的 3D 圖像質(zhì)量。沒有探針標(biāo)記相關(guān)的問題，VISTA 提供無偏見
和高通量的組織研究。
通過相關(guān)的
VISTA 和免疫熒光，
團(tuán)隊(duì)
進(jìn)一步驗(yàn)證了 VISTA 的成像特異性，并訓(xùn)練了一個(gè)圖像分割模型，用于對(duì)復(fù)雜小鼠腦組織中的細(xì)胞核、血管、神經(jīng)元細(xì)胞和樹突進(jìn)行無標(biāo)記的多分量和體積預(yù)測(cè)。
因此，VISTA 可以為多功能生物醫(yī)學(xué)研究開辟新的途徑。
相關(guān)論文以題為
Super-resolution label-free volumetric vibrational imaging
發(fā)表在《
N
ature Communciations
》上。
【主圖導(dǎo)讀】
圖
1：擴(kuò)展和蛋白質(zhì)保留樣品的高分辨率無標(biāo)記振動(dòng)成像。
圖
2：細(xì)胞和組織的超分辨率三維 VISTA 成像。
圖
3：在小鼠腦組織上使用熒光標(biāo)記驗(yàn)證 VISTA 成像特征。
展開 光學(xué)3D表面輪廓儀超0.1nm縱向分辨能力，讓顯微形貌分毫畢現(xiàn)
此外，不管是從超光滑到粗糙，還是低反射率到高反射率的物體表面，光學(xué)3D表面輪廓儀都能夠以優(yōu)于納米級(jí)的分辨率，自動(dòng)聚焦測(cè)量工件獲取2D，3D表面粗糙度、輪廓等一百余項(xiàng)參數(shù)。
全透明表面、漫反射表面、鏡面反射表面，可測(cè)反射率：覆蓋近0%~100%的表面反射率。
光學(xué)3D表面輪廓儀具有高精度、高速度和高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，在科學(xué)研究、質(zhì)量控制、表面工程和納米制造等領(lǐng)域中，發(fā)揮著舉足輕重的作用。
.: AIE材料用于STED超分辨生物成像
【背景介紹】
熒光顯微成像技術(shù)因其高分辨力和低侵入性，已成為生物醫(yī)學(xué)研究和診療中重要的觀測(cè)手段。但是，由于光學(xué)衍射極限的存在，傳統(tǒng)的光學(xué)顯微術(shù)的分辨能力在200 nm左右，無法滿足亞細(xì)胞尺度的觀測(cè)需求，而超分辨顯微技術(shù)則打破了技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)了超越光學(xué)衍射極限的分辨能力。STED超分辨顯微術(shù)的發(fā)明者Stefan Hell因這項(xiàng)技術(shù)與PALM超分辨顯微術(shù)的發(fā)明者共同獲得了2014年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，STED顯微術(shù)也因其極高的分辨能力而受到廣泛關(guān)注。
STED超分辨技術(shù)的基本原理如下：一束符合光學(xué)衍射極限的激光作為激發(fā)光，把熒光探針的電子激發(fā)到激發(fā)態(tài)；另一束激光作為擦除光，其光斑經(jīng)過調(diào)制，中心能量很低，形成類似“甜甜圈”的光斑，被激發(fā)光激發(fā)后的熒光探針在被擦除光照射后，將發(fā)生與擦除光波長(zhǎng)相同的受激輻射，只有處于擦除光中心沒有能量的部分會(huì)發(fā)射熒光。如此一來，發(fā)射熒光的半徑是由“甜甜圈”的中心半徑?jīng)Q定的，而不是激發(fā)光的半徑?jīng)Q定的，即小于衍射極限半徑。
但是，STED顯微成像對(duì)熒光探針的要求極為苛刻，首先，熒光材料需要具備很高的受激輻射效率，這樣一來才能獲得較好的“擦除”效果；其次，熒光材料需要極高的光穩(wěn)定性，因?yàn)橐话銇碚f擦除光都是功率很高的激光，如果熒光探針容易被光漂白就無法實(shí)現(xiàn)STED成像；除此之外，熒光材料還需要具備較大的斯托克斯頻移，否則如果擦除光能被熒光材料吸收并發(fā)射熒光，會(huì)極大地影響成像效果。目前上轉(zhuǎn)換材料、量子點(diǎn)和一些有機(jī)染料都被用于STED，但是上轉(zhuǎn)換材料的熒光壽命太長(zhǎng)，使得成像速度很慢，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)生命過程的實(shí)時(shí)觀察；量子點(diǎn)普遍斯托克斯頻移很小，使得成像效果不盡如人意；傳統(tǒng)的有機(jī)染料雖然生物兼容性最好，且靶向性強(qiáng)，但是普遍斯托克斯頻移不大，并且光穩(wěn)定性不好，難以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)。
展開 ：開發(fā)高亮度聚合物點(diǎn)探針實(shí)現(xiàn)三維多色超分辨成像應(yīng)用
近日，南方科技大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系吳長(zhǎng)鋒教授課題組成功開發(fā)了一系列高亮度聚合物點(diǎn)熒光探針，通過熒光探針功能化和擴(kuò)展成像技術(shù)，在普通熒光顯微鏡上可以觀察到精細(xì)的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，分辨率高達(dá)30 nm。相關(guān)成果發(fā)表在材料領(lǐng)域知名期刊Advanced Materials。
超分辨光學(xué)成像因其能夠提供低于衍射極限的分辨率而獲得了2014年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，當(dāng)前超分辨技術(shù)主要分為兩類：基于激發(fā)光調(diào)制的超分辨成像和基于單分子定位的超分辨成像。擴(kuò)展顯微成像采用了截然不同的思路：通過將樣本膨脹擴(kuò)大，使得原本在衍射極限范圍內(nèi)的相鄰分子由于距離變大而變得清晰可辨。該方法不依賴于復(fù)雜的成像系統(tǒng)，用普通共聚焦顯微鏡可以獲得納米級(jí)分辨率，但樣本擴(kuò)展過程中由化學(xué)猝滅及密度稀釋導(dǎo)致的熒光亮度衰減是該方法進(jìn)一步發(fā)展的難題。
針對(duì)這一問題，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了適用多色擴(kuò)展顯微成像的聚合物點(diǎn)熒光探針。相比于商用的熒光染料，聚合物點(diǎn)的熒光標(biāo)記亮度可以提高6倍。由于聚合物點(diǎn)的高亮度標(biāo)記，細(xì)胞骨架微管蛋白的三維空間構(gòu)象、網(wǎng)格蛋白有被小泡以及神經(jīng)元突觸結(jié)構(gòu)等，都能夠在普通熒光顯微鏡上解析出來（圖1a-c）。課題組進(jìn)一步將聚合物點(diǎn)探針、擴(kuò)展成像技術(shù)、和光學(xué)漲落超分辨技術(shù)結(jié)合起來，在普通寬場(chǎng)顯微鏡上實(shí)現(xiàn)了約30 nm的超高分辨率成像，更加真實(shí)地還原出微管蛋白尺寸以及線粒體中空膜結(jié)構(gòu)等細(xì)節(jié)信息（圖1d-j）。這些發(fā)現(xiàn)展示了高亮度聚合物點(diǎn)在生物光學(xué)成像的應(yīng)用潛力。
圖1 三維超分辨擴(kuò)展-光學(xué)漲落聯(lián)合成像解析亞細(xì)胞精細(xì)結(jié)構(gòu)
擴(kuò)展顯微成像的樣本標(biāo)記過程步驟繁瑣、重復(fù)耗時(shí)。
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