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編輯 | 虞爾湖

出品 | 潮起網(wǎng)「于見(jiàn)專(zhuān)欄」

【資料圖】

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)可以說(shuō)是一個(gè)國(guó)家工業(yè)的戰(zhàn)略高地，而光刻機(jī)又是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)核心，所以美國(guó)、荷蘭、日本等國(guó)均對(duì)光刻機(jī)的出口進(jìn)行了嚴(yán)格限制，要想不被“卡脖子”，只能走自主研發(fā)、自主可控的道路，對(duì)此本文將著重探討三個(gè)方面的問(wèn)題，一是光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀？二是當(dāng)前國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)技術(shù)究竟發(fā)展到了什么程度？三是國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)技術(shù)距離國(guó)際先進(jìn)水平到底還有多大的差距？

技術(shù)不占先手，只能將勤補(bǔ)拙

盡管光刻機(jī)的地位與作用非常重要，但全球能生產(chǎn)光刻機(jī)的廠商卻是寥寥無(wú)幾，全球市場(chǎng)基本上被荷蘭阿斯麥（ASML）、日本尼康與佳能這3家企業(yè)所壟斷，這其中阿斯麥公司在光刻技術(shù)和市場(chǎng)份額方面一直處于遙遙領(lǐng)先的地位。

它是全球唯一能生產(chǎn)極紫外線光刻機(jī)（EUV）的企業(yè)，這種光刻機(jī)目前可以制造出5納米工藝的先進(jìn)芯片，由于阿斯麥背后的兩大主要股東均為美國(guó)企業(yè)，分別為資本國(guó)際集團(tuán)和黑巖集團(tuán)，所以荷蘭也不得不按照美國(guó)的要求，發(fā)布了關(guān)于半導(dǎo)體設(shè)備出口管制的新規(guī)定。

新規(guī)重點(diǎn)關(guān)注目前的芯片制造技術(shù)，包括最先進(jìn)的沉積和浸沒(méi)式光刻系統(tǒng)，新規(guī)定將于2023年9月1日正式生效，繼阿斯麥公司限制設(shè)備供應(yīng)以后，7月23日日本限制半導(dǎo)體制造設(shè)備出口的新規(guī)也正式生效，這些措施給我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了較大的影響。

有人或許會(huì)問(wèn)，他們既然不賣(mài)，我們就不能自己制造嗎？自己制造當(dāng)然也行，但是非常困難，目前最先進(jìn)的EUV光刻機(jī)，由超過(guò)45萬(wàn)個(gè)零部件構(gòu)成，即便是處于世界EUV光刻機(jī)頂流位置的ASML，也只能生產(chǎn)其中15%的零部件，其余85%則來(lái)自于全球的上千家供應(yīng)商。

ASML公司的EUV光刻機(jī)，光源采用美國(guó)的Cymer，透鏡是德國(guó)的蔡司鏡頭，其內(nèi)部的任何一個(gè)零部件，都體現(xiàn)了精密儀器制造行業(yè)的頂尖水平，對(duì)于光刻機(jī)制造企業(yè)而言，一方面把這些零部件整合成一臺(tái)高性能的光刻機(jī)很難。

另一方面這其中有很多關(guān)鍵技術(shù)和重要零部件是即使花錢(qián)也買(mǎi)不到的，而采取國(guó)產(chǎn)替代也不是一朝一夕就能夠?qū)崿F(xiàn)的，需要一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間探索與磨合的過(guò)程。

假如有人問(wèn)，這個(gè)世界上有沒(méi)有那個(gè)國(guó)家能夠憑借一己之力單獨(dú)攻克光刻機(jī)難題？我的回答是這個(gè)國(guó)家有且也只能是中國(guó)，作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中最精密最核心的部分，光刻機(jī)的國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程正在加速向前。

經(jīng)過(guò)了20多年的研發(fā)積累，我國(guó)可以說(shuō)是摸到了光刻機(jī)尖端技術(shù)的門(mén)檻，第一臺(tái)真正意義上的國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)設(shè)備已經(jīng)是呼之欲出，前不久傳出了一個(gè)令人振奮的消息，上海微電子正在緊鑼密鼓研發(fā)28納米浸沒(méi)式光刻機(jī)。

預(yù)計(jì)今年底第一臺(tái)國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)將橫空出世，產(chǎn)品型號(hào)SSA/800-10W，目前該公司已經(jīng)可以量產(chǎn)90納米分辨率的SSX600系列光刻機(jī)，即將問(wèn)世的28納米光刻機(jī)不僅可以用于制造28納米芯片，采取特殊工藝后最高甚至可以造出7納米芯片。

