實(shí)現(xiàn)光刻機(jī)的國產(chǎn)替代，沒那么急

前 言

在國產(chǎn)芯片制造進(jìn)程中，光刻機(jī)一直位于“卡脖子”環(huán)節(jié)之列。

作為光刻工藝的核心設(shè)備，光刻機(jī)也是所有半導(dǎo)體制造設(shè)備中技術(shù)含量最高的設(shè)備，而其光刻的工藝水平直接決定了芯片的制程和性能水平。因此可以說，光刻機(jī)的水平直接決定了中國芯片制造的水平。

但關(guān)于光刻機(jī)，我們可能存在三大認(rèn)知誤區(qū)。

01 我們不缺光刻機(jī)

首先，我國光刻機(jī)進(jìn)口并未完全受限，國產(chǎn)光刻機(jī)正迎來新突破。

光刻機(jī)主要分為兩類：DUV光刻機(jī)和EUV光刻機(jī)。前者只能做到7nm制程，后者是5nm及更先進(jìn)制程芯片的剛需。由于EUV光刻機(jī)可實(shí)現(xiàn)的工藝制程更先進(jìn)，技術(shù)要求極高，全球只有光刻機(jī)巨頭ASML一家廠商能夠設(shè)計(jì)和制造，但制造環(huán)節(jié)大量使用美國技術(shù)。

我國的DUV光刻機(jī)供應(yīng)商主要是荷蘭的ASML、日本的尼康和佳能，DUV技術(shù)是由荷蘭和日本獨(dú)立發(fā)展，不受美國限制，因此能夠正常供應(yīng)。

而EUV光刻機(jī)國內(nèi)一直買不到。早在2018年，中芯國際就花了1.2億美元向ASML訂購中國首臺(tái)EUV光刻機(jī)，受到美國禁令等因素影響，至今沒有收到貨。

不過我國現(xiàn)階段并不急需EUV光刻機(jī)，如果我們能夠在DUV光刻機(jī)方面獲得進(jìn)一步突破，還是有可能把國產(chǎn)芯片制程工藝推到7nm甚至更往前。此前有消息稱，國產(chǎn)光刻機(jī)已有新突破，將實(shí)現(xiàn)從90nm跨越到28nm，如能量產(chǎn)，國產(chǎn)芯片的自主化程度將會(huì)大大提升。

02 有了光刻機(jī)，就能造芯片？

其次，光刻雖然是芯片制造最核心、最難的環(huán)節(jié)，但不是說有了光刻機(jī)就能造芯片了。芯片制作包括芯片設(shè)計(jì)、晶片制作、封裝制作等多個(gè)環(huán)節(jié)，其中晶片制作過程尤為復(fù)雜。

晶片制造工藝分為“三大”+“四小”工藝，三大包括光刻、刻蝕、沉積；四小包括清洗、氧化、檢測、離子注入。這7個(gè)前道工藝缺一不可。

芯片生產(chǎn)過程包含單晶硅片制造、前道工藝和后道工藝

這里面，三大工藝占比都很高，光刻機(jī)占到芯片成本30%，刻蝕機(jī)25%，PVD/CVD/ALD占25%，并列成為最重要的三大前道設(shè)備，強(qiáng)調(diào)光刻機(jī)的重要性時(shí)，其他部分也不能忽視。

我們講產(chǎn)業(yè)困境時(shí)，會(huì)反復(fù)提到光刻機(jī)，這讓不少人以為只要光刻機(jī)不受限，好像芯片的“卡脖子”問題就能解決了，事實(shí)并非如此。芯片工藝流程中，7大前道工藝設(shè)備都不可缺少。

03 造光刻機(jī)不是最緊迫的事

那么，中國現(xiàn)在最緊迫的是造光刻機(jī)嗎？其實(shí)不是。

從以上分析中可以看出，造光刻機(jī)不是當(dāng)前最緊要的問題，中國半導(dǎo)體制造不缺光刻機(jī)。

前面提到的7大前道工藝設(shè)備中，全球的光刻機(jī)制造，基本由ASML、尼康和佳能三巨頭壟斷，美國能插手的有限。

然而另外6大相關(guān)設(shè)備：刻蝕、沉積、離子注入、清洗、氧化、檢測設(shè)備，多由美國和日本壟斷，其中檢測設(shè)備由美國的KLA（科磊）深度壟斷。

眾所周知，經(jīng)過美國之手的技術(shù)，國內(nèi)想要進(jìn)口，都存在被限制的風(fēng)險(xiǎn)。因此，對(duì)于中國的芯片產(chǎn)業(yè)鏈而言，最緊迫的不是造光刻機(jī)，而是著力攻關(guān)被美國限制的其他更關(guān)鍵的技術(shù)。

不過話說回來，盡管我國的芯片產(chǎn)業(yè)鏈水平與國外相比仍有差距，但我們始終存有趕超的信心。

回顧中國光刻機(jī)60年的發(fā)展，其實(shí)中國在最初也是條件最艱苦的階段，就曾獨(dú)立研發(fā)出光刻機(jī)，一度把中美之間的距離縮短至7年。

后因種種因素導(dǎo)致差距再次拉大，且開始面臨斷供的風(fēng)險(xiǎn)，為此，中國再次奮起直追。

2002年，代表中國最先進(jìn)光刻機(jī)水平的上海微電子剛成立時(shí)，我國光刻機(jī)領(lǐng)域領(lǐng)軍人物賀榮明與國外工程師談技術(shù)合作，卻反被嘲諷，“就是給你們?nèi)讏D紙，你們也做不出來！”

在這樣薄弱的基礎(chǔ)與外界的輕視下，經(jīng)過十多年的自主研發(fā)，我國90nm國產(chǎn)光刻機(jī)最終實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，且銷往海外。而后道封裝光刻機(jī)則早已研制出來并出口海外，全球市占率高達(dá)40%。

今年9月，上海市經(jīng)信委主任吳金城在新聞發(fā)布會(huì)上透露，我國目前已實(shí)現(xiàn)14納米先進(jìn)工藝規(guī)模量產(chǎn)，90納米光刻機(jī)、5納米刻蝕機(jī)、12英寸大硅片、國產(chǎn)CPU、5G芯片等均實(shí)現(xiàn)突破。

可以看到，中國正一步步縮小與國外的差距。無論是光刻機(jī)，還是其他受限設(shè)備，國產(chǎn)化道路或許漫長，但星星之火已然點(diǎn)亮我們通往勝利的征程。

參考資料：

半導(dǎo)體風(fēng)向標(biāo).《光刻機(jī)的三大誤區(qū)》