日前，光刻機(jī)市場(chǎng)有兩個(gè)新的動(dòng)向，一個(gè)是哈爾濱工業(yè)大學(xué)公布了一項(xiàng)“高速超精密激光干涉儀”研發(fā)成果，并獲得了首屆“金燧獎(jiǎng)”中國(guó)光電儀器品牌榜金獎(jiǎng)，被一些人宣稱解決了7nm以下的光刻機(jī)難題。

　　一個(gè)是國(guó)內(nèi)某公司開發(fā)了SAQP技術(shù)，可以做到不需要EUV光刻機(jī)的前提下，實(shí)現(xiàn)了7納米工藝，在此基礎(chǔ)上，還可以實(shí)現(xiàn)5納米工藝，并且在經(jīng)濟(jì)上還沒有達(dá)到極限。

　　事實(shí)上，這些動(dòng)向消息，又引發(fā)了大量網(wǎng)友與業(yè)內(nèi)人士盲目自嗨。從過去一年來看，從光子芯片到量子芯片、超分辨率光刻機(jī)等等，各種繞過光刻機(jī)路線的方案曾經(jīng)多次引發(fā)了業(yè)內(nèi)的沸騰。

　　但事實(shí)上，這些路徑的研究，還停留在實(shí)驗(yàn)室的設(shè)想層面，而圍繞光刻機(jī)的制造與工藝層面的眾多難題的解決，不僅需要工藝精度的突破，也需要基礎(chǔ)理論與創(chuàng)新層面的進(jìn)一步突圍。

　　而就在前段時(shí)間，《中國(guó)科學(xué)院院刊》刊載了駱軍委、李樹深的文章《加強(qiáng)半導(dǎo)體基礎(chǔ)能力建設(shè)，點(diǎn)亮半導(dǎo)體自立自強(qiáng)發(fā)展的“燈塔”》，文章指出：

　　由于西方制裁，包含下一代半導(dǎo)體工藝GAA制程有關(guān)的PDK的EDA工具對(duì)中國(guó)全面封鎖，我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)入“黑暗森林”。引發(fā)了業(yè)內(nèi)熱議。

　　中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進(jìn)入"黑暗森林"的原因核心在于，半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)含量極高，上游包括EDA軟件/IP模塊、半導(dǎo)體設(shè)備與材料，中游是芯片設(shè)計(jì)、制造、封裝和測(cè)試；下游是各類電子產(chǎn)品，涉及大量材料、化學(xué)試劑、特種氣體、設(shè)備與配件等。

　　正如中國(guó)科學(xué)院院士王陽元指出：半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上游的任何一種材料、一種設(shè)備甚至一個(gè)配件都可能成為制約競(jìng)爭(zhēng)者的手段。

　　雖然國(guó)內(nèi)投入了巨大的資金來發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，但是在人才儲(chǔ)備和研發(fā)實(shí)力上仍然存在差距。其次是，涉及到供應(yīng)鏈、知識(shí)產(chǎn)權(quán)等方面的復(fù)雜問題。在這個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中，中國(guó)目前還主要扮演著低端加工和組裝的角色，核心技術(shù)和高端制造仍然受制于西方發(fā)達(dá)國(guó)家。

　　因此，從現(xiàn)實(shí)角度來看，黑暗森林是真的，而那些突破、沸騰則更多停留在實(shí)驗(yàn)室層面，距離真正的突破還非常遙遠(yuǎn)。

　　中國(guó)陷入黑暗森林，重速度不重質(zhì)量落下的遺留問題

　　從過去40多年中國(guó)絕大多數(shù)行業(yè)的發(fā)展看，為了追求速度和規(guī)模，往往通過購(gòu)買引進(jìn)技術(shù)，也因此犧牲了基礎(chǔ)研發(fā)與創(chuàng)新，在頭部企業(yè)完成規(guī)模取得行業(yè)地位之后，大多數(shù)企業(yè)卻并沒有自主創(chuàng)新的動(dòng)力，大而不強(qiáng)成了不少企業(yè)的通病。

　　芯片行業(yè)的困境，也源于過去這種只追求發(fā)展速度而不求發(fā)展質(zhì)量而落下的遺留問題，導(dǎo)致積重難返，在基礎(chǔ)研發(fā)與底層基礎(chǔ)設(shè)施層面受制于人。

　　我國(guó)光刻機(jī)的研發(fā)早在上世紀(jì)50年代就開始了，雖然比歐美國(guó)家晚了點(diǎn)，但也算起了個(gè)大早，但是到了80年代，一種“造不如買，買不如租”的觀念風(fēng)靡全國(guó)，認(rèn)為從國(guó)外買回來的設(shè)備馬上就可以使用，比自己研發(fā)要快得多。這種理念的影響，用于光刻機(jī)研發(fā)的資金越來越少，最后導(dǎo)致幾乎停滯。

