國內(nèi)光刻機產(chǎn)業(yè)鏈：星星之火，可以燎原

“星星之火，可以燎原?，F(xiàn)在雖只有一點小小的力量，但它的發(fā)展會是很快的?！?span style="text-indent:2em;">—— 《毛澤東選集》第一卷

2001年2月27日，中科院院士、北大微電子研究院院長王陽元在中南海作了一場報告，分析我國發(fā)展微電子和集成電路產(chǎn)業(yè)的必要性、緊迫性、措施和建議。這次報告讓與會者對半導體的戰(zhàn)略地位有了進一步理解。

當時主持會議的國務院副總理在聽取報告后，隨即指出：集成電路是電子產(chǎn)品的“心臟”，是信息產(chǎn)業(yè)的核心基礎，因此必須大力發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)。無疑，這一結(jié)論給國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來了舉足輕重的動力。

1975年，王陽元主持研制成功國內(nèi)第一塊三種類型的1024位MOS

動態(tài)隨機存儲器 。

2002年，光刻機被正式列入“863重大科技攻關計劃”。隨后，在科技部和上海市政府牽頭下，國內(nèi)多家科技企業(yè)共同組建了上海微電子，以承擔攻堅項目任務。其中重點研發(fā)的是100nm步進式掃描投影光刻機。

大任降于誰？時任上海電氣總公司執(zhí)行副總裁賀榮明挑起擔子，任上海微電子總經(jīng)理。公司剛成立不久，他就躊躇滿志的帶著技術(shù)團隊去歐洲、美國等地開展技術(shù)合作。但沒想到是，對方卻幾乎都把他當“國際騙子”。

在賀榮明提出“中國人也要做光刻機”時，外國專家的眼神里充滿了詫異和不信任，而且多多少少帶著對中國科技人員的不屑和蔑視，一名德國工程師甚至撂下一句狠話：“就是給你們?nèi)讏D紙，你們也做不出來！”

自尊心受到此番刺激，賀榮明很不服氣。在回國后很長一段時間內(nèi)，他都是懷著賭氣的心思帶領團隊奮斗。而這樣的憤懣直到多年后，上海微電子設計并交付了第一臺國產(chǎn)封裝光刻機，給中國臺灣客戶時才得以消解。

“我們真的從來沒想到中國人可以做出光刻機，作為中國人我為此感到自豪?！笨蛻舻目隙ㄋ坪跻l(fā)了情感宣泄口，后來賀榮明在一次公司大會上說，“如果我們的存在和努力能夠獲得同行尊重，做什么都值了！”

時至今日，上海微電子已成為國內(nèi)最先進的光刻機設備廠商，在封裝光刻產(chǎn)品國內(nèi)市場占有率達80%、全球市場占有率為40%。另外，其LED/MEMS/功率器件光刻機性能指標領先，而且LED光刻機市場占有率第一。

但在用于芯片制造的前道光刻機領域，上海微電子可量產(chǎn)的最先進設備僅處于90nm工藝制程節(jié)點。縱然其披露將于2021年交付28nm制程光刻機，也與荷蘭企業(yè)阿斯麥（ASML）的5nm以下制程設備相差甚遠。

顯然，在光刻機的自主攻堅之路上，國內(nèi)企業(yè)和科研機構(gòu)等依然任重道遠。而如果鉤沉歷史，國產(chǎn)光刻機的星星之火，有過旺盛，有過湮滅，有過重燃，最終走到了現(xiàn)在的模樣。若展望將來，這把火是否還能燎原？

01

曙光

1952年，戰(zhàn)爭硝煙剛剛散去，中國便開啟了一項科技事業(yè)：成立電子計算機科研小組，由中科院數(shù)學所所長華羅庚負責。隨后十余年，國內(nèi)陸續(xù)試制成功第一只晶體三極管、第一只鍺晶體管和第一代硅平面晶體管。

時至1965年，北京、石家莊和上海等地相繼誕生第一塊集成電路。這標志著中國開始用光刻技術(shù)制造芯片。而接著經(jīng)歷近十年停滯不前后，隨著高考恢復及科研事業(yè)興起，國人重新燃起了對半導體技術(shù)的追求與渴望。

