百团百项｜AI加速光刻胶材料设计

光刻胶作为芯片制造的核心材料，其品质直接决定集成电路的性能与良率，这一长期被日美巨头垄断的领域正面临传统“试错式”研发效率低下、周期漫长的瓶颈。在上海市经信委科学智能“百团百项”专项支持下，上海大学张建华、李浩源团队借助人工智能构建了以“数据库—模型池”为核心的先进光刻胶智能系统，实现了从需求解析、分子设计到配方预测的全流程智能化，推动研发从“经验试错”向“理性设计”转变。这一创新有望大幅提升研发效率、降低成本，并通过产学研协同加速高端光刻胶的自主可控，为国产突围开辟新路径。

光刻胶：小材料撬动大产业

如果把芯片比作一座精密的微观城市，那光刻胶就是绘制这座城市“施工蓝图”的神奇颜料。这种看似普通的感光材料，实际上是半导体微纳加工的核心材料，被誉为半导体材料“皇冠上的明珠”——它的品质直接决定集成电路的性能和良率，是实现摩尔定律的关键驱动因素。

光刻胶到底有多重要？不妨打个比方：当我们用手机刷视频、用电脑办公时，这些电子设备的“大脑”——芯片内部，布满了数十亿个纳米级别的晶体管。这些晶体管如何精确地“画”在硅片上？答案就是光刻胶。它像一层薄薄的“感光相纸”，在紫外光或极紫外光照射下发生化学反应，把掩模版上的电路图形一丝不苟地“印”到晶圆表面，精度要求达到纳米级，相当于在一根头发丝上雕刻出数千条平行线。

当前，全球光刻胶领域正处于一个技术飞速发展、市场竞争激烈且国产化需求日益迫切的关键时期。根据中国电子材料行业协会（CEMIA）统计和测算，2024年全球三大领域用光刻胶总体市场规模达到64.28亿美元（不包括OLED用PSPI），同比增长10.18%。然而，全球光刻胶市场长期被东京应化（TOK）、杜邦、JSR、住友化学、信越化学等少数日美巨头高度垄断，其占据了全球半导体光刻胶市场近90%的份额。

制造壁垒：“千变万化的配方魔法”

光刻胶的配方复杂程度堪比中药方剂，而且很难逆向解析。一款成熟的光刻胶产品，需要对成百上千种组分进行精确组合和比例调控，其中任何一个微小变化都可能导致性能下降。更棘手的是，这些配方需要与下游晶圆厂的光刻机和生产条件高度匹配，“专品专用、不可替代”。

AI破局：为光刻胶研发装上“超级大脑”

面对以上难题，传统的“试错式”研发模式已经捉襟见肘——靠人工经验调配配方，效率低、成本高、周期长，无法满足日益增长的先进制造需求。如何破局？一个答案是：让人工智能成为光刻胶研发的“最强搭子”。

上海大学张建华教授和李浩源教授深耕光刻胶领域，在上海市“百团百项”专项支持下，带领团队打造了以“数据库—模型池”为核心的先进半导体光刻胶智能系统。这套体系就像光刻胶材料设计的“机器大脑”，促进实现从“经验试错”到“理性设计”的范式转变。

光刻胶智能系统架构

该智能系统可以实现从用户需求解析、专业知识问答、分子结构生成、分子性质预测到配方性能预测的全流程服务。研发人员用自然语言提出需求，系统会自动调用相关模型并进行分析，给出候选分子结构、推荐配方和预测性能，有助于打破光刻胶设计的知识壁垒。

光刻胶智能系统的用户交互界面

未来展望：构建产业服务体系

该光刻胶智能系统有希望为光刻胶行业提供技术可控、可规模化推广的解决方案，提升光刻胶研发效率，降低研发成本。

未来，本项目将深化产学研协同创新，进一步完善平台功能，拓展在高端光刻胶及相关先进材料领域的应用场景。通过技术研发、平台建设、人才培养与产业应用的深度融合，本项目将促进光刻胶关键技术自主可控和产业发展。

当AI智慧遇上材料科学，国产光刻胶的突围之路，正从这些“智能设计”的创新中，一步步照进现实。