　　直到今天，光刻機(jī)技術(shù)的研發(fā)在停滯幾十年之后，這種困境不是一時(shí)半刻能夠解決。

　　一個(gè)簡(jiǎn)單的道理是，沒有半導(dǎo)體基礎(chǔ)研究很難在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)上彎道超車，我們可以聚焦下一代技術(shù)的研發(fā)，類似于電動(dòng)車對(duì)燃油車的革命，但目前的各種路徑嘗試也還處于試錯(cuò)與探索階段，距離真正的成功還有很遠(yuǎn)的距離，現(xiàn)在還不是自嗨與盲目膨脹的時(shí)候。

　　因?yàn)閯e人已經(jīng)走得很遠(yuǎn)，當(dāng)被卡脖子的時(shí)候，才意識(shí)到問題，其實(shí)時(shí)間上已經(jīng)晚了很多了，短時(shí)間要追趕，哪有那么容易。

　　當(dāng)然，中國(guó)速度在過去一直是國(guó)人引以為傲的一個(gè)優(yōu)勢(shì)，這使得一天一個(gè)突破也容易讓國(guó)人沸騰，但現(xiàn)實(shí)卻并不樂觀。

　　光刻機(jī)領(lǐng)域我們一直在追求繞過傳統(tǒng)光刻機(jī)技術(shù)，從下一代技術(shù)出發(fā)去布局，通過量子芯片、光子芯片、芯片堆疊等路徑去實(shí)現(xiàn)彎道超車，是國(guó)內(nèi)的一個(gè)思路，但更多還處于探索階段，距離超越還有很長(zhǎng)的距離。

　　國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)趕超國(guó)外，缺了什么？

　　而在傳統(tǒng)的光刻機(jī)的研發(fā)層面，目前難題恰恰在于制造的精度上，光刻機(jī)的三個(gè)核心部分：光源，物鏡系統(tǒng)，工作臺(tái)，都需要頂級(jí)的鏡頭和光源以及極致的機(jī)械精度與復(fù)合材料。

　　先進(jìn)光刻機(jī)制造的第一個(gè)難點(diǎn)就是機(jī)器的光源問題，目前也只有美國(guó)的Cymer掌握著成熟制造技術(shù)，其他發(fā)達(dá)國(guó)家都是向其采購(gòu)預(yù)定。

　　其次是反射鏡。能夠達(dá)到光刻機(jī)要求的多層膜反射鏡，目前只有德國(guó)老牌鏡頭制造廠家蔡司能夠拿出來，這一產(chǎn)品也安裝在了ASML家最新研制的光刻機(jī)上，以實(shí)現(xiàn)EUV波段的高反效率。

　　而復(fù)合材料是來自日本。目前芯片生產(chǎn)所用的光刻膠，高純化學(xué)品多數(shù)是日本的專利產(chǎn)品，這些原料，都要求極高的精度和純度，在精細(xì)加工方面，這是日本的傳統(tǒng)強(qiáng)項(xiàng)，一直是世界領(lǐng)先。

　　此外，限制我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的另一個(gè)關(guān)鍵問題是工業(yè)軟件，國(guó)內(nèi)集成電路企業(yè)使用的基本為國(guó)外EDA軟件。如何解決EDA軟件的國(guó)產(chǎn)化問題，也是一大難題。

　　總的來說，芯片制造的光刻膠、光刻機(jī)的原理業(yè)內(nèi)都知道，但關(guān)鍵是工藝的難度與精度非常高，上下游的技術(shù)與原材料短板還很多，盲目樂觀誤導(dǎo)了對(duì)產(chǎn)業(yè)的正確認(rèn)知。

　　荷蘭ASML生產(chǎn)的EUV光刻機(jī)，其精度可以達(dá)到5nm的級(jí)別，它所需的零件超過10萬個(gè)，而且90%以上的零配件都需要從多個(gè)國(guó)家進(jìn)口，以EUV所用的鏡頭為例，全部由世界頂級(jí)鏡片制造商蔡司提供，他們生產(chǎn)的各種鏡頭、反光鏡和其他光學(xué)部件，沒有任何一家公司能模仿的來。

　　這種制造精度難以達(dá)成的背后，也是人才的缺失。

　　華為CEO任正非說的：“不論設(shè)備軟件和技術(shù)，花時(shí)間就能解決，中國(guó)真正缺的是人才！” 光刻機(jī)涉及的專業(yè)領(lǐng)域很多，是光學(xué)、流體力學(xué)、數(shù)學(xué)、高分子物理與化學(xué)、表面物理與化學(xué)、精密儀器、機(jī)械加工等幾十種領(lǐng)域的頂尖科技產(chǎn)物，這些學(xué)科的基礎(chǔ)就是數(shù)學(xué)，物理和化學(xué)。