1977年，江蘇吳縣專門舉行了全國性的光刻機技術(shù)座談會。參會代表們達成共識：要在半導體設備上趕超世界先進水平。于是，清華大學精密儀器系、中科院光電技術(shù)研究所、中電科45所等先后投入研制光刻機。

同年，行業(yè)就傳來捷報：中國第一臺GK-3型半自動接觸式光刻機誕生。但這種光刻機相對粗糙，只是將光罩直接壓在硅片上、再用燈光照射。因此，其光罩易變形和造成污染、難以重復使用，與國際水平差距較大。

對比來看，美國早在五十年代已擁有接觸式光刻機。這意味著中美技術(shù)相差達20年左右。1978年，美國GCA公司又推出真正意義的自動化步進式光刻機。而當年中科院1445所升級開發(fā)的GK-4，仍沒有擺脫接觸式。

不過，在思潮拐點來臨前，人心齊泰山移。1980年，清華大學研制出分布式投影光刻機，精度3微米；1981年，中科院半導體所研制出JK-1型半自動接近式光刻機；1982年，中科院109廠研制出KHA-75-1光刻機...

這些設備水平均不低，甚至接近國際主流水平。到了1985年，中電科45所研制出的分步式投影光刻機，被電子部技術(shù)鑒定為：達到GCA在1978年推出的4800DSW光刻機水平。這使中美光刻機技術(shù)差距縮短至7年。

但也有行業(yè)人士指出：這些設備偏科研項目，沒有經(jīng)過產(chǎn)線驗證，并不能代表真實水平。另外，有一段時間，國內(nèi)相關研究成果及論文，在通過專家評審后即被束之高閣，導致光刻機技術(shù)停留在“紙上談兵”階段。

不過，受此影響，且在市場化剛啟動下攻克技術(shù)、制造出設備，就更能代表硬核實力。如果梳理國產(chǎn)光刻機早期發(fā)展脈絡也可以發(fā)現(xiàn)：五十年代奠基，六七十年代一路向前，而八十年代前期僅次于美國，甚至比肩日本、領先韓臺。

整體上，在二十余年間，老一輩革命者和建造者奉獻自己的青春，造就了中國半導體產(chǎn)業(yè)的特殊榮光：從單晶制備、設備制造、集成電路制造的全產(chǎn)業(yè)鏈，自給自足性之強逐步達到了頂峰，且基本不依賴國外進口。

02

內(nèi)憂

伴隨著國門初開，中國半導體的盛景下也存有隱憂。1980年，無錫的江南無線電器材廠（742廠）引進日本東芝的電視機集成電路5微米全套產(chǎn)線后，迅速崛起成為國內(nèi)產(chǎn)能最大、工序最全的現(xiàn)代化集成電路制造廠。

這意味著，中國第一次從國外引進集成電路技術(shù)產(chǎn)線獲得了極大成功。此后，全國有33家單位不同程度地引進各種集成電路生產(chǎn)線設備，累計投資約13億元。但由于面臨多重困難，最終只有少數(shù)幾條產(chǎn)線建成使用。

出現(xiàn)這種情況也有其特殊時代背景。1984年，十二屆三中全會明確提出：進一步貫徹執(zhí)行對內(nèi)搞活經(jīng)濟、對外實行開放的方針。其中為搞活經(jīng)濟，“撥改貸”政策應運而生。此后，一些半導體項目因貸不到款而停滯。

但是，仍有極少部分重點項目一直在跟進研發(fā)。如中電科45所，分別在1985年和1994年別研制出g線1.5微米和0.8微米分步式投影光刻機；中科院光電所，于1991年研制出分辨率1微米同步輻射X-射線光刻機等等。

另外，在擴大對外開放環(huán)境下，“造不如買”的思潮迅速蔓延全國。于是，各地政府大量引進國外的半導體設備和產(chǎn)線；一大批企業(yè)拋棄獨立自主、自力更生的方針，盲目引進開放，走上以“貿(mào)工技”為指導的發(fā)展路線。

