国产光刻机往事:难,真的是难…

2022-08-15 18:39:06 来源:网络

国人普遍对光刻机唉声叹气之时,全球光刻机龙头ASML首席执行官彼得·温宁克却曾表示:

“如果不将光刻机卖给中国,五年之内,他们必将掌握所有的EUV光刻技术,十五年之后,ASML公司或将失去行业话语权!”

我们能做到吗?

1956年,周恩来总理收到了一份六百万字的草案,在这份《十二年科学技术发展远景规划》中,中科院的学部委员们提出了57项重点发展任务。

看着厚厚的资料,周总理向专家们请教:“这么多重点,国务院应该主要抓哪些?”

最终,57项任务被凝结为四大紧急措施:计算技术、无线电电子学、自动学和远距离操纵技术,以及半导体技术。

新中国对半导体的重视的确不算晚。两年后,美国德州仪器的基尔比、仙童半导体的诺伊斯,才几乎同时做出人类史上的第一块集成电路,打开了潘多拉魔盒。

作为集成电路(芯片)制造的必备设备,光刻机从此走上历史舞台,走进发展快车道。中国光刻机的发展,也从此时开始。

1961年,美国GCA公司制造出了第一台接触式光刻机。而一个广为流传的说法是,1966年,中科院下属109厂就与上海光学仪器厂协作,研制成功了我国第一台65型接触式光刻机。

早期的光刻机复杂程度和照相机差不多,技术难度不高,所以大家的差距也没那么大。

半导体市场的快速发展,推动着光刻机的需求和生长。日本的佳能、尼康,美国的GCA公司,以及接受军方投资的Perkin Elmer公司,都开始进入这一领域,中国虽然相对落后,但在相当长时间内,也算是亦步亦趋地紧跟产业步伐。

即便在动荡年代,中国也依然在向光刻机产业发起冲锋,虽然这个过程充满艰辛。

1971年,在江西鄱阳湖畔学习水稻种植的徐端颐,突然接到一个来自北京的电话,原本就是清华大学精密仪器系教师的他,要回京负责新一代光刻机的研发。

清华大学为徐端颐配备了数百人的团队,有技术超群的钳工,有搞精密机械加工的,还有从其他单位调来的搞计算机控制的老师和技术工人。群贤毕至,却没有一个人搞过光刻机。

组建这样一个“草台”班子,多少有些无奈。

新中国刚成立没多久,美国、英国、日本等17个国家,搞了个国际巴黎统筹委员会(简称巴统),旨在限制成员国向社会主义国家出口战略物资和高技术,列入禁运清单的有军事武器装备、尖端技术产品,中国也在封禁之列。

随着半导体的蓬勃发展,光刻机也被巴统列为尖端产品,对华实行禁运。而国内很少有从事光刻机的专业人才,只能从相关学科中调兵遣将。

底子薄、基础差,还有“巴统”这样的镣铐,落后在所难免。

1973年,美国PerkinElmer公司推出首台扫描投影光刻机,这种光刻机精度高,又改变了把光掩模压在光刻胶上的技术路线,芯片生产的良率从10%一夜之间提升到70%。但国内仍停留在接触式光刻机时代。

落后就要挨打,深深地刻在一代人的印记里,得到消息的中国决心奋起直追。

1977年,在江苏吴县(今苏州吴中区),专门开了一场光刻机技术座谈会,与会的67名代表指出:光刻设备和工艺极为重要,要提高光刻机技术,让中国半导体设备赶超世界先进水平。

人的潜力,在中国第一代光刻机从业者身上发挥到极致。

没有资料,只能靠自己摸索,徐端颐和团队成员边干边学,没日没夜地加班攻关,终于在1980年造出了国内第一台投影光刻机。

1985年,中科院45所在光刻机领域取得了重大进展,研制出分步投影式光刻机,被认定达到了1978年美国GCA公司推出的光刻机水准。当时,日后的光刻机巨头ASML公司才刚刚诞生。

国产光刻机有一个好的起点,但尴尬的是,因为当时国内半导体产业整体太薄弱。国产光刻机虽然研发出来,却没有很好的下游应用市场,无法真正走上市场和商业化的道路,只能停留在实验室研究阶段。

此后的二三十年,这种现实愈演愈烈,中国光刻机对外的差距,也越来越大。

1977年7月,邓小平邀请30位科技界代表在人民大会堂召开座谈会。

在那场座谈会上,中国半导体灵魂人物王守武说得很直接:

