飒· 3551企业⑤ 宇微光学：突破毫厘之间的卡脖子技术

人潮归谷，光谷沃土生机勃发；千帆竞发，企业群落活力激荡。

水大鱼大，且鱼多、鱼欢。谷大人多，且人奇、思巧。

2009年起，光谷实施“3551光谷人才计划”，大力引进海内外人才。在光谷新技术、新产品、新方向的新经济赛道上，总能见到各类3551人才的身影，北大硕士创业研发人工智能气象预报技术；研究火箭系统工程的海归跨界做创业孵化；华科博导投身光源领域造出一流产品...3551人才企业的确就是这么飒。

今日我们将推出“飒· 3551企业”系列报道第五篇——宇微光学：突破毫厘之间的卡脖子技术

制备“万物互联”大脑——高性能芯片的光刻机，可谓比原子弹还稀有。但仅有“器”、没有“技”还不够。

光刻是通过光线将电路图案“印刷”到不足指甲盖大小的晶圆上，这一过程对加工工艺的精度要求达到了纳米级。电路图案的精细度越高，成品芯片的集成度就越高。

如果没有计算光刻OPC软件不断校正“印刷”精度，就有极大可能“看走眼”，一旦精度差之毫厘，生产出的芯片轻则性能达不到设计指标，重则直接变为工业废品。

在光谷，就有这样一群“校正师”，保障这一在晶圆上刻画超大规模电路的“微雕”事业，拥有绝佳“眼力”。

企业墙展示

“明光生二极，解麦克斯韦，穷究浩宇；

看像成三维，算霍普金森，不舍毫微。”

在其创立的宇微光学软件有限公司（以下简称“宇微光学”），墙上有华中科技大学教授刘世元自创的“藏尾对联”。

麦克斯韦方程组阐释了电与磁——这一对宇宙间最深刻的作用力之间的联系，并将电场和磁场统一了起来；而霍普金森成像公式，是部分相干成像最高效的计算公式，特别适合于掩模优化的光刻成像建模计算。

对联中有他专注的两个人类科技前沿——电磁与光刻，尤其是后者，成为他当下创业主赛道。

刘世元（左一）与团队在工作中

致广大而尽精微——刘世元说，抬头望浩瀚宇宙，也要低头谋一域精益求精，而光刻领域正是承载人类跨域式科技发展的关键“微粒”。

为此，他坐热“冷板凳”、十年磨一剑，一出手，剑锋犀利。

光刻机是制造芯片的最核心装备，制造难度极大，被誉为世界上最精密的工具，而在20多年前，在缺芯少魂的担忧下，中国喊出了“砸锅卖铁也要研制芯片”的口号。

在政策的鼓励下，中国半导体产业出现了海归创业和自主发展的热潮，当2002年光刻机被列入国家863重大科技攻关计划时，上海微电子装备有限公司应运而生并承担了主要的攻坚克难任务。

彼时，荷兰阿斯麦尔（ASML）已经成立18年了，距离1997年开启EUV光刻机研发也已经过去了5年。

一批精兵强将被集结，要缩短距离奋力赶超。

从英国访学归国后不久的刘世元，在学院派遣下，作为最早的几个技术骨干之一，加盟上海微电子装备有限公司，成为“100nm光刻机”研制任务总体组成员、控制学科负责人，并带出80多人团队，他们中不少人成长为国内首屈一指的光刻机系统专家。

工作中的刘世元

通过3年多的奋斗，他组建了上海微电子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。

这为日后我国600系列光刻机问世、掌握90nm-250nm关键层和非关键层的光刻工艺等突破，打下了基础。

2005年回到母校华中科技大学后，刘世元将IC纳米制造的计算光刻与计算测量，作为主攻方向。十多年来，他和团队在该领域的基础理论与技术创新上做了许多工作，相继获得国内外学术界和产业界同行的重视和认可。

当湖北省组建跨学科领域协同创新的综合性科研平台光谷实验室时，已担任华中科技大学集成电路测量装备研究中心主任的刘世元，从国家和湖北经济社会发展的重大战略需求出发，领衔光谷实验室集成电路测量检测技术创新中心。

“无论是把论文写在祖国大地上、还是通过创业实现核心技术产业化，个人的发展要紧跟时代命脉，要始终瞄准解决国家迫切需要解决的‘卡脖子’难题。”刘世元介绍，继在“计算测量”领域获批科技部首批国家重大科学仪器专项并创立企业解决“卡脖子”难题后，2020年，他二次创业，创立宇微光学，开始迈向“计算光刻”领域。

宇微光学企业员工正在工作中

刘世元介绍，光刻机是IC制造中最为核心的制造装备，其目的是通过其成像系统将掩模图形不失真地转移到硅片上。随着IC器件关键尺寸达到照明光源半波长以下时，硅片上曝光图形将产生畸变，从而必须引入光学临近校正(OPC)技术，以实现掩模图形的优化设计。

有人曾开玩笑说，纳米级别的微加工工艺，就仿佛一架3马赫速度飞行的战斗机准确打击一个0.0025毫米的目标，“瞄准”难度可见一斑。而刘世元团队自主研发的全国产OPC技术及软件，正是要解决这种“瞄准”能力。

最难的时候，团队在100多平米办公区初创，并急速招兵买马，集结并培育研发人员。迄今，该团队已成长为由海内外高端人才组成的国际化战队，博士占比接近四成。

宇微光学

刘世元介绍，OPC 已不再是单纯的数据处理，而是综合考虑物理、化学、光学、数学、高性能计算、以及生产与制造工艺方面的跨学科应用，“仅光学成像设备就涉及电磁波、微纳米结构相互作用等物理光学；再如，最终，数据量会以T级计，成像上万个CPU计算机核非常考量算法的效率”。

目前，该软件主要掌握在少数海外巨头手中。不光硬件买不来，软件同样讨不来。

宇微光学创始人刘世元

作为技术带头人，刘世元确定自主技术路线、搭建算法软件平台，趟出一条拥有全国产自主知识产权的技术道路。

岁末年初，华中科技大学披露，刘世元团队已成功研发全国产、自主可控的计算光刻OPC软件，填补国内空白。目前正在做集成与测试，并到芯片生产厂商做验证，今年还将继续升级完善，实现订单突破。

刚传来好消息，这一成果，已入选2022年中国光学领域十大社会影响力事件，在中国光学领域高“光”时刻中永恒定格。

宇微光学  ✦

 YU WEI

宇微光学依托华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室、武汉光电国家研究中心等国家级平台在集成电路制造领域十余年深耕取得的重要成果，致力于光刻掩模优化设计技术与软件（OPC软件）的自主开发，保障我国IC制造厂商持续将芯片设计转化为芯片产品的能力。

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