比如1986年，國家制定改革開放以來首個發(fā)展集成電路的重大舉措——531戰(zhàn)略，即普及推廣以742廠為基點的5微米技術(shù)，同時開發(fā)3微米、攻關1微米技術(shù)。但是，742廠后兩種技術(shù)的設備和技術(shù)仍然全從國外引進。

1987年，724廠與電子部第24所無錫分所合并，成立無錫微電子，即華晶電子前身。

此后，由于缺少支持和頂層設計等，國產(chǎn)集成電路的科研、教育及產(chǎn)業(yè)上出現(xiàn)脫節(jié)。在科研上，國內(nèi)追隨國外制定的技術(shù)標準和技術(shù)體系；在教育上，與金融貿(mào)易相關的專業(yè)都成了熱門，軟件工程師則變成冷門職業(yè)。

在產(chǎn)業(yè)上，一些半導體企業(yè)熱衷于為外企做組裝，以大量廉價勞動力來換取經(jīng)濟利益。而極少數(shù)堅持自主路線的企業(yè)，只能在買辦和外資的擠壓夾縫中生存。于是，中國原有的獨立半導體科研和產(chǎn)業(yè)體系已然崩塌。

伴隨著東亞尤其韓國半導體產(chǎn)業(yè)的突飛猛進，政府也意識到發(fā)展集成電路的重要和緊迫性。九十年代中期，中央領導更指示，“砸鐵賣鐵也要把半導體產(chǎn)業(yè)搞上去?！庇谑?，橫跨十年的908、909工程宣告啟動。

但最終，兩項工程的主體承擔企業(yè)無錫華晶和上海華虹，要么失敗要么收效甚微。而覆巢之下，安有完卵？沒有市場、資金和人才等支撐，國產(chǎn)光刻機在整個九十年代再無更大建樹，且與國際水平差距越拉越大。

03

外患

國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)的起伏跌宕，外部因素同樣十分重要。八十年代初，在自動化步進式光刻機出現(xiàn)后，全球正式開啟了群雄爭霸的光刻機大發(fā)展時代。日本的尼康、佳能開始與美國GCA、Ultratech、Eaton等一較高下。

1984年，尼康已經(jīng)和GCA平起平坐，各占全球三成市場，Ultratech占約一成，剩余幾家每家都不足5%的市占率。也是這一年，阿斯麥成立。后來，由于日本動態(tài)存儲芯片出現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)能過剩，價格大幅下跌近80%。

自此，美國半導體產(chǎn)業(yè)遭受巨大打擊，包括GCA、Ultratech等一眾光刻機廠商出現(xiàn)嚴重財務危機，從而在被邊緣化的道路一去不復返。于是美國政府開始反制。倒是阿斯麥因為公司體量小，損失不大，繼續(xù)開發(fā)新品。

而這時在國內(nèi)持續(xù)擴大對外開放下，一方面，半導體企業(yè)紛紛轉(zhuǎn)向在國際光刻機廠商之間“精挑細選”。另一方面，908、909等大型工程也分別選擇與美、日企業(yè)合作。這導致國內(nèi)光刻機產(chǎn)業(yè)受到嚴重沖擊與擠壓。

此外，國際政治環(huán)境變化也帶來極大挑戰(zhàn)。早在“巴黎統(tǒng)籌協(xié)會”框架下，西方就一直對社會主義國家實施高技術(shù)禁運，其中包括對光刻機限制性出口。而隨著冷戰(zhàn)結(jié)束、“巴統(tǒng)”解散，中國便成為被針對的主要矛頭。

1996年7月，在美國主導下，33個西方國家簽署了《關于常規(guī)武器和兩用物品及技術(shù)出口控制的瓦森納協(xié)定》。要知道，“巴統(tǒng)”曾只有17個成員國，而《瓦森納協(xié)定》現(xiàn)已擁有42個成員國。俄羅斯也成了其中一員。

在這一框架下，西方國家對中國半導體技術(shù)及光刻機等設備出口，一般都遵循“N-2”的原則審批，即比最先進技術(shù)落后兩代。如果再在審批過程中適當拖延一下，基本上中國能拿到的設備技術(shù)就落后三代甚至更多。