而且28納米光刻機(jī)成功量產(chǎn)之后，接下來(lái)就是研發(fā)14納米、7納米乃至更先進(jìn)的5納米光刻機(jī)，相信以上難題最終都會(huì)被逐一克服，從這個(gè)角度來(lái)看，我們還應(yīng)當(dāng)感謝ASML，外部限制給國(guó)產(chǎn)替代留下了廣闊的發(fā)揮空間，同時(shí)未來(lái)留給ASML的壟斷時(shí)間其實(shí)也不多了。

國(guó)產(chǎn)化率逐步提升，國(guó)產(chǎn)替代穩(wěn)步推進(jìn)

制造一臺(tái)光刻機(jī)所需要的零部件的種類(lèi)與數(shù)量繁多，需要全球的零部件供應(yīng)企業(yè)共同參與、協(xié)作完成，因此對(duì)于產(chǎn)業(yè)而言，國(guó)產(chǎn)替代是一項(xiàng)長(zhǎng)期且復(fù)雜的過(guò)程，隨著整體技術(shù)實(shí)力的不斷增強(qiáng)，國(guó)內(nèi)企業(yè)也在光刻機(jī)相關(guān)領(lǐng)域突破不斷。

但平心而論，當(dāng)前在光刻機(jī)制造的各個(gè)技術(shù)節(jié)點(diǎn)還有很多“卡脖子”環(huán)節(jié)，例如光源，光刻機(jī)需要體積小、功率高的穩(wěn)定光源，又如鏡片，光刻機(jī)需要高精度和光滑度的鏡片來(lái)聚焦和校準(zhǔn)光線，以確保電路圖形能夠被精準(zhǔn)投射到晶圓上面。

總的來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)企業(yè)在光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈的零部件供應(yīng)領(lǐng)域已具備了一定的基礎(chǔ)與實(shí)力，在光刻機(jī)全球供應(yīng)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)正活躍著不少A股上市公司的身影，如光源系統(tǒng)供應(yīng)商福晶科技，涂膠顯影供應(yīng)商芯源微、富創(chuàng)精密，光刻膠供應(yīng)商容大感光、南大光電，光刻氣體供應(yīng)商雅克科技、華特氣體。

其中富創(chuàng)精密是全球少數(shù)幾家7納米工藝制程精密零部件的制造商之一，華特氣體的產(chǎn)品可用于7納米、14納米等芯片的批量制造，部分產(chǎn)品還可用于5納米芯片的先進(jìn)制程工藝。

浙商證券的數(shù)據(jù)顯示，在光刻機(jī)零部件的國(guó)產(chǎn)替代方面，替代率最高的有去膠設(shè)備，國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到90%，其次是清洗、刻蝕、熱處理、涂膠顯影、真空鍍膜等環(huán)節(jié)，國(guó)產(chǎn)化率在10%至40%之間，在原子層沉積、光刻、量測(cè)檢測(cè)、離子注入等方面的國(guó)產(chǎn)化率最低，目前還不到5%。

丟掉幻想，主動(dòng)出擊，這是國(guó)內(nèi)光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)唯一的出路，與此同時(shí)，我們還應(yīng)當(dāng)看到，從芯片到光刻機(jī)制造，龐大的市場(chǎng)需求擺在這里，一旦取得質(zhì)的突破，那么將給產(chǎn)業(yè)帶來(lái)巨大的商業(yè)回報(bào)及戰(zhàn)略?xún)?yōu)勢(shì)。

經(jīng)過(guò)多年的積累，在光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈方面，各條線上的國(guó)內(nèi)企業(yè)已經(jīng)基本到位并成型，多數(shù)零部件的研發(fā)制造，都有相應(yīng)的生產(chǎn)企業(yè)與技術(shù)替代分布，如今的光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)就如同今天的C919一樣，正在躍躍欲試，期待有朝一日能不鳴則已、一鳴驚人。

國(guó)內(nèi)制造業(yè)的全產(chǎn)業(yè)鏈布局和新型舉國(guó)體制下的科技創(chuàng)新機(jī)制，將會(huì)是光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)破局的殺手锏。

借量子技術(shù)換道超車(chē)，短期內(nèi)還不現(xiàn)實(shí)

量子科學(xué)被譽(yù)為新一輪科技革命的戰(zhàn)略制高點(diǎn)之一，在新材料研發(fā)、生物醫(yī)療、金融分析、人工智能等諸多關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，量子芯片和量子計(jì)算機(jī)能夠提供超越傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)極限的核心算力，在突破當(dāng)前算力瓶頸的同時(shí)，還能大幅降低運(yùn)算能耗。

