2002年,光刻機就已被列入國家863重大科技攻關計劃。2006年起,國家開始一系列動作,全力推動光刻機的研發,此後17年間,投入了大量人力物力財力。 2018年3月,上海微電子開發的90納米光刻機通過驗收,代表了當前中國自產商用光刻機的最高水平。【注】
隨後,上海微電子開始研發28納米光刻機。五年過去了,此款光刻機仍無法通過驗收。原計劃2021年底完成並投入量產,卻因北京的華卓精科公司所提供的雙工作檯精度差無法過關。
華卓精科是一家由清華大學教授創建並領軍的科技公司,2020年對外宣稱已打破ASML的壟斷,造出高精度雙工作檯。2021年,華卓精科申請股票上市,因業績不足、技術儲備不夠、對清華大學過度依賴未被批准。
據說上海微電子與華卓精科雙方一直在扯皮:上海微電子說華卓精科工作檯精度不夠,華卓精科說上海微電子的系統集成技術不過關。無論誰是誰非,反正光刻機無法量產。現在兩年又過去了,從90納米衝擊28納米,一晃眼快六年了,卻不知工作檯的問題解決了沒有。如果沒有,上海微電子到2024年仍然無法量產28納米級的光刻機。
上海微電子是中國光刻機製造業中的龍頭老大。如果花了五六年時間仍無法量產28納米級的DUV光刻機,怎能繼續開發下一代的14納米光刻機?更別提5納米級別的EUV了。
龍頭老大尚且如此,其他公司與研發團隊呢?熱鬧到是挺熱鬧的,取得的成就皆差強人意。都說“十年磨一劍”,現在二十年過去了,總該磨出一兩把好劍來吧,90納米光刻機勉強算一把,還有其它的嗎?
在發展光刻機的熱潮中,還有一批又一批以圈錢為目的的人們。2021年爆發的“武漢弘芯半導體”千億芯片大騙局,就是最近大躍進、大煉鋼鐵、大忽悠的又一個典型例子。
總結過去二十年的經驗,中國發展光刻機目前存在下面三個問題:
(一)大學的教授與科研單位的研究人員,以申請基金發表論文為主要目的,為此大都只滿足於在實驗室里驗證某個光刻機部件(樣機)的可行性,卻並不關心商業生產環境中千百萬次高速高精度重複之可靠性。
(二)光刻機公司缺乏優秀的有經驗的系統集成工程師,無法在國產零部件增加的情況下提高光刻機的良品率。(集成是ASML的強項。)
(三)國內能夠生產光刻機所需的精密可靠的零部件的公司,尤其是那種生產專項零部件的中小公司(如德國的蔡司公司),少之又少。
上述三個問題是國內發展商用光刻機的瓶頸,同時也是發展其他類型半導體製造設備的短板。這三個問題,還是某些人津津樂道的“彎道超車”過程中,無法躲避的攔路虎。在美國全面封鎖光刻機技術的環境中,這些問題顯得更為嚴重,它們在短時期(5-10年)內很難得到有效解決。
簡言之,精密製造、系統集成、全產業鏈,是中國獨立自主打造先進的半導體工業體系成功與否的關鍵所在。
以上是中國光刻機發展20年之現狀。總體而言,花了不少錢,浪費了大把時間,雖取得若干進展,多為實驗室里可行性研究的結果,充其量剛剛摸到光刻機製備的門檻,而那些所謂的樣機,均不滿足高良品率與億萬次高速精準可重複性的商用光刻機基本要求。據說中央政府正在出手整頓凡此種種“熱鬧卻不出活”的現象。且看接下來怎麼發展。
荷蘭的ASML從1984年草創,到2011年超越美國的Applied Materials在世界半導體設備領域執牛耳,用了不到三十年時間。當然,拿集世界先進技術之大成的ASML與20年前“一窮二白”的中國半導體業相比,似乎不大公平。不過,經歷了二十年,中國半導體業也該學到一些東西了吧。古人云:知恥而後勇。只有看清並承認自己的不足,才能從實際出發有的放矢,奮發圖強,穩紮穩打,循序漸進。中國在下一個二十年裡,能否在芯片製造設備領域逐漸接近世界先進水平,值得關注,也值得期待。
【注】有人對“芯片生產能力”與“光刻機製造能力”兩個不同的概念混淆不清。前者關於芯片製程(工藝),後者關於半導體設備製造。前者可以“借雞生蛋”:中國早在2018年就能用ASML光刻機生產出14納米的芯片了,此次華為新手機的7納米芯片,也是用ASML光刻機通過反覆曝光生產的,雖然良品率較低。如果美國不禁運,中國最早在2018年就能購買到可生產5納米芯片的ASML的EUV光刻機,可惜中國的訂貨申請被拒絕。現在美國西方全面封鎖光刻機技術,下蛋的金雞姆買不到了。 本文說的是後者,即中國自產商用光刻機的能力與狀況。目前中國光刻機的水平是90納米。
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