“全国共有600多家半导体生产工厂,一年生产的集成电路总量,只等于日本一家大型工厂月产量的十分之一。”

王守武的一句话,将中国半导体产业的家底抖了个干净。

在20世纪60年代后期,中国一度采用群众运动的方式搞半导体。当时,报纸上甚至出现了如此报道:街道老太太在弄堂里架一台扩散炉,也能做出半导体。

蛮干硬上,产业发展违背科学规律,国内的芯片产业基本处于分散的手工式生产。在同一个时期,日本则依靠“产、官、学”相互协作体系,成为全球半导体市场的有力竞争者,其光刻机技术也取得长足的进步。

1984年,尼康推出量产型自动化步进式光刻机,凭借良好的性能,一如太平洋战争初期那般,印刻着“Made in Japan”的光刻机,把美国厂商打得节节败退。尼康甚至从美国厂商GCA手里夺下了IBM、英特尔、AMD等一系列大客户。

一消一涨之间,中国与世界先进水平的差距,被拉得更大了。这种差距感染了规划工作者,中国半导体行业由此开始了急进式的追赶之路。

从1986年到1995年,国家部委先后组织了半导体领域的“三大战役”:531战略、908工程、909工程。规划工作者希望通过市场化和运动式的集中攻关并行,换取半导体技术的进步和产业跨越的发展。

但国内如火如荼的造芯运动,却没有成为国产光刻机的幸运时刻。

改革开放,让美、日光刻机厂商紧盯着中国市场,再加上国产光刻机性能本就落后,国内好不容易起来的半导体企业和光刻机市场需求,却成了送给外资的礼物。

为迅速抢占中国光刻机市场,国际厂商除了常规竞争,可谓是千方百计。一些企业甚至还推出特别福利:买光刻机,送出国游。

国门刚开,中国的厂长经理们总想出去看一看、玩一玩,顺便学些先进经验回来。再加上对方的产品的确优秀,所以国内企业普遍就选择了国外光刻机。

许多原本购买徐端颐团队投影光刻机的公司,纷纷取消了订单。

本身就落后,且没有什么市场的国产光刻机,此时处境更加尴尬。产品卖不出去,从市场上找不到钱的同时,连生存也被釜底抽薪:

在20世纪80年代初,我国实行“拨改贷”的政策,将政府对国有企业的财政拨款,改为企业向银行贷款,导致国家对电子工业投入的减少。

既赢不了市场,也没了国家经费支持,国产光刻机因此站到悬崖边,许多光刻机项目纷纷下马。

芯片产业日新月异,光刻机亦是如此。当步伐停下后,曾经尚可奋力一争的国产光刻机,与国际同行的差距因此被迅速拉大,甚至几乎处于停滞状态。

曾经编写过《光刻掩模版的制造》武汉无线电元件三厂,一度还卖起了副食品。徐端颐团队也退出了光刻机的研究,转向光盘技术领域,还拿到了国家发明二等奖。

2002年,荷兰南部的边境小镇费尔德霍芬,来了一批西装革履的中国人,他们身上背着一项沉重的使命——研发刚被列入“863重大科技攻关计划”的新型光刻机。

带队的人,名叫贺荣明,他掌舵的上海微电子公司,由科技部和上海市政府牵头成立,承担着攻坚光刻机技术的重任。

1999年,北约入侵科索沃时,美国的电子信息战瘫痪了南联盟几乎所有网络通讯系统,让人们看到了一场信息战的威力。科技部多次召开紧急会议讨论:一旦和美国闹掰,国家信息安全将面临怎样的威胁?

在缺芯少魂的担忧下,中国喊出了“砸锅卖铁也要研制芯片”的口号。在政策的鼓励下,中国半导体产业出现了海归创业和自主发展的热潮,国产光刻机再度觉醒。

贺荣明考察ASML的那一年,国际上的光刻机技术迎来重大突破。台机电联合ASML成功研发出的新一代光刻机,将芯片制程推进到45nm。ASML凭此脱颖而出,在日后击败尼康,成为新一代光刻机霸主。