即便是已出口的光刻機也有保留條款，包括禁止給國內(nèi)自主芯片做代工，不得生產(chǎn)用于軍事科研和國防領域的芯片。此外，《瓦森納協(xié)定》還限制華裔工程師進入歐美知名半導體公司的核心部門，以防技術(shù)泄露。

同樣重要是的，雖然《瓦森納協(xié)定》允許成員國在自愿基礎上對各自的技術(shù)出口實施控制，但實際成員國在重要技術(shù)出口決策上都受到美國的影響。比如美國就曾干預阻斷西方國家對華出口光刻機、雷達系統(tǒng)等。

在外部發(fā)展空間日益逼仄下，為了開辟一條生路，國內(nèi)曾提出“以市場換技術(shù)”，大幅降低關稅。但這卻導致國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)，包括光刻機受到狂風暴雨般的沖擊。此后，國內(nèi)光刻機市場成為歐美日企業(yè)的天下。

04

覺醒

1999年，北約入侵科索沃時，美國的電子信息戰(zhàn)癱瘓了南聯(lián)盟幾乎所有網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)。這讓中國政府為之一震。當時的信產(chǎn)部、科技部多次召開緊急會議討論：一旦與美國鬧掰，國家信息安全將面臨怎樣的威脅？

基于國家信息安全及產(chǎn)業(yè)發(fā)展考慮，2000年6月，國務院印發(fā)《鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》，即18號文件。在政策補助和龐大市場等刺激下，中國整個半導體產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)海歸創(chuàng)業(yè)和自主發(fā)展熱潮。

2001年，胡偉武主動請纓組建龍芯課題組。

緊接著，2002年，光刻機被列入“863重大科技攻關計劃”。其中，上海微電子是攻關項目主體承擔企業(yè)，而中電科45所原分布式投影光刻機研發(fā)團隊整體遷至上海參與“助攻”。自此，國產(chǎn)光刻機事業(yè)才再度覺醒。

但這時的光刻機對技術(shù)、精度、速度要求已高到難以想象，逐步成為一種集合數(shù)學、光學、流體力學、高分子物理與化學、表面物理與化學、精密儀器、機械、自動化、軟件、圖像識別等領域頂尖技術(shù)的產(chǎn)物。

另外，溫度、濕度、光線等都會影響到最終的研制成敗。連賀榮明也不得不承認：“其難度相當于兩架大飛機從起飛到降落，始終齊頭并進。一架飛機上伸出一把刀，在另一架飛機的米粒上刻字，不可以出差錯?！?/p>

因此，上海微電子要造出光刻機，無異于在沙漠上蓋起一棟摩天大樓。沒有人才團隊，沒有技術(shù)積累，沒有配套的供應鏈。一切幾乎都從零開始，而且西方國家的限制很多。但是，“世上無難事，只要肯登攀。”

2002年，在上海張江高科技園區(qū)張東路1525號，一片農(nóng)田開始“換新顏”。在其中一方魚塘旁，上海微電子開工建設，落地扎根。而賀榮明帶著幾位滿懷夢想的“戰(zhàn)友”來到張江，開啟了研制國產(chǎn)光刻機的艱難之路。

上海微電子公司建筑外景

“除了出差，每天早上7點出門，晚上10點回家，周六保證不休息，周日休息不保證。這就是我十幾年生活的全部?！辟R榮明在接受《解放日報》采訪時說，“我講不出你們要聽的精彩故事，只不過十幾年干了一件事?！?/p>

當記者提問，“如果你干幾年就離開，會不會發(fā)展得比現(xiàn)在好？”他回答道：通常賽馬的雙目邊都有塊“板”，這樣馬的視覺廣角小一點，就更專心往前跑?！皻v史賦予我們研發(fā)中國光刻機的任務，也就不該再想別的了?！?/p>

雖然公司得到政府資金支持，但賀榮明認為，企業(yè)如果不具備在市場競爭中“自我造血”能力，是不會長久的。于是他在攻堅100nm前道光刻機時，抽調(diào)部分人員研制封裝光刻機。后來，事實證明他這次“賭”對了。