　　新技術(shù)的突破，從設(shè)想與實(shí)驗(yàn)室環(huán)節(jié)到量產(chǎn)，需要時(shí)間，也存在變數(shù)

　　哈爾濱使用“高速超精密激光干涉儀”可以實(shí)現(xiàn)光刻機(jī)在光刻過程中對(duì)晶圓、物鏡系統(tǒng)、工作臺(tái)位置的超精準(zhǔn)定位。如果沒有配套的激光干涉儀，國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)等設(shè)備的調(diào)試、生產(chǎn)工作就無法進(jìn)行。

　　該設(shè)備的核心技術(shù)突破，為國(guó)內(nèi)發(fā)展先進(jìn)芯片的制造技術(shù)增加了一定的技術(shù)儲(chǔ)備，為實(shí)現(xiàn)高端光刻機(jī)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化創(chuàng)造了一定的條件，但是生產(chǎn)光刻機(jī)所需要的工藝問題依然是當(dāng)前無法短時(shí)間內(nèi)攻克的難點(diǎn)，這是我們需要認(rèn)清的事實(shí)。

　　此外從近期出現(xiàn)的SAQP技術(shù)來看，其實(shí)就是四重曝光技術(shù)。有人說，如果國(guó)內(nèi)的DUV光刻機(jī)可以配合SAQP技術(shù)，再搭配上先進(jìn)半導(dǎo)體材料，打造一條7nm芯片生產(chǎn)線，難度應(yīng)該不會(huì)太大。

　　但事實(shí)上，這事英特爾之前已經(jīng)干了，英特爾在10nm遇到了瓶頸，于是把10nm的密度預(yù)期提升到了2.7X了，并且直接上SAQP，還一口氣上了SOAG、SDB、Co互聯(lián)，然后Intel就因?yàn)镾AQP翻車了。

　　因?yàn)椴捎肧AQP技術(shù)造成良率較低，這可能是遲遲無法規(guī)模量產(chǎn)的主要原因。在那之后，英特爾一直未對(duì)外公布10nm量產(chǎn)進(jìn)度。

　　我們從iPhone的迭代中，可以看到先進(jìn)芯片制程的發(fā)展歷程，iPhone 5S ，28納米。

　　iPhone 6 ，20納米；iPhone 7 是16納米；iPhone X 是10納米；iPhone 11，7納米；iPhone 12，5納米；iPhone 13，5納米；

　　從目前已知的確切的信息可以知道，國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)是是90nm制程，當(dāng)前仍處研發(fā)階段，另一大差距是光刻膠我們處于起步階段。

　　綜上從iPhone5s到iPhone13，芯片工藝制程從28nm發(fā)展到5nm，中間歷經(jīng)了9年時(shí)間，國(guó)內(nèi)如果從90nm發(fā)展到5nm，保守預(yù)計(jì)要10年以上，按照中國(guó)速度把時(shí)間壓縮一半，也需要5年時(shí)間。

　　從SAQP技術(shù)到其他彎道超車的路徑，并非不存在，但設(shè)想、專利以及實(shí)驗(yàn)室的研究距離量產(chǎn)與應(yīng)用還有非常遙遠(yuǎn)的距離，中間還存在許多變數(shù)，也需要時(shí)間。

　　務(wù)實(shí)的心態(tài)去看待難題，才能對(duì)產(chǎn)業(yè)有真正的敬畏

　　黑暗森林"這個(gè)概念最初是科幻小說《三體》中提出的，用來描述外星文明之間的戰(zhàn)爭(zhēng)策略，但是這個(gè)概念也被用來形容某些領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)。在半導(dǎo)體領(lǐng)域中，"黑暗森林"指的是競(jìng)爭(zhēng)激烈、信息不對(duì)稱、謹(jǐn)慎保密的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境。

　　總的來說，以光刻機(jī)為代表的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)被困在“黑暗森林”是真，突破7nm、5nm是假。單單是半導(dǎo)體行業(yè)制造用的硅，目前中國(guó)幾乎所有中高端硅晶圓都靠進(jìn)口。

　　這是我們需要認(rèn)清的現(xiàn)實(shí)，少點(diǎn)沸騰與自嗨，扎實(shí)研發(fā)，不妨從基礎(chǔ)的KrF乃至I線光刻機(jī)入手，真正投入研發(fā)吃透，建立起技術(shù)和系統(tǒng)的迭代基礎(chǔ)，而這一過程，正是新型舉國(guó)體制大有作為的舞臺(tái)。

