中國科技進(jìn)步，歐美本不必焦慮

——AI制圖，圖文無關(guān)

近期，據(jù)外媒報(bào)道，中國成功研制出了生產(chǎn)先進(jìn)芯片的極紫光刻機(jī)（EUV）的原型機(jī)，外網(wǎng)討論特別熱烈，甚至使用“曼哈頓計(jì)劃”來形容這次重大的突破，足見這次事件給西方帶來的震撼有多強(qiáng)，西方對中國科技進(jìn)步的焦慮也是顯而易見！

要知道，曼哈頓計(jì)劃，是當(dāng)年美國研制原子彈絕密工程的代號！

外媒用它來形容中國研制光刻機(jī)工程，潛臺詞就是制造EUV光刻機(jī)難度堪比造原子彈！

為什么這么說？中國光刻技術(shù)距離世界頂尖還有多遠(yuǎn)？

全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)規(guī)模已經(jīng)超過7000多億美元，而光刻機(jī)作為芯片制造中最關(guān)鍵、最復(fù)雜的設(shè)備，雖然它的市場規(guī)模沒那么大，卻掌握整個(gè)產(chǎn)業(yè)的命脈。

光刻機(jī)制造芯片的過程，相當(dāng)于一塊指甲蓋大小的芯片上，需要雕刻出數(shù)百億個(gè)晶體管，這個(gè)難度是一系列極限工程技術(shù)挑戰(zhàn)的疊加：

超精密光源系統(tǒng)是首道難關(guān)。極紫外光（EUV）的生成，是目前制造7nm及以下芯片的唯一方法。EUV波長僅13.5納米，無法用傳統(tǒng)方式產(chǎn)生。產(chǎn)生這種光需要以極高精度持續(xù)轟擊每秒數(shù)萬滴的液態(tài)錫滴（約頭發(fā)絲直徑的三分之一），并維持足夠功率。整個(gè)過程必須在真空中進(jìn)行，因?yàn)镋UV幾乎能被一切物質(zhì)吸收。

極端光學(xué)系統(tǒng)同樣令人驚嘆。EUV光刻機(jī)使用布拉格反射鏡，鏡面粗糙度要求原子級，形象的說，如果把鏡面面積放大到整個(gè)德國大小，其表面起伏不能超過0.1毫米。

納米級對準(zhǔn)與測量則是另一大挑戰(zhàn)。一顆芯片需要經(jīng)過幾十次甚至上百次光刻，每次都必須與之前的圖案完美對準(zhǔn)。套刻精度要求低于2納米。

這就好比在一張郵票大小的區(qū)域，連續(xù)印刷幾十層復(fù)雜的城市地圖，每層都必須嚴(yán)絲合縫，錯(cuò)位不能超過一根頭發(fā)絲直徑的四萬分之一。

系統(tǒng)的整合和穩(wěn)定性是最后的試金石。一臺光刻機(jī)內(nèi)含超過10萬個(gè)精密零件，是精密機(jī)械、高等光學(xué)量子物理、真空技術(shù)、軟件算法等尖端科技的集大成者，將這些系統(tǒng)整合，并讓它們在納米尺度上協(xié)同工作，難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過任何單一技術(shù)的突破。

此外，芯片要求光刻機(jī)良率必須超過90%，這意味著所有極端精密的系統(tǒng)，必須在各種環(huán)境干擾下，保持長期、可靠、一致的性能，這是工程中最難的一環(huán)。

這些難點(diǎn)相互耦合，構(gòu)成了極高的技術(shù)壁壘，目前全球也就AMSL（荷蘭光刻機(jī)巨頭）一家公司能造出EUV光刻機(jī)，所以AMSL生產(chǎn)的一臺先進(jìn)EUV光刻機(jī)售價(jià)能高達(dá)3.5到4億歐元。

中國作為全球最大的芯片消費(fèi)國，每年進(jìn)口芯片金額將近4000億美元，但是芯片制造最上游環(huán)節(jié)，也就是光刻設(shè)備領(lǐng)域，卻面臨著嚴(yán)峻的技術(shù)封鎖。