05

破局

就在上海微電子成立時，國際光刻機技術(shù)取得了重大突破。此前，光刻光源已被卡在193nm無法進步長達20年。各國科學家和產(chǎn)業(yè)界一直在探討解決方案。最終，2002年，臺積電提出的浸入式193nm方案獲得成功。

此后，阿斯麥抓住機會與臺積電合作，在一年的時間內(nèi)就開發(fā)出了樣機，并在之后推出浸入式光刻機XT:1700i。這臺設備比之前最先進的干法光刻機分辨率提高了30%，可用于45nm量產(chǎn)，助推阿斯麥加速走向霸主。

而同期中國剛剛啟動193nm ArF光刻機項目，即落后了國際水平20多年。于是，上海微電子開啟艱苦追趕，并在2007年宣布突破365nm光波長的DUV（深紫外）光刻技術(shù)，研制出90nm工藝的分布式投影光刻機。

歷時五年研發(fā)，相對原計劃已有所推遲。但雪上加霜的是，中科院微電子所官網(wǎng)一篇文章指出：由于這臺機器大部分關鍵元器件是外國的，西方默契地對上海微電子禁運。這導致樣機成了擺設，無法投入商業(yè)生產(chǎn)。

于是，2008年，國家成立了“極大規(guī)模集成電路制造裝備與成套工藝專項”（02專項），主攻高端裝光機技術(shù)，以及材料和工藝等產(chǎn)業(yè)配套能力。根據(jù)02專項，國產(chǎn)光刻機研發(fā)工作采用類似“Out House”研發(fā)模式。

此后，除了整機制造，國家扶持了一批配套企業(yè)的研發(fā)，如長春光電所、上海光電所和國科精密研究曝光光學系統(tǒng)，北京華卓精科承擔雙工件臺，南大光電研制光刻膠，啟爾機電負責突破DUV光刻機液浸系統(tǒng)等。

在持續(xù)的投入攻堅下，光刻機產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)開始取得突破。2016年，國科精密研發(fā)的國內(nèi)首套用于高端IC制造的NA=0.75投影光刻機物鏡系統(tǒng)，國望光學研發(fā)的首套90nm節(jié)點ArF投影光刻機曝光光學系統(tǒng)都已交付。

同年，上海微電子SSX600系列三款步進掃描投影光刻機實現(xiàn)量產(chǎn)，其中SSA600/20光刻機分辨率達到了90nm。但是，這也意味著上海微電子用了九年時間才實現(xiàn)90nm光刻機量產(chǎn)，而且仍沒有做出更先進的產(chǎn)品。

具體而言，90nm制程的光刻機一般用于電源管理芯片、MCU等非核心芯片的生產(chǎn)，并不能滿足智能手機處理器等產(chǎn)品的需求。目前，大陸芯片代工龍頭中芯國際14nm晶圓代工產(chǎn)線上，即采用阿斯麥的DUV光刻機。

不過，雖然國產(chǎn)光刻機還沒走出困境，但細枝末節(jié)處已見微光。2016年，華卓精科成功研制出兩套雙工作臺樣機，并通過02專項驗收。自此，華卓精科打破了阿斯麥的壟斷，成為世界第二家掌握這項技術(shù)的企業(yè)。

06

燎原？

相比阿斯麥背靠歐美先進研究成果，手持英特爾、三星和臺積電等股權(quán)投資換來的巨額研發(fā)資金等，頂著《瓦森納協(xié)定》的國產(chǎn)光刻機產(chǎn)業(yè)，成長基石明顯處在低洼劣勢。那么國產(chǎn)光刻機的星星之火，還能燎原嗎？

在光刻機的復雜產(chǎn)業(yè)鏈上，可分為兩大部分，一是光刻機核心組件，包括光源、鏡頭、雙工件臺、浸液、曝光光學等關鍵子系統(tǒng)；二是光刻配套設施，包括光刻膠、光掩膜版、涂膠顯影、光刻氣體和缺陷檢測等。

在矮人一截情況下，國產(chǎn)光刻機產(chǎn)業(yè)鏈在成長路上達成的一點一滴突破，似乎都讓人振奮。2017年6月21日，中科院長春光學精密機械與物理研究所（現(xiàn)北京國望光學）牽頭研發(fā)的“極紫外光刻關鍵技術(shù)”通過驗收。