　　要將短板環(huán)節(jié)解決掉，中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)目前仍然面臨巨大的挑戰(zhàn)和壓力，一方面需要在技術(shù)研發(fā)、人才培養(yǎng)、政策引導(dǎo)等方面持續(xù)投入與迭代，在半導(dǎo)體制造設(shè)備的材料與工藝、制造技術(shù)層面不斷突破，補(bǔ)齊短板，直到真正拿出量產(chǎn)的先進(jìn)光刻機(jī)產(chǎn)品，我們?cè)俜序v也不晚。

　　一方面要圍繞下一代晶體管的材料、器件與工藝等方面進(jìn)行持續(xù)的探索與專利布局，卡住下一代技術(shù)，才有往淘汰上一代技術(shù)，形成反制手段。

　　自嗨式膨脹，無力解決現(xiàn)實(shí)的難題。國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)的重大突破，其實(shí)需要對(duì)產(chǎn)業(yè)有敬畏，而非誤判形勢(shì)。

　　彎道超車，繞過光刻機(jī)的路徑，需要不斷嘗試，不僅僅是國(guó)內(nèi)，在中國(guó)超分辨率光刻機(jī)之外，美國(guó)的電子束光刻機(jī)，日本的納米壓印設(shè)備，都在對(duì)傳統(tǒng)的光刻機(jī)技術(shù)發(fā)起挑戰(zhàn)。但實(shí)驗(yàn)室的研究階段、專利布局與量產(chǎn)是兩個(gè)不同概念。

　　我們需要有務(wù)實(shí)的心態(tài)去認(rèn)識(shí)到真正的難題，才能對(duì)產(chǎn)業(yè)有真正的敬畏，才能有真正的反思與努力的方向，才有望在5~10年內(nèi)從根源上解決光刻機(jī)的難題。任重道遠(yuǎn)，我們依然保持期待。

　　其實(shí)從特朗普開始折騰黑名單這事，大家就都認(rèn)定，光刻機(jī)、芯片這些事再難也得靠自己，思路很明確、資源給的也多，可是五六年過去了，結(jié)果一言難盡。

　　2022年，情勢(shì)更為惡化，美國(guó)的芯片法案正式實(shí)施了，光刻機(jī)禁令、芯片禁令、“芯片四方聯(lián)盟”（Chip4），對(duì)美國(guó)來講，好處就太多了，產(chǎn)業(yè)鏈排華，制造業(yè)回流美國(guó)，限制中國(guó)高科技發(fā)展，拿到芯片的主導(dǎo)權(quán)。

　　一開始，很多企業(yè)是抱著博弈的態(tài)度來看這事的，畢竟中國(guó)是最大的市場(chǎng)，荷蘭的ASML甚至來中國(guó)參加了進(jìn)博會(huì)，顯然是想繼續(xù)做中國(guó)的生意，但幾年時(shí)間，美國(guó)大棒加蘋果的措施基本也讓這些公司死了心。

　　今年，荷蘭還是加入了美國(guó)的陣營(yíng)，日本追隨美國(guó)的態(tài)度也越來越堅(jiān)定，霸權(quán)雖然不得人心，但是真的好用。

　　也就是說，五年過去了，“卡脖子”的被動(dòng)局面沒啥大變化。

　　中國(guó)半導(dǎo)體協(xié)會(huì)發(fā)聲，美國(guó)此舉傷害中國(guó)的同時(shí)，也會(huì)傷害世界。

但是喊話和自嗨對(duì)國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展和國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)的研制有什么實(shí)質(zhì)性推動(dòng)嗎？

告別自嗨，務(wù)實(shí)為真。

　　中科院在最新的院刊中提出了建議：

　　1、建立跨部門協(xié)調(diào)機(jī)制，并建議以半導(dǎo)體產(chǎn)值的10%為標(biāo)準(zhǔn)，匹配半導(dǎo)體的研究經(jīng)費(fèi)；

　　2、恢復(fù)半導(dǎo)體物理專業(yè)，彌補(bǔ)歷史欠賬；

　　3、建立半導(dǎo)體基礎(chǔ)研究網(wǎng)絡(luò)，帶動(dòng)基礎(chǔ)研究向半導(dǎo)體領(lǐng)域回流；

　　4、全國(guó)建立10個(gè)左右大型區(qū)域聯(lián)合創(chuàng)新平臺(tái)，聯(lián)合公關(guān)共性技術(shù)；

　　5、大力扭轉(zhuǎn)實(shí)用主義主導(dǎo)科研的弊端。

       工作量不少，但是只有立足腳下，腳踏實(shí)地一點(diǎn)點(diǎn)的去彌補(bǔ)這些欠缺的技術(shù)才有可能走出，中國(guó)人民自己的半導(dǎo)體光刻機(jī)之路。

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