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中国芯片制造光刻机的真实进展 2018-12-05 03:43:06

荷兰应美国的要求只卖给中国落后两代的光刻机, 直接导致中国芯片制造业无法与韩国和台湾竞争。

早在几年前,上海微电子就制造出90nm光刻机,当时国际主流代工厂的代工水平是65nm。 当时的水平很高了。  但是 最核心的光源是进口的。 荷兰收购了所有光源生产企业不准给中国供货。在封锁光源的同时再对中国开放当时最先进的65nm光刻机,并通过各种渠道游说中国政府断绝了上微研发资金。  西方国家绞杀+在没有掌握核心设备生产能力+科研资金有限+技术团队流失的情况下,上微电的光刻机无法升级,中国就被卡在90nm。 

这就不能不说西方封锁中国的连个极具特征的阶段。 第一阶段, 绝对封锁, 第二阶段,天价供应敛财, 第三阶段,降价扼杀。

绝对封锁和天价供应敛财都会导致中国不计成本的资金投入试图公关。 但是当中国研制接近突破的时候, 国外就会正常供应。 要知道任何高精尖设备购买的价格都是比自己研发的成本低并且质量也稳定。 一旦国外正常价格供应, 中国也就是去了自我研制的动力,因为费力不讨好吗。 研制出来也没人买, 自己的国企都不会买。

荷兰又答应正常卖给中国设备, 这说明中国光刻机技术又达到了突破的边缘。

——————————————

中国芯片为何卡在光刻机上 日方:复杂的你们做不了

荷兰ASML是世界顶尖光刻机的全球唯一生产商。

  众所周知,航空发动机和光刻机分别代表了人类科技发展的顶级水平,都可以算得上是工业皇冠上的夺目的明珠。目前,我国航空发动机已经有了长足的进步,那么,我国的光刻机发展现状如何?这种誉为新时代“两弹一星”级别的“神器”我国能赶超欧美吗?特别是最近某科技媒体称,“是什么卡了我们的脖子—— 这些“细节”让中国难望顶级光刻机项背”,笔者根据公开资料解析我国光刻机最新进展。所谓光刻机,原理实际上跟照相机差不多,不过它的底片是涂满光敏胶(也叫光刻胶)的硅片。各种电路图案经激光缩微投影曝光到光刻胶上,光刻胶的曝光部分与硅片进行反应,将其永久的刻在硅片上,这是芯片生产的最关键步骤。 由于光刻机在芯片最后的封装,以及平板显示器件生产都可以用到,所以这里的光刻机一般特指芯片生产的前道光刻机。

  由于前道光刻机技术极端复杂,经过多年竞争,目前由原荷兰飞利浦公司发展而来的ASML(阿斯麦)公司一家独大,占据大部分市场份额,日本的两家光刻机公司(尼康和佳能)苟延残喘,基本上已退出光刻机市场 ,就连科技最发达的美国目前也不能独自完整生产出前道光刻机 ,只要求掌握最关键技术,和拥有ASML(阿斯麦)公司关键控股权。一些言论认为:“作为集成电路制造过程中最核心的设备,光刻机至关重要,芯片厂商想要提升工艺制程,没有它万万不行,我国半导体工艺为啥提升不上去,光刻机被禁售是一个主要因素”。实际上,早在1971年,我国清华大学精仪系就成功研制出了“激光干涉定位自动分步重复照相机”,也就是前道步进光刻机原型。那时,现在的光刻机巨头ASML还未创立,可以说跟欧美光刻技术处于同一水平,进入80年代后,随着国家放慢了对半导体工业支持的脚步,面对飞速发展的国际半导体行业,我国却被远远甩在了后面。

  进入21世纪后,我国重新开展了前道光刻机的研发工作,并成立了专门的研发公司——上海微电子装备有限公司(SMEE)。当时国外公司傲慢的说,“即使把图纸和元器件全部给你们,你们也装配不出来”。上海微电子装备有限公司进行集成式创新,终于于2007年研制出了我国首台90纳米高端投影光刻机,成为世界上第四家掌握高端光刻机技术的公司。据公开资料披露,由于该样机大量采用外国关键元器件进行集成,在得知我国研制出光刻机后,外国公司默契的进行了关键元器件禁运,样机成了摆设,无法投入商业化生产。公司不得不将产品开发投入到技术含量较低的后道封装光刻机和平板显示光刻机上来,并成功的占领了国内封装光刻机80%的市场,解决了公司生存危机,但我国芯片生产的关键难题并没有解决。