迄今為止，已有21個(gè)國(guó)家制定了或正在擬制自己的量子戰(zhàn)略，在該領(lǐng)域我國(guó)處于全球第一梯隊(duì)之列，這為未來(lái)的國(guó)產(chǎn)替代以及芯片產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)換道超車(chē)打下了良好基礎(chǔ)，不少企業(yè)也在這個(gè)新領(lǐng)域與新賽道上跑出了科技創(chuàng)新的加速度。

在4月中旬，量旋科技（SpinQ）發(fā)布了多款屬于其超導(dǎo)量子計(jì)算體系的全新產(chǎn)品，如超導(dǎo)量子芯片少微、EDA軟件天乙和超導(dǎo)量子測(cè)控系統(tǒng)織女星，推出了量子軟件編程框架SpinQit、量子計(jì)算云平臺(tái)金牛座，年底量旋科技還將發(fā)布50比特量子芯片，預(yù)計(jì)2026年左右推出400量子比特的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)。

在初代量子芯片生產(chǎn)線和量子計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上，本源量子即將推出悟空量子計(jì)算機(jī)，以及專(zhuān)門(mén)為其配套的高于64比特位數(shù)的悟空芯片，本源已經(jīng)建立起了一套涵蓋操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件及Q-EDA工具的量子軟件生態(tài)環(huán)境。

公司的NDPT-100無(wú)損探針儀，可對(duì)量子芯片進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，MLLAS-100激光退火儀，可對(duì)有缺陷的量子芯片進(jìn)行功能修復(fù)，這2款設(shè)備都是生產(chǎn)量子芯片的工業(yè)母機(jī)和必要工具。

它們的重要性就像可用于傳統(tǒng)芯片制造的光刻機(jī)一樣，有了制造工具在手，未來(lái)在量子芯片的制造方面就不會(huì)再被卡脖子，在今年的全球量子計(jì)算發(fā)明專(zhuān)利排行榜上，本源排名全球第六位。

從全球量子計(jì)算的發(fā)展情況來(lái)看，目前量子計(jì)算即將進(jìn)入到實(shí)質(zhì)的商業(yè)化應(yīng)用階段，企業(yè)一方面需要關(guān)注量子計(jì)算前沿技術(shù)的研發(fā)方向，不斷改進(jìn)和完善自家的產(chǎn)品，另一方面也要立足于量子計(jì)算技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，助力各行各業(yè)提升生產(chǎn)效率。

雖然近幾年量子計(jì)算的發(fā)展速度很快，也有很多技術(shù)突破，但量子計(jì)算機(jī)在真正實(shí)現(xiàn)大規(guī)模市場(chǎng)化應(yīng)用之前，還需要先解決好3個(gè)方面的問(wèn)題。

一是提升運(yùn)算精度，確保同一個(gè)運(yùn)算問(wèn)題，每次都能得到同樣的運(yùn)算結(jié)果。

二是優(yōu)化運(yùn)行環(huán)境，大多數(shù)量子芯片的運(yùn)行環(huán)境都在270度左右，如此苛刻的使用條件將會(huì)極大地制約量子計(jì)算機(jī)的推廣與普及。

三是降低使用成本，由于量子芯片尚未得到大規(guī)模的應(yīng)用，所以制造成本相對(duì)較高，再加上需要購(gòu)買(mǎi)價(jià)值上百萬(wàn)美元的配套制冷設(shè)備，高昂的使用成本無(wú)疑會(huì)令潛在的購(gòu)買(mǎi)者望而卻步。

縱觀全球市場(chǎng)，量子芯片距離真正的商業(yè)化應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路要走，距離一款真正實(shí)用的量子計(jì)算機(jī)的誕生，還需要數(shù)年左右的時(shí)間，所以若要借量子技術(shù)實(shí)現(xiàn)換道超車(chē)，短期內(nèi)還不現(xiàn)實(shí)。

結(jié)語(yǔ)

路雖遠(yuǎn)，行則方至，事雖難，做則可成，這是一場(chǎng)輸不起的芯片戰(zhàn)爭(zhēng)，盡管道路曲折而漫長(zhǎng)，阻力、困難與挑戰(zhàn)重重，但在光刻機(jī)的諸多關(guān)鍵領(lǐng)域，已有越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)企業(yè)開(kāi)始脫穎而出，參與到全球化的競(jìng)爭(zhēng)浪潮之中。

與此同時(shí)，規(guī)模龐大的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也為產(chǎn)業(yè)的升級(jí)迭代提供了有力支撐，而推進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和提升國(guó)產(chǎn)替代水平，又是我國(guó)光刻機(jī)乃至半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路。