上海AI实验室联合攻克芯片核心材料光刻胶稳定制备难题

近日，在新一代人工智能国家科技重大专项支持下，上海人工智能实验室（以下简称“上海AI实验室”）联合厦门大学、苏州国家实验室等合作单位，依托“书生”科学大模型Intern-S1与“书生”科学发现平台，成功构建“AI决策+自动化合成”闭环研发体系，实现高纯度、高一致性、高效率的KrF（氟化氪）光刻胶树脂自主创制，打破高端光刻胶树脂制备的国外技术垄断，为我国半导体产业链自主可控迈出关键一步。

光刻胶是芯片制造的核心材料之一，其质量直接影响芯片的性能和成品率，而KrF光刻胶树脂作为决定光刻胶整体性能的核心基础材料，长期以来是我国半导体产业的“卡脖子”环节。据上海AI实验室相关负责人介绍，传统高端树脂材料开发受制于“经验驱动”的试错路径，科研人员需在数以千计的单体配比、聚合体系及反应条件中逐一筛选，研发周期以月为单位，且极易受人为操作误差影响，难以满足集成电路成熟制程对材料批次稳定性的严苛要求，高端技术与市场长期被极少数国外企业垄断，核心制备技术沦为“黑箱”，严重制约我国成熟制程芯片的自主供给。

为破解这一产业困局，联合攻关团队依托“人工智能驱动科学研究”的技术优势，创新研发面向先进光刻胶树脂设计的智能化合成平台，构建起一套“决策—互联—执行—迭代”的全智能研发体系。该体系采用高度模块化并行架构，依托多反应器、多工作站协同布局，实现了从液体精准转移到惰性气氛保护，再到多级自动化后处理的全流程闭环运行，凭借精密三轴伺服控制和全密封加液技术，从源头上规避因人工操作暴露带来的氧气、水汽、金属杂质污染问题。

该研发体系的核心优势的在于实现“干实验（AI决策）—湿实验（物理合成）”的闭环迭代。其中，“书生”科学大模型Intern-S1与优化算法深度耦合形成的决策系统，作为整个体系的“数字大脑”，凭借强大的科学推理能力，可精准生成合成实验方案，锁定树脂合成的“高潜力区域”，实现数据驱动与化学知识的协同，大幅减少无效试错；实验方案经科学智能上下文协议（SCP）转化为自动化平台指令，在物理实验室完成高通量的合成与表征任务；实验产出的分子量、热稳定性（Tg）、金属杂质等关键数据则自动回传AI模型，驱动算法持续优化下一轮方案，实现研发体系的自我进化。

此次技术突破取得多项关键成果：成品树脂的金属杂质含量稳定控制在10ppb（十亿分比浓度）以下，分子量分布（PDI）指标稳定控制在1.3以下，玻璃化转变温度（Tg）大于130℃，充分满足高温光刻过程对树脂耐热性的严苛要求，实现了从“经验主导”向“数据驱动”的研发模式转型。目前，该智能化合成平台已支撑多批次自动化合成与性能验证，批次间一致性得到显着提升，分子量和PDI的批次稳定性达到±10%，有效解决了传统工艺中产品批次间性能差异较大的痛点。

产业转化工作同步推进，厦门恒坤新材料科技股份有限公司依托其在光刻胶配方开发领域的深厚经验，完成了该KrF光刻胶树脂的适配工作，相关产业关键指标均达到预期，后续将进入客户端验证阶段，标志着国产高端KrF光刻胶树脂逐步迈向规模化应用。据悉，厦门恒坤新材料科技股份有限公司长期致力于解决半导体材料“卡脖子”问题，此前已与厦门大学共建联合创新中心，聚焦半导体先进材料研发，推动科研成果从实验室走向产业化。

业内专家表示，此次上海AI实验室联合合作单位取得的突破，不仅打破了海外企业在高端光刻胶树脂领域的技术垄断，让高端光刻胶树脂制备不再依赖国外“黑箱能力”，更开创了AI驱动半导体材料研发的全新范式，为全球芯片材料领域探索出一条可标准化、快速迭代的自主研发路径。未来，该闭环研发体系将进一步拓展应用于光刻胶、电子特气、封装材料等半导体关键材料领域，全面加速我国半导体材料自主创新与产业化进程，筑牢芯片产业链安全根基。

上海AI实验室相关负责人表示，下一步将持续深化与高校、科研机构及企业的协同合作，不断优化“AI决策+自动化合成”研发体系，推动更多半导体核心材料实现技术突破与产业落地，为我国人工智能与半导体产业融合发展提供有力支撑。