  面对如此困难的局面,我国并没有泄气,认真梳理了前道光刻机的关键核心技术,决定开展全国科技大协作,投巨资和精兵强将攻下这一科研难关。第一道难关是光刻机的曝光光学系统,由数十块锅底大的镜片串联组成,其光学零件精度控制在几个纳米以内,ASML公司的镜头组由老牌光学仪器公司德国蔡司独家生产。该项技术由生产遥感卫星镜头的长春光机所和国防科技大学光学精密工程创新团队等联合攻关,已获得多项突破性成果。成功研制了含有非球面光学元件的投影光刻曝光光学系统,并在上海微电子90nm光刻机整机上获得了满足光刻工艺要求的85nm极限曝光分辨率的成果,并全面掌握了浸没式28nm光刻机以及更高水平的光刻机曝光光学系统,已批量生产110nm节点KrF曝光光学系统,值得一提的是,更短波长的极紫外EUV投影光刻机曝光光学系统也成功突破,获得EUV 投影光刻32 nm 线宽的光刻胶曝光图形。

  第二道难关是光刻机的激光光源,据非官方消息称,上海微电子的光刻机光源就因为没有国产化,被西方公司卡脖子导致无法商用。光刻用准分子激光器光源需要窄线宽、大能量和高脉冲频率,这些参数互相矛盾,研制难度极大,目前经兼并组合后,全世界只有一家日本公司独立生产光源,其余皆被ASML公司收购。我科学院光电研究院等承担光刻机中的ArF准分子激光光源研发任务后,经9年努力,已完成国内首台 “65纳米 ArF 步进扫描双工件台光刻机曝光光源”制造任务和 “45纳米以下浸没式曝光光源研制与小批量产品生产能力建设”任务。以及20-40瓦 90纳米光刻机 ArF曝光光源批量化生产任务。第三道难关是光刻机工件台,为将设计图形制作到硅片上,并能在2~3平方厘米的方寸之地集成数十亿只晶体管, 光刻机工件台在高速运动下需达到2nm(相当于头发丝直径的三万分之一)的运动精度。

  日本尼康株式会社的社长来我国访问时曾说过这么一句话:“光刻机光学系统虽然很难,我相信你们能够研制出来,但(双)工件台恐怕就拿不下来了,因为这个系统太复杂了。”我国的清华大学等单位经努力攻关,不仅做出了满足90纳米光刻需要的工件台,针对28至65纳米光刻配套的双工件台也已研制成功,使我国成为世界上第二个研制出光刻机双工件台的国家。第四道难关是光刻机浸液系统,进入65纳米以下制程后,曝光光学系统已不能满足需要,急需新的技术。台积电技术人员经研究,提出采用以水为透镜,激光光束透过“水”为中介,缩短成更短波长,并与ASML公司合作,研制出45纳米浸没式光刻机。就是这项发明使原有193纳米波长光刻机不断延续,芯片制程最低可达7到14纳米,台积电和ASML公司分别成为各自领域龙头企业。

  请注意黄色的光柱是光刻机折射镜系统。有多复杂一目了然。

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  我国浙江大学经多年研究,研制出浸液控制系统样机,为我国浸没光刻机的研制提供技术支撑。该项目研发成功后将推动国产光刻机一举超越Nikon和Canon的光刻机,成为全球光刻机生产企业第二名。随着上述四大关键技术的研发成功,ASML公司不得不与上海微电子重新建立合作伙伴关系,并声称,从来没有对中国出售最先进光刻机进行所谓的“禁运”,愿意随时给我国出口最高级的光刻机,笔者认为,再给我国5至8年时间,我国光科技技术将站上世界领先地位,那时,我国芯片产业将迎来一片曙光。(作者署名:军事天地)

 



浏览(1792) (22) 评论(25)
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文章评论
作者:无云夜空 回复 香椿树1 留言时间:2018-12-06 15:55:36

社会进步主要靠无数的突发性创造发明,积累性技术进步的贡献很小,而且没有突发性创造为基础,积累也做不好。呵呵,观点严重不同。这就是前苏联为首的国家群失败的原因,也是厉害国要改革的原因。

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作者:香椿树1 回复 无云夜空 留言时间:2018-12-06 10:55:12