贺荣明的目标很明确,想和光刻机巨头ASML公司合作,最不济也能学到点东西,但对方压根没把这群来自中国的客人放在眼里。

ASML公司一位德国工程师直接将光刻机的图纸拿给他们看,并撂下一句狠话:“就算给你们全套图纸,你们也做不出来光刻机”。

贺荣明很是生气,但外国专家的话不无道理,光刻机制造难度太高了,对精度、速度要求已高到难以想象——相当于两架大飞机从起飞到降落,始终齐头并进,一架飞机上伸出一把刀,在另一架飞机的米粒上刻字,不可以出差错。

巴统虽然解体了,但以美国为首的西方国家又搞出了瓦森纳协定。

在瓦森纳协议下,西方国家对中国半导体技术及光刻机等设备出口,一般都遵循“N-2”的原则审批,即比最先进技术落后两代。如果再在审批过程中适当拖延一下,中国能拿到的,只怕落后三代不止。

在中国必须掌握集成电路的主动权的战略重视下,国产光刻机还是艰难地重新起步——曾经研发出投影光刻机的45所,被调至上海微电子,他们的任务是100nm以下光刻机的研究。

2007年,上海微电子宣布研制出90nm工艺的分布式投影光刻机。由于这台机器大部分元器件是国外的,西方国家立即实行了禁运。辛苦研制的光刻机,迟迟无法量产又成为了摆设。

2008年,国家又成立“极大规模集成电路制造装备与成套工艺专项”(02专项)。吸取了前车之鉴后,除了强攻整机制造,还扶持了一批配套产业链企业。

比如,中科院微电子所与科益虹源合作研究光源系统、清华大学与华卓精科的开发双工作台系统、浙江大学与启尔机电共同研制浸没系统等。

持续的攻关下,光刻机产业开始取得突破。2016年,上海微电子终于实现了90nm光刻机的量产。

同年,清华大学团队和华卓精科成功研发出光刻机双工作台系统样机,成为继ASML之后第二个掌握光刻机双工作台系统的企业。

然而,就在形势不断向好时,美国挥舞着大棒来了。

2019年5月,美国突然宣布对华为制裁,并且很快将制裁范围从芯片扩展到更多领域,其中最重要的一个就是,限制国际领先光刻机对华销售。

2019年6月3日,一架波音C-32A飞机降落在荷兰首都阿姆斯特丹,专机里坐着的是时任美国国务卿蓬佩奥,美国政坛二号人物。

他此行目的之一,是要阻止一桩中荷企业间的交易:一年前,中芯国际花费1.5亿美元,向荷兰ASML公司购买了一台EUV光刻机。

小于5纳米的芯片晶圆,只能用EUV光刻机生产。有了这台光刻机,中芯国际将有望在芯片制程上继续追赶,缩短差距。

向来崇尚市场经济、自由贸易的美国政府,此次索性自打自脸,向荷兰施压,并获得了成功,包括中芯国际在内的中国芯片制造企业,也因此被卡住了脖子。

2021年11月9日,第三届进出口博览会上,全球光刻机龙头ASML副总裁、中国区总裁沈波对媒体表示:公司对向中国出口光刻机持开放态度。

这下可捅了马蜂窝。因为美国正竭力要求其对华禁售产品,并且步步紧逼,不但要禁售先进制程的EUV光刻机,还要禁售成熟制程的DUV光刻机。

目前,双方的博弈还在继续中。

美国在继续施压,但已经禁了EUV的ASML,显然不愿意再禁DUV,其CEO彼得·温宁克就表示,“中国是非常重要的全球市场供应方,世界‘不能忽视这种现实’。”

话说得很委婉,但意思很明确,“一旦向中国断供光刻机,全球的半导体市场都会有影响。”

与之对应,2022年第一季度,ASML共交付62台光刻机,其中有21台DUV都是销往了中国大陆。

ASML倾向于支持中国的态度,并非完全来自国际友谊,也更包括其自身的巨大利益。因为今天的中国,是任何一个全球化企业不堪承受失去之痛的市场。

2021年,我国集成电路产量3594亿块,出口的集成电路为3107亿块,同比增长了19.6%。谷歌前CEO施密特甚至称,到了2025年,中国大陆或将成为全球最大芯片产地。

ASML因此担心:“如果不将光刻机卖给中国,五年之内,我们必将掌握所有的EUV光刻技术,十五年之后,ASML公司或将失去行业话语权!”

