深度學習經過15年的發展現已應用於：科學研究、基因測序
、油氣勘探

、氣象預測等各個領域，在高性能計算HPC的加持下，與大數據、模擬仿真、人工智能AI等技術逐步與深度計算融合。

技術背景

光刻技術是用於製造超大規模集成電路的核心技術之一。現代集成電路製造業基本按照摩爾定律在不斷發展

，芯片的特征尺寸(CriticalDimension
，簡稱CD)不斷縮小，光刻技術也經曆了從g線光刻
、i線光刻
、深紫外(Deep Ultraviolet，簡稱DUV)光刻到極紫外(ExtremeUltraviolet
，簡稱EUV)光刻的發展曆程。在不同的光刻技術節點中
，可能需要采用不同的光刻係統進行集成電路製造。

投影式光刻技術由於其分辨率高
，不玷汙掩模版，重複性好的特點
，被廣泛地應用於目前的超大規模集成電路量產過程中。在采用193nm光源波長的DUV光刻技術和采用13 .5nm的EUV光guang刻ke技ji術shu中zhong，光guang刻ke係xi統tong利li用yong光guang源yuan照zhao射she透tou射she式shi或huo反fan射she式shi掩yan模mo，隨sui後hou光guang線xian通tong過guo透tou射she式shi或huo反fan射she式shi的de投tou影ying物wu鏡jing將jiang掩yan模mo上shang的de集ji成cheng電dian路lu版ban圖tu複fu刻ke在zai表biao層ceng塗tu有you光guang刻ke膠jiao的de矽gui片pian上shang。為wei了le提ti高gao光guang刻ke係xi統tong的de成cheng像xiang性xing能neng，近jin年nian來lai已yi經jing開kai發fa出chu來lai多duo種zhong新xin的de光guang刻ke分fen辨bian率lv增zeng強qiang技ji術shu(ResolutionEnhancementTechnique，簡稱RET)，如相移掩膜(Phase ShiftingMask)技術、離軸照明(Off-axis Illumination)技術
、光學鄰近效應校正(Optical Proximity Correction，簡稱OPC)技術、駐波效應校正(Stand WaveCorrection)技術等，其中OPC是一種重要的計算光刻技術。它通過優化掩模圖形調製掩模的衍射近場和遠場
，從而補償由衍射和幹涉效應。

基於現有深度學習技術梯度的OPC優化算法通過梯度迭代算法，優化掩模各個像素點的透過率(對於DUV光刻係統而言)或反射率(對於EUV光刻係統而言)
，需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)大(da)量(liang)的(de)循(xun)環(huan)迭(die)代(dai)才(cai)能(neng)獲(huo)得(de)較(jiao)為(wei)理(li)想(xiang)的(de)優(you)化(hua)結(jie)果(guo)。同(tong)時(shi)還(hai)需(xu)要(yao)對(dui)每(mei)次(ci)迭(die)代(dai)後(hou)的(de)掩(yan)模(mo)圖(tu)形(xing)進(jin)行(xing)光(guang)刻(ke)成(cheng)像(xiang)，並(bing)計(ji)算(suan)代(dai)價(jia)函(han)數(shu)對(dui)掩(yan)模(mo)變(bian)量(liang)的(de)梯(ti)度(du)
，從(cong)而(er)導(dao)致(zhi)該(gai)算(suan)法(fa)的(de)計(ji)算(suan)複(fu)雜(za)度(du)很(hen)高(gao)
、計算量大。此外，由於光刻係統成像模型的非線性特性，現有的梯度算法很容易陷入OPC優化問題的局部最優解，並不能準確得到全局最優解，導致收斂誤差較大
，影響光刻係統的成像質量。為了進一步提高OPCsuanfadejisuanxiaolv，yanjiurenyuanzhenduixiangganchengxiangguangkexitongtichulejiyujuanjishenjingwangluodejisuanguangkefangfa。danshidaduoshushijideguangkexitongjuncaiyongbufenxiangganzhaoming，yincixianzhileshangshujishudeyingyongfanchou。

光學光刻技術

guangkeshijichengdianluzuizhongyaodejiagonggongyi，tadezuoyongrutongjingongchejiandechechuangxiangtong。zaizhenggexinpianzhizaoguochengzhong，jihumeiyidaogongxudoulibukaiguangke。guangkeyeshixinpianzhizaozhongzuiguanjiandejishu，zhanxinpianzhizaochengbende35%以上。在科技和社會發展的今天
，光刻機技術的增長直接關係到大型計算機等高科技領域的運行。

guangkejishuyuwomendeshenghuoxixixiangguan。womenyongdeshouji

，diannaodenggezhonggeyangdedianzichanpin

，limiandexinpianzhizuolibukaiguangkejishu。dangjinshijieshiyigexinxishehui，gezhongxinxizaishijieshangliudong。erguangkejishushiweilebaozhengxinxizaitidezhizao。tazaishehuishangyongyoubuketidaidezuoyong。