2018年11月，中科院研制的“超分辨光刻裝備”通過驗收。其光刻分辨力達22nm，結(jié)合雙重曝光技術(shù)后，未來還可用于制造10nm級芯片；2019年，清華大學和華卓精科的雙工件臺系統(tǒng)完成研發(fā)和試產(chǎn)基地建設。

曝光系統(tǒng)和雙工件臺關鍵系統(tǒng)的成功，成為國產(chǎn)光刻機產(chǎn)業(yè)鏈燎原的起點星火。目前，浙江大學流體動力與機電系統(tǒng)國家重點實驗室和啟爾機電研發(fā)的浸液系統(tǒng)，水平排名世界第三。而前兩名分別是阿斯麥和尼康。

此外，中科院光電研究院負責的準分子激光光源系統(tǒng)，由北京科益虹源負責產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化，研究成果40W 4kHz ArF光源已經(jīng)交付。這項成果繼美國Cymer（已被阿斯麥收購）、日本Gigaphoton公司后，位列全球第三。

具體而言，上海微電子將交付的28nm光刻機，由其自身負責光刻機設計和總體集成，科益虹源提供光源系統(tǒng)，國望光學提供物鏡系統(tǒng)，國科精密提供曝光光學系統(tǒng)，華卓精科提供雙工作臺，啟爾機電提供浸沒系統(tǒng)。

“如今在我們超潔凈度的廠房里，一臺臺占地幾十平方米的光刻機，就像一個個思想的巨人矗立在那里。”賀榮明時常隔著玻璃，凝視這那些由幾萬個超精密零件和數(shù)百萬代碼組成的復雜系統(tǒng)，似乎能從中看到光量。

為了使整個研制過程處于良好受控狀態(tài)，賀榮明一邊努力學習并借鑒世界上大型復雜工程項目的管理案例，一邊將創(chuàng)新視為企業(yè)的生命和永恒的“發(fā)動機”。而他的夢想是：讓國際同行增加對中國科技工作者的尊重。

目前，我國經(jīng)濟社會運轉(zhuǎn)高度依賴進口半導體，對外依存度達八成。預計2020年芯片進口額將繼續(xù)逾3000億美元，并仍遠超排名第二的原油進口額。而一旦國產(chǎn)光刻機突破28nm以下技術(shù)，將產(chǎn)生極大“燎原”之勢。

07

前路

在設備類別上，光刻機分為前道和后道光刻機，前道光刻機用于芯片制造，后道光刻機則主要用于芯片封裝。目前，全球前道光刻機市場完全被阿斯麥、尼康和佳能壟斷，而上海微電子是后道光刻機領域的霸主。

近年阿斯麥、尼康、佳能光刻機出貨量

而在前道光刻機領域，即便上海微電子披露將于2021年交付28nm制程設備，也仍與阿斯麥5nm制程的光刻機，足足存在22nm、14nm、10nm、7nm四代差距。但上海微電子的DUV光刻機水平，仍然有望追平阿斯麥。

在工藝技術(shù)上，光刻機可分為無掩模和有掩模光刻機，前者技術(shù)壁壘相對較低，一般用于高分辨率掩模版、集成電路原型驗證芯片等特定芯片領域。而技術(shù)壁壘較高的有掩模光刻機，多用于先進制程的前道工藝中。

如果再細分，無掩模光刻機又可分為電子束直寫光刻機、離子束直寫光刻機、激光直寫光刻機。而有掩模光刻機可分為接觸/接近式光刻機，及投影式光刻機。此外，有掩模光刻機還可按照光刻光源的代際進行劃分。

目前，上海微電子正在研發(fā)的193nm光波長ArF（氟化氬）浸沒式光刻機屬于第四代光刻機，可用于45-22nm制程芯片生產(chǎn)。而第五代的EUV光刻機采用13.5nm波長的光源，是突破7nm芯片制程節(jié)點必備的工具。

