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从“造不如买”到集中力量攻坚,中国离7nm光刻机还有多远?

从“造不如买”到集中力量攻坚,中国离7nm光刻机还有多远?

文 | 华商韬略 付磊

时代在发展,科技在进步,如果说科技是一个国家强盛的根基,那么半导体芯片的制造则代表着人类科技的发展水平,而光刻机则是芯片制造中必不可少的一部分。

如今,我国能够生产的光刻机是第四代的ArFDE 90nm制程,然而世界上最先进的光刻机生产企业ASML已经可以做到生产EVU的7nm制程量产。因此我国的光刻机技术水平仍然需要不断努力突破,才能弥补这个差距。

【中国光刻机的三次“突破”】

在1952年,我国步入计算机科研,国家也正式成立了计算机科研小组,而此时的中国相对于外国来讲,GDP仍然差距较大。

直到1956年,我国正式开始重视半导体产业,并且成功研制出第一只晶体三极管,从此中国进入半导体的新纪元,然而此时相对世界上第一只三极管的诞生已经过去了长达9年的时间。

伴随着晶体管的研发成功,我国相关的科研进度也飞速加快,然而“天公不作美”,尽管我国努力在向着光刻机制造产业前进,但仍然困难重重。

1961年,美国GCA公司成功制造出第一台接触式光刻机,再加上新中国建立初期,美国、英国等17个国家就成立了国际巴黎统筹委员会,主要是为了限制成员国向发展中国家出口物资和高新技术,中国也在封禁的行列之中。

而光刻机,也被该委员会列为尖端科技产品,对于中国实施禁运,此时的中国也正式遭遇第一次“高科技卡脖”。

基础实力差,加上外国这样的“绊脚石”,让中国不得不主张自行研发。

1977年,历经10年之久的中国经过自己的不懈努力,上海光学机械厂成功制造出JKG-3型接触式半自动光刻机。

这也代表着此时的中国半导体产业正在紧跟外国的科技发展步伐,然而距离美国制造出的光刻机已经相差近二十年,并且就在同年,美国再次推出了真正的自动化光刻机。

后来的中国通过老一辈的科研工作者努力,正在一切向着前进的方向发展,然而本以为将会顺利发展、步入快车道的中国光科技产业,在1984年遭遇了“中断”。

伴随着日后光刻机市场霸主ASML的诞生而打破,并且随着中国重视重心逐步趋向于其他行业,中国在80年代底,开始主张“造不如买”的政策。使得自身的科研进度逐步减缓,以至于中国的集成电路在科研、教育等方面出现脱节,自主研发的道路越走越窄。

取而代之的是数以万千的廉价劳动力,尽管后来尽力去跟进研发,但由于自身发展原因加上大环境影响,导致曾经辉煌一时的半导体盛景已然成为“泡沫”。这也代表着中国由于自身原因遭遇第二次“卡脖”

历时20年之久,中国光刻机技术一直卡在193nm无法突破,中国随着发展也逐渐认识到半导体产业的重要性,开始探讨突破193nm的方法。而此时的ASML却已经开始了EUV光刻机的研发工作,并且成功在2010年正式研发出第一台EVU原型机。

此时的中国就已经意识到了其重要性,快速向半导体产业进军。恰巧2000年的中国,正是大量爱国人士回国创业的时代,他们带着外国的先进知识和经验,进一步促使中国半导体的产业得到光速发展。

2007年,上海微电子宣布研制出90nm的分布式投影光刻机,但由于大多数元器件来自国外,西方国家再次禁运,导致无法量产。后来国家为了解决这一难题,除了抓紧整机制造,还开始扶持一系列配套产业链的发展,在不懈努力下,光刻机产业也成功在2016年实现90nm的光刻机量产。

同年,中国的清华大学团队和华卓精科成功研发了光刻机双工作台系统样机,至此中国光刻机技术水平达到除ASML外的“外国”同步水平。

然而就在2019年,美国突然宣布对华为实施制裁,并且将制裁范围从芯片扩展至其他更多的领域,光刻机对华销售也在其中。而此时的中国,小于5nm的芯片晶圆只能依靠ASML的EVU光刻机生产,迫于美国的压力,荷兰只能妥协,中国因此迎来光刻机发展的第三次“卡脖”。

虽然迫于美国的压力,荷兰无法向中国出售先进制程的光刻机,但庞大的中国市场,让ASML无法拒绝其诱惑力,数据统计显示,在2022年第一季度,ASML共交付62台光刻机,其中21台DUV都成功销往中国。

【“求人”不如“求己”】

回顾中国的半导体行业,光刻机的技术发展历程可谓是曲曲折折,但这也无时无刻在警醒着中国,不能长期靠“外来力量”,究其根本还是要靠自己。


注:图片来自仪器信息网

然而自主研发光刻机并非想象中那么简单。据数据显示,制造一台光刻机的精密零件需求为数万颗,而世界目前最先进的极紫外EVU光刻机则需要零件多达十多万颗。

如此多的数目以及极其精密的数据要求,就成为了光刻机最根本的需求基础,因此传统的制造基础便成为了光刻机技术突破的基础产业要求之一。

其次,就算拥有了精密的零件制造业基础,在光学系统、组装技术等知识、技术等方面也是如今光刻机技术突破的一大难题,因为这一系列的技术知识关乎着一个光刻机能否正常运行以及生产和产出。

虽然中国随着近代发展,新兴产业在大量扩展,但是基层技术知识与创新理念却并未进行细耕,也就导致中国的光刻机技术出现一定的差距,这也就成为了目前中国光刻机技术想要进一步突破的关键。

现如今中国无论从技术还是政策,全方面支持鼓励科研发展,无论从基础还是知识理念,一系列的相关产业链正在逐步完善,总之,中国的光刻机技术能否取得进一步突破的问题,相信时间会给出答案。

【参考资料】

1.《为了国家需要多次“转行”,他造出我国第一台光刻机!》科技日报

2.《为什么半导体行业值得投资?》嘉实基金

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