光guang學xue光guang刻ke是shi通tong過guo光guang的de照zhao射she的de投tou影ying方fang法fa
，將jiang掩yan模mo上shang的de大da規gui模mo集ji成cheng電dian路lu器qi件jian的de結jie構gou圖tu形xing畫hua在zai塗tu有you光guang刻ke膠jiao的de矽gui片pian上shang。通tong過guo光guang的de照zhao射she

，光guang刻ke膠jiao的de成cheng分fen發fa生sheng化hua學xue反fan應ying，從cong而er產chan生sheng電dian路lu圖tu。限xian製zhi成cheng品pin的de最zui小xiao尺chi寸cun直zhi接jie關guan係xi到dao光guang刻ke係xi統tong能neng夠gou獲huo得de的de分fen辨bian率lv，減jian少shao照zhao射she光guang源yuan的de波bo長chang是shi提ti高gao分fen辨bian率lv最zui有you效xiao的de途tu徑jing。為wei此ci，開kai發fa新xin型xing的de短duan波bo長chang光guang源yuan光guang刻ke機ji一yi直zhi是shi各ge國guo的de研yan究jiu熱re點dian。

計算光刻的深度學習方法的流程圖

基於光刻係統的成像模型，構建梯度迭代算法中的掩模圖形更新公式
；展開梯度迭代算法的迭代過程
，截取前K步迭代，將每一步迭代過程作為一層，創建K層的前向卷積神經網絡，稱為基於模型的卷積神經網絡MCNN，將MCNN作為編碼器
；MCNN的輸入為理想電路版圖
，輸出為對應的OPC掩模圖形；MCNN中上一層的輸出作為下一層的輸入
；基於光刻膠模型，構建與MCNN相對應的解碼器；將MCNN的輸出與解碼器的輸入相連

；解碼器的輸入為OPC掩模圖形，輸出為OPC掩模圖形在晶片處所成的像；對MCNN進行如下訓練：收集電路版圖結構，作為訓練樣本集，輸入MCNN

，采用反向傳播算法優化MCNN中的各項參數
，使得MCNN的輸入與解碼器的輸出之間的誤差最小化
；訓練結束後

，將解碼器與MCNN分離，將任意其他的理想電路版圖輸入訓練後的MCNN，輸出即為該電路版圖所應對的掩模圖形。

                          結構示意圖和解碼器示意圖

ciwai，genjuguangdeganshetexing，liyonggezhongboqianjishuyouhuagongyicanshuyeshitigaofenbianlvdezhongyaoshouduan。zhexiejishushiliyongdiancililunjieheguangkeshijianduipuguangchengxiangjinxingshenrufenxidetupo。youyixiangyanmo
、離軸照明技術、鄰近效應校正等等。使用這些技術
，可以在當前的技術水平下獲得更高分辨率的光刻圖案。

20世紀70-80年代，光刻設備主要采用普通光源和汞燈作為曝光光源
，其特征尺寸在微米級以上。20世紀90年代以來，為了適應IC集成度逐步提高的要求，相繼出現了g譜線、h譜線、I譜線光源以及KrF、ArF等準分子激光光源。目前光學光刻技術發展方向主要是縮短曝光光源的波長，增加數值孔徑
，改善曝光方式。

電子束光刻技術

電(dian)子(zi)束(shu)光(guang)刻(ke)是(shi)微(wei)型(xing)技(ji)術(shu)加(jia)工(gong)發(fa)展(zhan)的(de)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)
，在(zai)納(na)米(mi)製(zhi)造(zao)領(ling)域(yu)具(ju)有(you)不(bu)可(ke)替(ti)代(dai)的(de)作(zuo)用(yong)。電(dian)子(zi)束(shu)光(guang)刻(ke)主(zhu)要(yao)用(yong)於(yu)刻(ke)畫(hua)微(wei)小(xiao)的(de)電(dian)路(lu)圖(tu)
，通(tong)常(chang)以(yi)納(na)米(mi)為(wei)單(dan)位(wei)。電(dian)子(zi)束(shu)光(guang)刻(ke)不(bu)需(xu)要(yao)掩(yan)模(mo)，直(zhi)接(jie)將(jiang)會(hui)聚(ju)的(de)電(dian)子(zi)束(shu)斑(ban)打(da)在(zai)表(biao)麵(mian)塗(tu)有(you)光(guang)刻(ke)膠(jiao)的(de)襯(chen)底(di)上(shang)。

為了將電子束光刻技術應用於納米尺度微小結構的加工和集成電路的光刻，必須解決幾個關鍵技術問題:電子束高精度掃描成像曝光效率低；電子在抗蝕劑和基片中的散射和背射現象引起的鄰近效應
；實現納米尺度加工中的電子抗蝕劑、電子束曝光、顯影和刻蝕等工藝技術問題。