但归根到底,核心技术还是得掌握在自己手上。就在美国持续加码打压的同时,中国光刻机也迎来了史无前例的再次奋起追赶。

2019年10月,国家大基金二期注册成立,注册资本2041.5亿,其投资方向之一就是光刻机等核心设备及关键零部件。

2020年8月4日,国务院印发了《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展若干政策》,对进口掩模版等制造光刻机所需要的原材料,实施免征关税。

2021年2月,全国集成电路标准化技术委员会成立,包括华为、小米、中芯国际、上海微电子、北大、清华等90家单位,基本涵盖了我国集成电路产业链主要的企业、科研院所、高校。大家抱团取暖,进一步促进产业上下游对接。

国产光刻机产业也迎来突破。上海微电子披露:有望在2022年交付第一台28nm工艺国产光刻机。尽管这和7nm、5nm仍隔着数代距离,但是差距已经大大缩小。

回想新中国成立之初,一没资金、二没产业基础,三没人才储备,国产光刻机愣是做到了紧跟世界先进水平。

当下,国家政策持续发力,相关企业也在奋力突围。更为关键的是,产业环境也今非昔比,国内光刻机的科研基础、资金实力、产业上下游,都已达到世界级。集中力量实现再次成功突破,已经到达了临界点。

在光刻机之前,中国被卡脖子的行业其实有很多,比如面板产业,一度这是日韩企业的天下。没有技术,处于产业链下游的中国厂商不得不耗巨资采购。

在以京东方为代表的面板企业努力下,现在,中国已成为全球最大的面板产地。数据显示,2022上半年中国大陆面板厂商以8400万片出货量以及67%市场占有率,雄冠全球。

参照面板行业,乃至于更多中国产业突围的历史,ASML“或将失去行业话语权”的担心,不是没有可能。

[1] 《中国曾经的光刻机研发与徐端颐》文史天地

[2] 《国产光刻机五十年,星星之火,可以燎原?》科工力量

[3] 《上微突围战》上海国资杂志

[4] 《光刻机大败局,阿斯麦王座下的白骨》远川科技评论

[5] 《芯片制造“大国重器”背后的九九八十一难》智东西

[6] 《芯想事成:中国芯片产业的突围与博弈》陈芳、董瑞丰

,国产光刻机往事:难,真的国产bt 是难…

相关:

鞠萍红果果携《新大头儿子5》登北影节 今秋上映 由央视动漫集团精心打造的“新大头儿子”系列第五部动画电影《新大头儿子和小头爸爸5:我的外星朋友》宣布将于2022年秋天上映,致敬航天事业,弘扬航天精神。作为年度唯一航天题材动画电影,《新大头儿子和小头爸爸5:我的外星朋友》由总台少儿频道、央视动漫集团、猫眼电影、万达影视联合推出。国民IP金秋重磅登场 年度唯一航天题材动画致敬“航天梦”大头儿子、小头爸爸和围裙妈妈这个欢乐温馨的三口之家,不仅是新时代中国..

《760号犯人》曝终极预告 正邪博弈掀起高能智斗 “正义会迟到,但绝不会缺席!”由凯文·麦克唐纳执导,朱迪·福斯特、塔哈·拉希姆、谢琳·伍德蕾、本尼迪克特·康伯巴奇联合主演的英国剧情口碑力作《760号犯人》自定档8月23日以来,一直受到广大影迷的期待与热议,数次登上各大平台热门榜单,成为暑期档尾声最受关注的作品。近日,影片再度曝光终极预告和海报,掀开无罪之囚“逆权翻案”的斗争序幕,正义与黑暗的斗争即将打响!14年冤案疑点丛生 正邪博弈掀起高能智斗电影..

周票房:《独行月球》破24亿 《断·桥》首周末破亿1905电影网专稿 第32周(8月8日至8月15日),中国内地影市票房报收8.1亿。其中《独行月球》报收4.26亿,继续牢牢守住周榜第一位。紧随其后的是《明日战记》和新上映的《断·桥》,两者单周票房分别报收1.5亿和1.2亿。截至8月13日,国家电影局数据显示,2022年暑期档票房已经超过2021年暑期档总票房(73.81亿元)。本届暑期档票房前三名影片暂为:《独行月球》(24.4亿)《人生大事》(16.93亿)《侏罗纪世界3》(10.59亿)。《..

