国产光刻机,中国能否造?自主研发,换道超车!未来可期!
关于咱们国家自己的光刻机,到底进行到哪一步了,这事儿说起来,很多人心里都画着一个大大的问号。
一方面,我们时常能听到一些振奋人心的消息,说某个技术有了新突破;但另一方面,放眼全球,荷兰的ASML公司就像一座难以逾越的大山,再加上一些外国专家的分析,总让人觉得前路漫漫,心里没底。
大家最关心的其实就一个问题:我们投入了这么多心血,这台被誉为“工业皇冠上最亮的明珠”的机器,咱们自己到底能不能造出来,会不会到头来是一场空?
今天,咱们就用大白话,把这个事情的来龙去脉好好捋一捋。
首先,得纠正一个流传很广的说法,这个说法常常被用来证明我们自己造光刻机有多难。
那就是:“你看,连工业强国德国,拥有蔡司这样顶级的镜头制造商,都造不出一整台最先进的光刻机,我们中国怎么可能成功?”这话听起来似乎很有道理,但实际上,它把一个复杂的问题看得太简单了。
光刻机可不是一个零件厉害就能撑起来的设备,它是一个由全世界顶尖科技集合而成的超级系统。
拿现在市面上最牛的ASML光刻机来说,它就像一个“科技联合国”的产品。
它的镜头,确实是德国蔡司提供的,这是它的“眼睛”。
但它的“心脏”,也就是发出极紫外光的光源系统,核心技术来自美国的公司。
它那个需要稳到极致,连地面上开过一辆卡车都不能有丝毫晃动的工作台,也是美国公司的杰作。
还有控制整个机器精密运转的“大脑”,也就是软件和控制系统,同样离不开美国的技术支持。
所以你看,德国只是这个全球产业链中的一个重要环节,它负责把“眼睛”做到极致,但它并没有整合一整台机器的能力和资格。
这就像你拥有全世界最好的汽车发动机,但没有变速箱、没有底盘、没有电子控制系统,你照样造不出一辆能开上路的跑车。
因此,用“德国都造不出来”来对比我们的情况,起点就不太对,因为我们从一开始要走的路,就和他们不一样。
那我们为什么要走一条不一样的路呢?
答案其实很现实,甚至有点无奈:因为人家不带我们玩了。
从2018年开始,中兴通讯的遭遇,再到后来华为面临的芯片困境,一连串的事件给我们所有人都上了一堂刻骨铭心的课。
原来,在全球化的牌桌上,当你没有核心技术的时候,你的发展命脉就等于交到了别人手里,人家随时可以掀桌子,让你手里的牌都变成废纸。
这种被人卡住脖子的滋味,一次就够了。
所以,我们别无选择,必须走上一条全产业链自主化的道路。
这条路很难,但这是唯一能让我们把命运掌握在自己手里的路。
既然要自己走,那第一步就是不能再跟着别人的技术路线跑了。
ASML的深紫外(DUV)光刻机,用的是一种叫“准分子气体激光”的技术,需要用到氟化氩之类的稀有气体。
这套技术很成熟,功率也大,但缺点也明显:设备娇贵,维护成本高,而且关键的气体材料,我们又得依赖进口,这不等于刚跳出一个坑,又进了另一个坑吗?
我们的科学家们想了个新办法,叫“换道超车”。
他们决定绕开气体激光这条老路,开发一种全新的固态激光技术。
就在不久前,中科院发布了一项研究成果,他们用一种特殊的晶体材料,成功制造出了193纳米波长的深紫外激光。
这个波长,正好就是现在主流DUV光刻机工作的波段。
用固体代替气体,好处非常多。
首先,设备运行会稳定很多,不用再伺候那些“娇气”的气体了。
其次,能耗也大大降低。
最关键的一点,制造这种晶体的原材料,我们国家能够自给自足,这就从根本上解决了被人卡脖子的问题。
虽然目前这个固态光源的功率还赶不上ASML的成熟产品,但这就像是燃油车时代,有人率先造出了第一辆能跑起来的电动车。
虽然续航和性能暂时比不过,但它证明了一条全新的、可行的、未来不受制于人的技术路线是存在的。
这条路,我们走对了。
光有“心脏”还不行,一台完整的光刻机还需要“眼睛”、“骨骼”和“血液”。
令人欣慰的是,我们的“国家队”早已在各个领域布局。
负责“眼睛”的镜头系统,有长春的国望光学等机构在奋力攻关;负责精密运动的“骨骼”也就是工作台系统,有清华大学的团队在钻研;而像光刻胶这种如同“血液”一样的关键耗材,国内也有几十家企业在努力实现国产替代。
最后,把这些顶尖部件组装起来,形成一台完整机器的“总装厂”,就是上海微电子装备公司(SMEE)。
就在前不久,他们交付了第500台步进式光刻机。
这可不是放在实验室里展示的样子货,而是真正在工厂生产线上日夜运转,为我们的芯片制造实实在在出力的设备。
这一个个具体的成果,汇集起来,就构成了我们光刻机产业从无到有的坚实一步。
这时候肯定有人会问,你们忙活了半天,能造多少纳米的芯片?
能跟上国际最先进的7纳米、5纳米吗?
这个问题问得很好,但也反映出一种“一步到位”的急切心态。
我们的策略其实非常清晰和务实:先不急着去攀登那个最尖端的“珠穆朗玛峰”,而是先把基础打牢,把市场份额最大的“基本盘”稳住。
这个“基本盘”就是28纳米及以上的成熟工艺芯片。
你可能觉得28纳米听起来有点落后,但环顾一下我们的日常生活,你开的汽车里的各种控制芯片,家里的空调、冰箱、洗衣机里的智能模块,工厂里的自动化设备,甚至是路边的充电桩,绝大部分都用的是28纳米以上的芯片。
有数据显示,这部分成熟工艺的市场需求,占了全球芯片总需求的将近八成。
这是一个无比巨大的市场,足以养活我们整个国产芯片产业链。
我们先把这块市场牢牢抓在自己手里,让我们的设备厂、材料厂、芯片厂都能有订单、有利润,能够自我循环、自我发展,然后再积蓄力量,一步步向更先进的工艺迈进。
根据公开的信息,到2025年,我们的国产光刻设备已经能够支持55到65纳米芯片的生产。
这就是一个非常扎实的进步。
现在我们再回头看,为什么有些外国专家不看好我们。
很多时候,是因为他们习惯用过去的经验和固有的思维模式来看待一个正在发生巨变的新事物。
这就像当年第一代iPhone发布时,很多传统手机厂商的高管看着那个没有实体键盘的屏幕,觉得不可思议,认为消费者绝对不会接受。
事实证明,他们错了。
更有趣的是,现在全球的芯片巨头们,包括台积电和三星,都在为一件事发愁:最先进的EUV光刻机实在是太贵了,一台要两亿多欧元,而且还买不到,要排长队。
巨大的成本压力,让他们开始重新研究,如何用相对便宜的DUV光刻机,通过多次曝光等技术手段,来生产更先进的芯片。
这说明,我们现在集中力量攻克的DUV技术路线,非但没有过时,反而因为其经济性和实用性,可能在未来很长一段时间里,依然是市场的主流。
我们因为被封锁而被迫选择的道路,或许正巧通向了未来产业发展的一条更加理性的康庄大道。