實踐證明
，應用電子束鄰近校正技術、電子束曝光與光學曝光係統匹配
、混(hun)合(he)光(guang)刻(ke)技(ji)術(shu)和(he)抗(kang)蝕(shi)劑(ji)曝(pu)光(guang)工(gong)藝(yi)優(you)化(hua)技(ji)術(shu)是(shi)提(ti)高(gao)電(dian)子(zi)束(shu)光(guang)刻(ke)係(xi)統(tong)實(shi)際(ji)光(guang)刻(ke)分(fen)辨(bian)率(lv)的(de)非(fei)常(chang)有(you)效(xiao)的(de)途(tu)徑(jing)。電(dian)子(zi)束(shu)光(guang)刻(ke)最(zui)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)金(jin)屬(shu)化(hua)剝(bo)離(li)。第(di)一(yi)步(bu)是(shi)掃(sao)描(miao)光(guang)刻(ke)膠(jiao)表(biao)麵(mian)所(suo)需(xu)的(de)圖(tu)案(an)。第(di)二(er)部(bu)是(shi)將(jiang)曝(pu)光(guang)的(de)圖(tu)形(xing)進(jin)行(xing)顯(xian)影(ying)，去(qu)除(chu)未(wei)曝(pu)光(guang)的(de)部(bu)分(fen)。第(di)三(san)部(bu)在(zai)形(xing)成(cheng)的(de)圖(tu)形(xing)上(shang)沉(chen)澱(dian)金(jin)屬(shu)

，第(di)四(si)部(bu)將(jiang)光(guang)刻(ke)膠(jiao)去(qu)除(chu)，在(zai)金(jin)屬(shu)剝(bo)離(li)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)，關(guan)鍵(jian)在(zai)於(yu)光(guang)刻(ke)工(gong)藝(yi)的(de)膠(jiao)型(xing)控(kong)製(zhi)。最(zui)好(hao)使(shi)用(yong)厚(hou)膠(jiao)，有(you)利(li)於(yu)膠(jiao)水(shui)的(de)滲(shen)透(tou)
，形(xing)成(cheng)清(qing)晰(xi)的(de)形(xing)狀(zhuang)。

超透鏡：下一代光學革命

kepuzuojiapengtianfanglaoshishuo
，chaotoujingjishudefazhanrangtaganchuzuishendejiushi，jiechudechuangxinwangwangshiqianyanjishuxianghujiaochadechengguo。chaotoujingzhezhongdaguimodenamijilitijiegou，bixuyaotongguoxinpianjiagongzhongyizhongjiaozuo“電子束光刻”的前沿工藝，才能製造出來。如今
，在深度學習技術的加持之下，又進一步在拍攝效果上實現了大幅度的突破。

近日，光刻機巨頭阿斯麥透露，他們正在研發新一代光刻機，預計2025年實現量產。與目前最先進的極紫外光刻機相比，新一代光刻機的主要改進在於更先進的光學設計。比如將原來的0.33光圈鏡頭換成更銳利的0.55光圈鏡頭
，實現更高的分辨率
，可以減少1.7倍的芯片特征
，增加2.9beidexinpianmidu。zhegejutidejishuyuanlijiubuzhankaile
，dancongzheliwomenkeyizhidao，guangkejijishudexianjinxingyouxiangdangyibufenshangqujueyuguangxuejishudexianjinxing。

我們知道，差不多20年nian前qian
，攝she影ying技ji術shu發fa生sheng了le一yi場chang重zhong大da革ge命ming
，那na就jiu是shi數shu碼ma相xiang機ji逐zhu漸jian取qu代dai了le膠jiao片pian相xiang機ji。但dan是shi，相xiang機ji裏li還hai有you一yi類lei重zhong要yao器qi件jian，幾ji百bai年nian來lai本ben質zhi上shang沒mei有you變bian過guo——光學鏡片。今天的手機、相機和光刻機鏡片在原理上類似於400年前伽利略觀察太空的望遠鏡的鏡片。