《独行月球》亮相微博电影之夜 沈腾撞衫谢霆锋 由张吃鱼执导,沈腾、马丽领衔主演的开心麻花科幻喜剧《独行月球》正在热映中。8月14日,主演沈腾、马丽、常远、黄才伦、郝瀚,一起出席2022微博电影之夜盛典,并获得了微博电影之夜三项荣誉:电影《独行月球》获得“年度最受欢迎影片”荣誉,沈腾和马丽则分别获得“年度最受欢迎男演员”和“年度最受欢迎女演员”荣誉,成为当天最亮眼的焦点。浑身都是梗,沈腾红毯“偷”轮胎热搜第一月球车出场太拉风,马丽:这回没把腾哥落..

长影节参赛影片(一):以风雪沧桑 鉴中华之光 2022年8月23日至28日,第十七届中国长春电影节将在吉林省长春市举办。本届电影节由中央广播电视总台、吉林省人民政府主办,长春市人民政府承办,以“新时代·新摇篮·新力量·新坐标”为主题。本届影片征集自7月10日开始,截至8月1日17:00,征片周期共22天,共征集参赛影片40部。历史潮流,浩浩汤汤,中国历史发展走在新阶段,这一切离不开先辈前仆后继的付出。“生为百夫雄,死为壮士归”,历史的长河记载了多少英雄事迹,多..

《长空之王》王一博周冬雨携“试飞小队”登红毯 由刘晓世导演,韩寒监制,王一博、胡军、于适领衔主演,周冬雨特别主演的电影《长空之王》,甫一官宣便收获极大关注。无论是影片首次聚焦的新时代空军试飞员题材,气势磅礴的歼-20等最尖端战机的真机实拍,还是“全员硬汉”的演员阵容,都成为了网友热议的焦点。8月14日,《长空之王》剧组出席微博电影之夜,导演刘晓世携王一博、周冬雨及片中饰演“试飞小队”的青年演员亮相红毯,并领取了“年度最受关注影片”荣誉,剧组全..

“最伟大的反派英雄”!《黑亚当》登杂志封面 日前,演员巨石强森在自己的社交网站上公布了两张《完全电影》的杂志封面。封面上是黑亚当的两张海报。一张海报为彩色,聚集了影片中的诸多人物;而另一张海报则是黄色背景、黑色人物,是黑亚当的单人照。强森为两张剧照配文:“这是为粉丝们准备的,带你进入《黑亚当》的世界,史上最伟大的反派英雄”。黑亚当是DC旗下的一个难以被归类的角色。一般意义上,他是一个巨大的反派,但在某些时刻,他也能做出符合主流价值观的选择..

《沼泽深处的女孩》多国路演 票房口碑双线飘红 近日,改编自全球现象级畅销小说的爱情悬疑电影《沼泽深处的女孩》开启了欧洲路演宣传活动,主演黛西·埃德加-琼斯接连现身瑞士、瑞典、德国等国家,与各地影迷、粉丝进行了深度的交流互动,分享电影拍摄台前幕后的故事。欧洲路演活动反响热烈 观众盛赞“最美爱情悬疑佳作”电影《沼泽深处的女孩》欧洲路演的每一站都可谓是亮点十足。首站亮相瑞士洛迦诺国际电影节,黛西·埃德加-琼斯获得2022年第75届洛迦诺电影节金豹俱乐..

脸叔《秘密花园》定档8.19 孤儿少女闯禁闭花园 由奥斯卡影帝科林·费斯主演的奇幻剧情片《秘密花园》正式定档8月19日。影片改编自风靡全球百年的经典名著《秘密花园》由《哈利·波特》《帕丁顿熊》系列制片人打造,片中大量借助CGI增强技术,特效设计使一个阆苑仙葩的奇幻世界活灵活现地绽放在观众面前。影片讲述了出生在印度的英国小女孩玛丽·伦罗克斯经历了父母双亡后,一夜之间成为孤儿,她被从印度送往英国约克郡克莱文姑父的庄园生活。一次神奇的经历,使玛丽闯入久..

第十二届北京国际电影节电影嘉年华隆重开幕! 8月14日晚7点整,第十二届北京国际电影节电影嘉年华在怀柔区杨宋镇影都花海正式拉开序幕。北京广播电视台党组副书记、副台长、机关党委书记,第十二届北京国际电影节组委会副秘书长韦小玉女士为活动致辞,五大场地纷纷披上绚丽夺目的光影彩妆,以特色各异的沉浸式休闲项目,吸引1500余名游客和当地群众前来共享文化休闲盛宴。在嘉年华开幕式当晚,精彩的开场舞《开拓》寓意中国电影在怀柔、在影都将进一步开拓出不朽篇章。出席..