市场推动的是奖励制度。 新发明奖励比较多。 但奖励不是主要的东西, 容错才是中国欠缺的东西。 西方社会对投资失败的容忍机制中国没有学。

但是容忍机制是管理问题, 不是体制问题。 社会主义更容易建立容忍机制, 但是容忍机制里包含腐败危险, 中国社会洁癖太重, 突发性的发明确实不多

鼓励的办法就是大量浪费钱财, 鼓励科研领域“腐败”, 类似交大陈进的汉芯, 几个亿浪费根本不够。 如果是在美国,陈进很容易拿到风险投资, 政府或者私人的, 三年做不出来成果最多不再追加投资, 而不会被逼良为娼。

再重复一次, 这些小突发式的技术与制度无关, 很容易做。 落后国家做不了的是成熟领域的追赶与突破。 也就是累积性技术, 那才是国家的基石。

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作者:无云夜空 回复 香椿树1 留言时间:2018-12-06 08:23:19

技术进步有两类, 一种是突发性的, 一种是累积性。

深刻,很对!相对而言,目前的中国更缺突发性的创造发明,所以满眼都是抄袭。突发性的创造发明更需要资本主义和市场经济机制的推动。社会主义和市场经济不成熟反而会扼杀突发性创新。

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作者:香椿树1 回复 相当大 留言时间:2018-12-06 03:23:52

新经济殖民地, 不用直接用枪炮, 而是用垄断

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作者:香椿树1 回复 双不 留言时间:2018-12-06 03:22:39

中国如果不做, 差不多就要退出高端芯片领域。 抬价的不仅仅是光刻机, 最近光是内存条涨价两家公司就敛财数百亿。 所以, 中国政府投入芯片研发的钱根本不多。

美国现在属于暴走状态, 没有干不出来的事。

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作者:kshdjj 留言时间:2018-12-05 20:57:27

"愿意随时给我国出口最高级的光刻机"? 不买,自己做1

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作者:相当大 留言时间:2018-12-05 20:42:41

好文!谢谢介绍。的确, 你不搞,她就不卖。你搞得有点声色,它就抬高价格,赚取你暴力。你搞成了,它就拼命杀价。 药厂有时有点这样。

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作者:双不 回复 双不 留言时间:2018-12-05 18:56:36

卖了几十台。

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作者:双不 留言时间:2018-12-05 18:56:09

ASML光刻机需要明年交货,但是这种光刻机已经买了几十台。而且到时中国是否一定拿得到这个光刻机还是未知如果美国决定防止这个交易。

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作者:香椿树1 回复 liucarl 留言时间:2018-12-05 12:45:05

光刻机是不错的例子, 你不做,人家干脆不卖给你, 多少钱都不卖! 技术进步有两类, 一种是突发性的, 一种是累积性。 突发性的技术不用社会主义,也就是你的小作坊谁都可以做, 只要社会稳定。 但是一般不会形成长期的垄断利润。

而累积性技术有典型的高门槛特性, 比如航空发动机。 小作坊连想都不要想了。 一个落后国家怎样沦为自我管理的奴工? 主要靠累积性技术的垄断利润。 接受这种奴工的安排,落后国家永远也没有摆脱的可能性,艰苦的日子外加动荡恶劣的环境甚至连突发技术研究的机会也被剥夺。

更因为挤在低端的本土商人利润薄,只能靠挤工人的工资获利, 社会矛盾尖锐, 工人跳楼造反不断, 国也就不成其为国了。 这就是为什么只有社会主义才能救中国。

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作者:liucarl 回复 香椿树1 留言时间:2018-12-05 12:17:26

等你的光刻机弄好了,人家move on去开发新品了,你的几百亿美元投资就通通打水漂了。这就是社会主义优越性,大跃进就打了个超大水漂。

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作者:香椿树1 回复 水蛇 留言时间:2018-12-05 10:25:13

中国就应该养一些赔钱的企业, 做卖不出去的二流产品,跟踪一流的国际技术。 一旦对方掐脖子,马上顶替。 当然, 中国如果养了这样的企业, 对方可能也就根本不会卡脖子, 而是每天给你合理的价格来证明你哪些白养的赔钱货不划算, 最好关门。 对了, 对方也可能来收购啊。

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作者:香椿树1 回复 liucarl 留言时间:2018-12-05 09:34:42

我问你为啥苹果不肯把万亿的公司拆成1000个小的10亿的公司是不是更能创新, 你更厉害, 拆成1万元的小作坊, 一亿个, 你自己是不是也觉得荒唐。

因为小作坊的创新和大公司的垄断是一体两面, 落后国家也可以有很多很多的小作坊,具备苹果创业时的创新能力, 这不难。 谁都可以做。

但是, 跟苹果竞争就不能靠小作坊, 因为苹果一急眼就把你所有的人买走了。 集中能力办的事当然不是小作坊能办的事, 而是小作坊绝不可能做成的事。

就以光刻机为例, 你让小作坊做一个出来我看! 进万人的工厂30年的积累, 外加几万的协作商, 三星intel都入股, 中国要么放弃这个领域乖乖地蹲在低端, 要么集中国家的力量做出来, 别无选择!