彭老師告訴我們，攝影技術的第二次大革命即將發生，它將發生在幾百年不變的光學鏡頭領域。掀起這項革命性的新技術被稱為“超透鏡”。

11月29日
，普林斯頓大學的研究人員在《自然通訊》上發表了一組用超透鏡拍攝的照片。這種超透鏡的直徑隻有大約1毫米，大約一粒鹽的大小。

2011年nian
，美mei國guo哈ha佛fo大da學xue的de卡ka帕pa索suo教jiao授shou針zhen對dui透tou鏡jing係xi統tong越yue來lai越yue重zhong的de問wen題ti提ti出chu了le新xin的de思si路lu。他ta發fa現xian，不bu用yong透tou鏡jing
，利li用yong一yi種zhong非fei常chang精jing細xi的de平ping麵mian結jie構gou
，也ye可ke以yi實shi現xian偏pian折zhe光guang線xian的de效xiao果guo。這zhe就jiu是shi超chao透tou鏡jing的de由you來lai。

chaotoujingshipingmiande，jiuxiangxinpianyiyang。fangdakanjiuhuifaxianshangmianzhengqipailiezhejibaiwangechicunzhiyoujibainamidexiweijiegou。zhexiexiweijiegoudedaxiaoyukejianguangdebochangxiangsi。dangguangzaichuanboguochengzhongyudaozhexiejiegoushi
，huifashengyixieyixiangbudaodebianhua。liru，youdeguangxianhuijuliediguaiwan，youdenezehuijingzhitongguo。lilunshang
，ruguozhexiexiweijiegoubeijingquedishejihepailie
，yigebianpingde“玻璃片”就可以用來實現各種透鏡的功能。好好想想如果能夠用一個鹽粒大小的超透鏡來拍照，有誰還會使用笨重的傳統鏡頭呢

？

然ran而er，目mu前qian超chao透tou鏡jing技ji術shu仍reng然ran麵mian臨lin許xu多duo挑tiao戰zhan，舉ju兩liang個ge明ming顯xian的de例li子zi。比bi如ru用yong超chao透tou鏡jing很hen難nan拍pai攝she彩cai色se照zhao片pian。這zhe是shi因yin為wei不bu同tong顏yan色se的de光guang具ju有you不bu同tong的de波bo長chang，並bing且qie在zai通tong過guo超chao透tou鏡jing的de細xi微wei結jie構gou之zhi後hou，偏pian折zhe的de程cheng度du不bu同tong。再zai比bi如ru細xi微wei結jie構gou的de設she計ji也ye很hen困kun難nan。試shi想xiang一yi下xia，對dui數shu以yi百bai萬wan計ji的de細xi微wei結jie構gou
，要yao精jing確que地di找zhao到dao每mei個ge結jie構gou的de最zui優you形xing狀zhuang和he尺chi寸cun，背bei後hou的de計ji算suan量liang太tai大da，所suo以yi隻zhi能neng用yong一yi些xie簡jian化hua的de設she計ji方fang案an。

普林斯頓大學研究人員用超透鏡拍攝的照片可以與傳統鏡頭拍攝的相媲美。他們是怎麼做到的？這是本次研究中非常重要的創新——將深度學習引入到超鏡頭的圖像處理中。剛才提到的超透鏡的很多“先天缺陷“，以及加工過程中可能出現的後天瑕疵，都可以通過深度學習進行建模和矯正。

jutilaishuo，jiushirangchaotoujingpaishexianyoudetupian
，ranhoujiangpaishedetupianyuyuanshitupianjinxingbijiao，ranhoujiukeyizhaodaoyigehanshulaidingliangmiaoshuzhegechaotoujingdequexianhuozheshuo“特征”。然ran後hou
，用yong這zhe個ge超chao鏡jing頭tou拍pai攝she其qi他ta東dong西xi的de時shi候hou，就jiu可ke以yi用yong這zhe個ge函han數shu對dui圖tu片pian進jin行xing反fan方fang向xiang校xiao正zheng畫hua麵mian，從cong而er得de到dao高gao質zhi量liang的de照zhao片pian。強qiang調tiao一yi下xia，這zhe種zhong校xiao正zheng方fang法fa不bu同tong於yu一yi些xie用yongAI填充圖片細節的算法。AI填充可以看作是一種“腦補”，這種函數就是“還原”。

為了解決傳統分散化的基礎設施部署模式存在的問題，大數據一體機應運而生。作為麵向大數據存儲、處理、展現全環節
、軟ruan硬ying一yi體ti化hua的de方fang案an型xing產chan品pin
，大da數shu據ju一yi體ti機ji實shi現xian了le軟ruan硬ying件jian的de預yu集ji成cheng與yu預yu優you化hua，解jie決jue了le原yuan有you架jia構gou的de擴kuo展zhan瓶ping頸jing和he新xin技ji術shu條tiao件jian下xia的de客ke戶hu應ying用yong門men檻kan
，可ke以yi快kuai速su滿man足zu深shen度du學xue習xi等deng行xing業ye用yong戶hu對dui於yu人ren工gong智zhi能neng等deng高gao負fu載zai應ying用yong的de性xing能neng需xu求qiu
，降jiang低di係xi統tong部bu署shu的de複fu雜za性xing和he TCO，提升交付靈活性。

藍海大腦的深度學習一體機，通過框架平台
、基礎係統、算力支撐以及液冷GPU服務器對圖片經過深度學習一體機進行鑒別與輸出結果，大大的節省了人力物力及時間成本。