從2018年開始，美國就通過出口管制措施，限制中國獲取先進(jìn)半導(dǎo)體制造設(shè)備，特別是用于生產(chǎn)7納米以下制程芯片的EUV光刻機(jī)就完全禁售，即使是相對成熟的DUV光刻機(jī)，也受到越來越嚴(yán)格的出口審查。

美國的目的非常明確，就是讓中國永遠(yuǎn)造不出先進(jìn)芯片。

這種“卡脖子”局面沒有讓中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)屈服，反而激發(fā)了自主創(chuàng)新的決心。

中國從2006年就啟動了02專項(xiàng)，也就是《極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝》項(xiàng)目，目的就是突破集成電路制造產(chǎn)業(yè)鏈核心技術(shù)。

經(jīng)過將近20年的發(fā)展，我們在成熟技術(shù)領(lǐng)域，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自主可控，但在尖端技術(shù)層面，仍存在明顯差距。

目前上海微電子生產(chǎn)的SSA600/20光刻機(jī)，能夠支持90納米的芯片制造，已經(jīng)在本土芯片生產(chǎn)線上穩(wěn)定運(yùn)行。

對于許多工業(yè)控制、汽車電子和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來說，90納米制程已經(jīng)足夠使用。這部分市場約占全球芯片市場的30%左右。

但當(dāng)我們進(jìn)入更先進(jìn)的28納米、14納米甚至7納米制程領(lǐng)域時(shí)，差距就很明顯。28納米是當(dāng)前芯片制造的一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，它能夠滿足絕大多數(shù)智能手機(jī)、電腦和通信設(shè)備對性能與功耗的要求。

全球28納米及以上制程芯片，約占整個(gè)芯片市場的三分之二。

攻克這一領(lǐng)域?qū)χ袊雽?dǎo)體自主化至關(guān)重要。

目前，上海微電子正在攻關(guān)的28納米浸沒式光刻機(jī)，已經(jīng)進(jìn)入內(nèi)部測試階段。一旦成功，將覆蓋國內(nèi)芯片制造的大部分需求。

但在最尖端的EUV光刻領(lǐng)域，差距可能是代際性的。

ASML從1999年開始研究EUV技術(shù)，投入超過400億美元，集結(jié)了全球5000多家供應(yīng)商，德國的蔡司提供光學(xué)系統(tǒng)，美國的Cymer提供光源，各種精密零部件來自世界各地，才實(shí)現(xiàn)了EUV光刻機(jī)的商業(yè)化。

中國在尖端EUV領(lǐng)域研發(fā)目前仍然處于早期階段，中國雖已研發(fā)出EUV光刻機(jī)原型機(jī)，但離商用還有很長的路要走。

一臺先進(jìn)光刻機(jī)的制造離不開全球供應(yīng)鏈的支持，中國要實(shí)現(xiàn)完全自主，必須在全產(chǎn)業(yè)鏈上取得突破。

更為關(guān)鍵的是工藝數(shù)據(jù)的積累。

ASML每臺設(shè)備都承載著數(shù)十年的工藝數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)能幫助芯片制造商快速提高良品率。而后來者需要從零開始積累這一過程，需要時(shí)間和大量試錯(cuò)。

長期來看，中國必須堅(jiān)持EUV等尖端技術(shù)的自主研發(fā)，但需要清楚的認(rèn)識，這是一條需要數(shù)十年持續(xù)投入的道路，不可能一蹴而就。

中國在光刻技術(shù)領(lǐng)域的突破，將逐步改變?nèi)虬雽?dǎo)體產(chǎn)業(yè)的格局。

即使中國只能實(shí)現(xiàn)28納米及以上制程的自主可控，也將影響全球約三分之二的芯片市場。

而當(dāng)下，中國極紫外EUV原型機(jī)的突破，恰恰證明了一個(gè)事實(shí)，封鎖壓不跨中國，反而倒逼中國走上自主創(chuàng)新之路。

這就像當(dāng)年的兩彈一星一樣。

歷史將再次證明，封鎖只會讓中國更加強(qiáng)大，中國的EUV光刻機(jī)正在路上。

THE END