2002年,光刻机就已被列入国家863重大科技攻关计划。2006年起,国家开始一系列动作,全力推动光刻机的研发,此后17年间,投入了大量人力物力财力。 2018年3月,上海微电子开发的90纳米光刻机通过验收,代表了当前中国自产商用光刻机的最高水平。【注】
随后,上海微电子开始研发28纳米光刻机。五年过去了,此款光刻机仍无法通过验收。原计划2021年底完成并投入量产,却因北京的华卓精科公司所提供的双工作台精度差无法过关。
华卓精科是一家由清华大学教授创建并领军的科技公司,2020年对外宣称已打破ASML的垄断,造出高精度双工作台。2021年,华卓精科申请股票上市,因业绩不足、技术储备不够、对清华大学过度依赖未被批准。
据说上海微电子与华卓精科双方一直在扯皮:上海微电子说华卓精科工作台精度不够,华卓精科说上海微电子的系统集成技术不过关。无论谁是谁非,反正光刻机无法量产。现在两年又过去了,从90纳米冲击28纳米,一晃眼快六年了,却不知工作台的问题解决了没有。如果没有,上海微电子到2024年仍然无法量产28纳米级的光刻机。
上海微电子是中国光刻机制造业中的龙头老大。如果花了五六年时间仍无法量产28纳米级的DUV光刻机,怎能继续开发下一代的14纳米光刻机?更别提5纳米级别的EUV了。
龙头老大尚且如此,其他公司与研发团队呢?热闹到是挺热闹的,取得的成就皆差强人意。都说“十年磨一剑”,现在二十年过去了,总该磨出一两把好剑来吧,90纳米光刻机勉强算一把,还有其它的吗?
在发展光刻机的热潮中,还有一批又一批以圈钱为目的的人们。2021年爆发的“武汉弘芯半导体”千亿芯片大骗局,就是最近大跃进、大炼钢铁、大忽悠的又一个典型例子。
总结过去二十年的经验,中国发展光刻机目前存在下面三个问题:
(一)大学的教授与科研单位的研究人员,以申请基金发表论文为主要目的,为此大都只满足于在实验室里验证某个光刻机部件(样机)的可行性,却并不关心商业生产环境中千百万次高速高精度重复之可靠性。
(二)光刻机公司缺乏优秀的有经验的系统集成工程师,无法在国产零部件增加的情况下提高光刻机的良品率。(集成是ASML的强项。)
(三)国内能够生产光刻机所需的精密可靠的零部件的公司,尤其是那种生产专项零部件的中小公司(如德国的蔡司公司),少之又少。
上述三个问题是国内发展商用光刻机的瓶颈,同时也是发展其他类型半导体制造设备的短板。这三个问题,还是某些人津津乐道的“弯道超车”过程中,无法躲避的拦路虎。在美国全面封锁光刻机技术的环境中,这些问题显得更为严重,它们在短时期(5-10年)内很难得到有效解决。
简言之,精密制造、系统集成、全产业链,是中国独立自主打造先进的半导体工业体系成功与否的关键所在。
以上是中国光刻机发展20年之现状。总体而言,花了不少钱,浪费了大把时间,虽取得若干进展,多为实验室里可行性研究的结果,充其量刚刚摸到光刻机制备的门槛,而那些所谓的样机,均不满足高良品率与亿万次高速精准可重复性的商用光刻机基本要求。据说中央政府正在出手整顿凡此种种“热闹却不出活”的现象。且看接下来怎么发展。
荷兰的ASML从1984年草创,到2011年超越美国的Applied Materials在世界半导体设备领域执牛耳,用了不到三十年时间。当然,拿集世界先进技术之大成的ASML与20年前“一穷二白”的中国半导体业相比,似乎不大公平。不过,经历了二十年,中国半导体业也该学到一些东西了吧。古人云:知耻而后勇。只有看清并承认自己的不足,才能从实际出发有的放矢,奋发图强,稳扎稳打,循序渐进。中国在下一个二十年里,能否在芯片制造设备领域逐渐接近世界先进水平,值得关注,也值得期待。
【注】有人对“芯片生产能力”与“光刻机制造能力”两个不同的概念混淆不清。前者关于芯片制程(工艺),后者关于半导体设备制造。前者可以“借鸡生蛋”:中国早在2018年就能用ASML光刻机生产出14纳米的芯片了,此次华为新手机的7纳米芯片,也是用ASML光刻机通过反复曝光生产的,虽然良品率较低。如果美国不禁运,中国最早在2018年就能购买到可生产5纳米芯片的ASML的EUV光刻机,可惜中国的订货申请被拒绝。现在美国西方全面封锁光刻机技术,下蛋的金鸡姆买不到了。 本文说的是后者,即中国自产商用光刻机的能力与状况。目前中国光刻机的水平是90纳米。
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