作為有掩模光刻機歷史上第四代光源，193nm光波長ArF已經(jīng)是DUV光刻機的世界領先水平。因此，如果上海微電子成功設計集成出193nm光波長ArF浸沒式光刻機，將意味著其在DUV光刻機領域接近或趕上阿斯麥。

另據(jù)方正證券2020年發(fā)布的一份研報，在02專項光刻機項目二期中，設定于2020年12月驗收193nm光波長ArF浸沒式DUV光刻機。而這臺設備直接對標的就是，阿斯麥現(xiàn)階段最強DUV光刻機TWINSCAN NXT：2000i。

雖然在短時間內(nèi)，上海微電子可能無法實現(xiàn)193nm光波長ArF浸沒式DUV光刻機的量產(chǎn)，但這一技術(shù)突破的戰(zhàn)略意義毋庸置疑。要知道，理論上來說，193nm光波長ArF浸沒式DUV光刻機可以用于7nm制程芯片的生產(chǎn)。

至于將來更長遠的發(fā)展，曾有專家說過，EUV光刻機并不是必需的。而常被拿來佐證這一觀點的案例是，中芯國際N+1、N+2代工藝都不會使用到EUV工藝，而臺積電也是在第三代7nm工藝才開始引入EUV光刻機。

但制程越小工藝就越高級，集成電路里的線寬越小，就越需要更高級的光刻機。雖然EUV技術(shù)對7nm制程不是必需的，但EUV技術(shù)的注入能提高產(chǎn)品的良品率和效果。而這一點是先進光刻機非常重要的價值體現(xiàn)。

08

挑戰(zhàn)

凡事預則立，不預則廢。當前，國產(chǎn)前道光刻機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍面臨不少問題與挑戰(zhàn)。首先，在組織方面，參與國內(nèi)光刻機研發(fā)的有高校、企業(yè)和研究所，力量相對分散，產(chǎn)、學、研各界整體存在“各自為政”的情況。

雖然02專項在梳理，但仍有待設立一個由政府和企業(yè)共同管及運行的聯(lián)盟組織，來統(tǒng)一規(guī)劃、推動整個國產(chǎn)光刻機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。多位業(yè)內(nèi)人士也認為，建立一個產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，多方吸納、分層引導的思路或許更可取。

其次，光刻機需要與產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合。國內(nèi)半導體企業(yè)目前大部分采用阿斯麥的光刻機，而非選擇與上海微電子共研，支持最新工藝的光刻機。但芯片制造的卡脖子之痛，會讓產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)對國產(chǎn)設備比之前更為重視。

另外，光刻機產(chǎn)業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新能力，本質(zhì)還在于人才。以上海微電子為例，公司研發(fā)人員較長期只有數(shù)百人，2019年初達到1150名，但僅為阿斯麥的1/6。因此，源源不斷地增強新的儲備人才，同樣十分重要。

EUV光刻機

隨著全球化的演變，供應鏈國際化仍是不可阻擋的發(fā)展趨勢。比如在阿斯麥EUV光刻機的超10萬個零件中，就有90％的關鍵設備并非來自荷蘭。但是在西方的技術(shù)限制下，中國一直很難獲得世界先進水平的設備供應。

當前，國際貿(mào)易環(huán)境似乎正變得更加嚴峻。2018年，中芯國際花費約1.2億美元，向阿斯麥訂購了一臺EUV光刻機。但在美國千方百計阻撓下，目前這臺光刻機還未成功交付。由此，自主攻關光刻技術(shù)已變得意義非凡。

不過，一味強調(diào)“完全國產(chǎn)化”，倒不如放眼長遠，站在全球系統(tǒng)的視野來制定正確發(fā)展策略，在加大技術(shù)和專利積累同時，密切國內(nèi)外合作關系。國產(chǎn)光刻機的發(fā)展路徑，應不局限于國內(nèi)，而是全球化的“國產(chǎn)化”。

而在國產(chǎn)光刻機努力追趕的路上，動不動就鼓吹“突破技術(shù)封鎖”論調(diào)，不僅容易滋長盲目自信、引發(fā)外部恐慌或更強壓制，對國內(nèi)科技領空的發(fā)展也沒什么益處。因此，對外強調(diào)產(chǎn)業(yè)鏈的合作與共贏是重要方向。

