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据人民网7月9日报道，大连理工大学的一位本科生彭译锋，竟然凭着一张图纸在家里搭建出纳米级光刻机，还成功光刻出~75微米（75000纳米）的孔径。这则爆款新闻的背后，也揭示出大批优秀的中国科技工作者，正在为了早日造出先进的国产光刻机而刻苦钻研。
光刻是芯片制造环节中最重要的一步，约占芯片制造总时长的40%-50%。其原理简单来说就是利用光学-化学反应原理，将电路图投影到晶圆表面的工艺技术。别小看了这个工艺，光刻机上的一个小零件，其尺寸的调整有时就达百万次以上、数年之久，而一台刻机上这样的零件有上万个。
因此，光刻机一直被业界称为“工业之光”、“半导体工业皇冠上的明珠”；也有人形容它是集合了光学、数学、流体力学、高分子物理与化学、精密仪器、自动化、图像识别等领域顶尖技术的产物；还有人做出这样的论断——光刻机的研发难度超过了原子弹。
中国光刻机发展史：想造造不出、想买买不到
从光刻机的发展史来看，美国早在20世纪50年代就拥有了接触式光刻机，日本的尼康和佳能则在60年代末进入了这个领域，而中国的光刻机工业在70年代后期才刚刚起步。1977年，我国最早的光刻机GK-3型半自动光刻机诞生；1978年开发的GK-4又把加工圆片直径从50毫米提高到75毫米，但这都还只是接触式光刻机，跟美国的差距为20年。
到了1985年，经过中国科技工作者的不懈努力，中国研制出第一台分步投影式光刻机，比国外同行慢了7年。1990年，中科院研制的IOE1010G直接分步重复投影光刻机，工作分辨率1.25微米，已经相当于国外80年代中期水平。
似乎是感受到了中国同行紧紧追赶的压力，美国在1996年7月招集了33个国家，在奥地利签署了《瓦森纳协定》。在这份协定下，中企购买的光刻机必须要等外国同行使用5年后才能入手，华裔工程师也不能到欧美知名半导体公司入职。雪上加霜的是2003年的“汉芯事件”，当时的芯片造假骗取了高达上亿元的科研资金，也让国产芯片的研发道路更加磕磕绊绊。
进入21世纪，国外光刻机技术日新月异，EUV光刻技术成为公认的下一代光刻首选技术，缺少这一技术可能意味着在下一代芯片竞赛中弃权。1984年诞生的荷兰公司ASML在2000年前后开发了EUV光刻机，并在2010年研发出首台EUV光刻机。但是，国内在2000年才刚刚启动了193纳米ArF光刻机项目，EUV光刻机国产化的预期时间点在2030年，国内外的差距达到了30-40年。
如果说芯片产业是中国制造业的短板，光刻机则是短板中的短板，再加上美国等国的技术封锁和垄断，中国光刻机在很长一段时间内都处于“想造造不出、想买买不到”的尴尬境地。
中国光刻机制造的三大难题，中芯国际能否破局？
知己知彼才能百战百胜，中国的光刻机制造想要迎头赶上，需要正视与国外先进水平的差距，也需要面对自身存在的问题。目前来看，制约中国光刻机乃至芯片工业发展的主要有三个难题。
（1）高端光刻机制备工艺落后
据《证券时报》，国内最领先的光刻设备厂商可以满足90nm芯片的生产，并将在2021-2022年交付第一台国产28nm immersion式光刻机。但是，这与当前国际上主流的7nm芯片制备工艺还有不小的差距，台积电和三星都已经进入了5nm工艺，台积电的3nm工艺有望在2022年大规模量产。
（2）芯片行业人才储备不足
光刻机造不出还可以买，但人才是买不来的。有媒体报道称，中国芯片产业的人才缺口已经达到了30万人，当前的人才储备不能完全满足发展的需求。中芯国际的董事长周子学也在7月6日坦言，就集成电路晶圆代工行业而言，中国大陆企业在技术人才方面与业界龙头还存在一定差距。
（3）美国的技术封锁与打压
2018年，美国突然对华为和中兴进行打压，威胁要终端对其的芯片供应；到了2020年，美国又以各种方式施压荷兰政府，阻止ASML将其最先进的EUV光刻机出售给中国企业。早在2018年初，中芯国际就与ASML签下EUV光刻机的采购订单，价值约为1.2亿美元，但直到现在还没有完成交付。
中国企业能否克服这三大难题呢？7月以来，伴随着A股行情的明显走牛，火线回归的中芯国际已打响了“反攻的第一枪”。7月7日，中芯国际在科创板开启申购（预计募集资金超过500亿元），当天A股半导体板块也一度上涨超6%。获得资金大力支持的中芯国际，或成为中国光刻机制造破局的关键，我们能在一穷二白的情况下成功研发出“两弹一星”，也一定可以摘取实现高端光刻机的国产化。 |
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发表于 2020-7-12 01:12:10