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作者:liucarl 回复 香椿树1 留言时间:2018-12-05 08:42:11

苹果也是小作坊起家,一个garage里起来的。

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作者:香椿树1 回复 安文 留言时间:2018-12-05 08:33:41

正常的资本主义社会垄断是不能被打破的, 落后者只能等待被垄断者忽略遗忘的角落里有一个新的生长点。 因为垄断者可以用海量的资金收购, 连人带技术都买去, 或者应用或者雪藏。 落后者只好认同别人拿你的垄断利润。

国家层面被压榨的垄断利润太多, 让落后国家失去了技术进步的资源。 所以落后国家实现很难挤进技术俱乐部。 这个门槛越来越高的趋势。

但是, 中国体制可以打破这种壁垒, 这也是垄断资本家不满的地方。

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作者:水蛇 留言时间:2018-12-05 08:28:12

中兴这次被罚,被制裁,不仅对芯片光刻技术,对整个中国高科技领域,都是一次深刻教训。

依赖他人,终被他人牵制。还是自己的东西用的舒坦。

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作者:香椿树1 回复 贾舟子 留言时间:2018-12-05 08:28:08

真同意你的一句话, 埋头苦干,不要投机取巧。 一些被垄断的行业如果想要不任人宰割,只好埋头苦干, 避免一切诱惑和忽悠。

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作者:香椿树1 回复 liucarl 留言时间:2018-12-05 08:26:16

你可能也没有明白追赶和打破垄断的真实意义。这种忽悠很容易戳穿的, 你让苹果公司拆成1000个小公司,你问投资者干不干。

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作者:安文 留言时间:2018-12-05 06:49:39

这次贸易战如果能让国人知道关键技术自立的重要性,就不算白忙,芯片产业是重中之重,咱们的光刻机什么时候商业化就是成功。

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作者:贾舟子 留言时间:2018-12-05 06:31:47

【再给我国5至8年时间,我国光科技技术将站上世界领先地位,那时,我国芯片产业将迎来一片曙光。】

哈哈哈。。。这类话我都听了20多年了。

想想看: 日本从一片废墟上起步,仅用了二十来年时间就跨入了世界科技领先领域。他们的“秘诀”就是:不吹牛,不张扬,埋头苦干。中国人不比日本人笨,只是把聪明才智多用在“孙子兵法上”,没有几个人真正潜心埋头苦干。

如果楼主真心爱中国,请和我们一起来宣扬埋头苦干精神,摒弃耍小聪明的恶习。

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作者:liucarl 回复 香椿树1 留言时间:2018-12-05 06:25:02

表告诉我谷歌facebook不是从小作坊起来的。谈现代科技发展,你的马克思主义能告诉你啥?

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作者:香椿树1 回复 liucarl 留言时间:2018-12-05 06:13:16

资本家用小作坊时代的理论忽悠落后国家不要参与科技发展, 现代技术条件下分散只存在幻想之中, 集中力量与合作才是现代科技发展的动力。 你可以回顾一下罗罗公司发展的经历。

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作者:香椿树1 回复 不列颠地主 留言时间:2018-12-05 06:10:08

上海的光刻机当时被卡在光源上了, 如果不是国家被游说而放弃研究,中国不会被甩这么远。 和大飞机的经历差不多。

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作者:liucarl 留言时间:2018-12-05 06:02:53

中国通过仿制山寨的确能在一时跟上国际先进,但没有后劲,慢慢就会落下。这是体制决定的,没有足够的合理的回报,谁会去冒险创新?外面只要能技术封锁,慢慢的中国就会落后。这就是资本主义的优越性,是哈耶克几十年前就论述过的,知识只有在分散的情况下才会创新。集中起来社会主义大跃进,只会带来灾难。

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作者:不列颠地主 留言时间:2018-12-05 06:01:30

核心的制造技术还是欧洲最牛。老菲利普公司造的透射电子显微镜需要和光刻机一样的几何精度,最终的决定因素还是精密机床技术。

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