华中科大研究生院，华中科大研究生院 陈瑞学
突破！华中大科研团队研发自主可控的计算光刻 OPC 软件
自主可控要一步步来。
华中科技大学（以下简称，华中大）日前披露，华中大刘世元教授团队已成功研发出完全自主可控的OPC软件，未来将助力我国芯片制造业发展。
“没有OPC，即使用了光刻机，也造不出芯片。”刘世元说，OPC软件即“光学邻近校正软件”，是芯片设计工具EDA的一种。光刻是芯片制造中最为关键的一种工艺，通过光刻成像系统，可以将设计好的图形转移到硅片上。随着芯片尺寸不断缩小，硅片上的曝光图形会产生畸变。在90nm甚至180nm以下芯片的光刻制作前，都必须采用一类名为OPC的算法软件进行优化。“没有OPC，所有IC制造厂商将失去将芯片设计转化为芯片产品的能力。”
刘世元是华中大光学与电子信息学院、机械科学与工程学院双聘教授，担任华中大集成电路测量装备研究中心主任，也是光谷实验室集成电路测量检测技术创新中心主任。2002年，他从英国访学归国后不久，就开始专注集成电路计算光刻的基础研究。20年来，刘世元和团队坚持最底层的代码一行行敲、最基础的公式一个个算，终于打造出自主可控的OPC软件算法。目前，软件正在做集成与测试，并到芯片生产厂商进行验证。
OPC—EDA的重要组成部分
OPC是晶圆制造EDA市场中的一个细分市场，其规模达4亿美元。
设计好的集成电路图案需要通过光刻机转印到晶圆上才能完成制作。在深亚微米的半导体制造中，由于光的衍射效应，导致光罩投影至硅片上面的图形有很大的变化，如线宽的变化，转角的圆化，线长的缩短等。为了补偿光学图像失真，业界引入了OPC技术。利用软件和高性能计算，来模拟仿真光刻过程中的光学和化学过程，通过仿真建立精确的计算模型，然后调整图形的边沿不断仿真迭代，直到逼近理想的图形，最终加速工艺研发周期的目标。
OPC 技术复杂，算力要求极高：一款7nm芯片需要高达100层的光罩，每层光罩数据都需要使用EDA工具进行OPC，因此算力要求也极高。同时OPC作为物理、化学、光学、高性能计算的跨学科应用，其工具也非常复杂。
OPC市场主要由ASML旗下的Brion、西门子旗下mentor以及新思科技（Synopsys）三家公司提供。
Brion(ASML)：Brion是一家由华人创办的光学检测公司，在不仅成功地利用“计算光刻”解决了深亚微米和纳米级半导体制造中所面临的各种难题，包括高精度建模、器件设计的检查与修正等，通过与光刻机巨头ASML的技术衔接与创新，极大地扩展了光刻制造的容许度及对应的市场，与ASML一起携手实现半导体制造技术的跨越式发展。2017年ASML收购Brion，与英特尔签订十年的大订单。
Mentor：制造工具套件（Calibre）提供分辨率增强（RET）所需的数据处理的无缝集成，例如相移掩模（PSM），散射条（SB）和光学邻近校正（OPC），以及掩模规则检查，掩模写入器 过程修正和数据格式转换都在一次批量运行中完成。明导的解决方案基于通用的分层数据库和几何处理引擎，提供诸如图层派生，镜像，缩放，旋转，平面化填充以及全局和选择性大小调整等功能。该流程以最重要的掩模写入器格式输出结束，用于亚波长时代的高级掩模制作，例如 MEBES 和可变形光束（VSB）格式，以及 GDSII。在中国大陆市场份额最高。
新思科技：产品为Proteus，功能包括光学邻近校正(OPC)、逆光刻技术 (ILT) 以及IC布局的工艺检查和分析，在台积电中份额较高。
宇微光学完成Pre-A轮融资
刘世元在 2002 年加盟上海微电子装备有限公司 (SMEE)，承担国家 863 重大专项 ——“100nm 光刻机”研制任务，为总体组成员、控制学科负责人。刘世元组建了 SMEE 第一个控制工程实验室，解决了扫描投影光刻机中掩模台、工件台、曝光剂量等同步控制的技术难题。
2020 年 10 月，刘世元成立宇微光学公司。目前，团队除 2 名行政人员外，全部为研发人员，他们来自中国、美国、俄罗斯等不同国家，在相关领域均为顶尖技术专家，30% 以上成员拥有博士学位，具有丰富的行业经验。最终打造出自主可控的 OPC 软件算法。
宇微光学近期宣布完成 Pre-A 轮数千万元融资。本轮融资完成后，宇微光学将进一步加强各核心模块的集成化与软件产品化，同时对各项软件参数进行标定、测试与验证。下一步，宇微光学将加快产品推广步伐，加快进入国内外芯片制造厂商市场，力争成为全球芯片产业链中重要的一环。
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