在國際競爭中，光刻機技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展是一場多維較量。有一次工作匯報，賀榮明做了一個特別的分享。期間，他提到曾用自有專利對很多在中國申請專利保護范圍過大的專利進行阻擊，將其保護范圍縮小一半。

2017年，在上海市科創(chuàng)爭先鋒先進事跡報告會上，賀榮明作為“科創(chuàng)先鋒人物”發(fā)言。

此外，賀榮明還說：“我深深感到和體會到在未來的世界中，一個國家的大小已經(jīng)不是由疆土的面積來衡量了，而是由科技領空的大小來決定。守護和拓展我們國家的科技領空，如果我們這代人不擔當，誰來擔當？”

09

尾聲

浮沉五十載，國產(chǎn)光刻機大崛起到來前，道阻且長。如果梳理發(fā)展軌跡，它便類似一個“N”字形。其中前二十年，科研人員將20年的差距縮短到7年；中間十五年，將7年差距重新送回20年。而近十五年又在大力追趕。

在最初時期，中國科研人員有強烈的憂患意識。他們在研發(fā)初期，就將半導體供應鏈本土化渠道、成品率、可靠性和穩(wěn)定性等多種因素擬定在整體項目方案中。但伴隨中美建交及改革開放推進，情形開始發(fā)生變化。

加大對外開放也引發(fā)了思潮震蕩。在產(chǎn)業(yè)政策、頂層設計變化及與外界交流增多等情況下，許多企業(yè)為短期或生存利益受到“造不如買”思想侵蝕。但這條路顯然會使科技強國越強、弱國越弱，是中國當前不可取的。

進入新世紀，整個中國半導體幡然醒來。此后歷經(jīng)9年，上海微電子突破90nm光刻機技術(shù)，然后用9年實現(xiàn)量產(chǎn)；足足歷時近20年，其193nm光波長ArF浸沒式光刻機才將突破。而同樣時間內(nèi)，阿斯麥已登頂世界之巔。

在西方世界的嚴格技術(shù)出口限制下，可能無法確定上海微電子的步調(diào)是快了還是慢了。但不妨放眼全球半導體關鍵發(fā)展節(jié)點，從中尋找那些政府與企業(yè)共同引導與投入的可參照經(jīng)驗。當然，借鑒可以，但不能盲目。

英國一位經(jīng)濟學家曾指出，政府與企業(yè)長期而富有戰(zhàn)略性的引導和投入，是突破性創(chuàng)新的絕對先決條件。是的，在光刻機領域，需要國家的戰(zhàn)略投入，及引導政府、科研與企業(yè)等協(xié)同發(fā)展。因為這是一場民族圖騰。

如今，賀榮明的頭發(fā)已全然花白，但他仍在引導公司向“兩彈一星”團隊學習自力更生、大力協(xié)同，并經(jīng)常對員工們表示：如今國家對自主創(chuàng)新的支持力度史無前例，一定要珍惜這個時代。那為什么要珍惜這個時代？

不難發(fā)現(xiàn)，光刻機產(chǎn)業(yè)背后的邏輯是：其可以制造手機、電腦、電視、導彈和航天飛機等等設備芯片，因而涉及國計民生，以及科技、軍事和社會經(jīng)濟方方面面發(fā)展。而在一個人民國家，必然會大力支持這項事業(yè)。

當前，資金到位、產(chǎn)業(yè)鏈聚集，圍繞著一家大陸有且僅有的光刻機未來巨頭，雙工作臺、光學、光源、物鏡及浸沒系統(tǒng)等產(chǎn)業(yè)鏈的各環(huán)節(jié)都被撬動起來。一個暫時落后卻也能夠基本自足的產(chǎn)業(yè)鏈，已在慢慢長成。

有人將國內(nèi)光刻機產(chǎn)業(yè)鏈當成星星之火。但在一起，才能匯聚成一團星火，才能旺盛，才能燎原。而經(jīng)歷五十載跌宕洗練，以及國際形勢風云變化，這星火的斗志已不容稍減！

原文標題：國產(chǎn)光刻機五十年：星星之火，可以燎原？

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責任編輯：haq