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国产光刻机的艰难往事:给全套图纸,中国人也造不出光刻机?

如果大家关注光刻机,一定在网上听说过一句话,说是ASML嘲笑中国光刻机的:“就是给全套图纸,中国人也造不出光刻机来。”

这句话究竟ASML有没有说,就无从考证了。不过上海微电子的创始人&董事长兼总经理贺荣明曾在公开场合表示,公司刚成立时,他带队去欧洲考察,说要造光刻机时,欧洲的光刻机专家确实说过这样的话。

国产光刻机的艰难往事:给全套图纸,中国人也造不出光刻机?

当然,现在看起来,这句话就是笑话,因为上海微电子已经造出了光刻机,虽然精度还在90nm,但就是造了出来。

但从这句话,还是能够看出,中国光刻机在过去,究竟有多难,欧洲对中国要造光刻机,有多蔑视。

美国造出全球第一台光刻机是在1961年,是美国的GCA公司造出来的,这是一台接触式光刻机,曝光精度1um,线宽>3um,用于2~6寸的晶圆片。

而中国据说第一台接触式光刻机是在1966年左右造出来的,由中国科学院微电子研究所与上海光学仪器厂协作,造出了一台65型接触式光刻机。

后来美国在70年代,造出了接近式光刻机,后来在70年代末又推出了分布式光刻机……

国产光刻机的艰难往事:给全套图纸,中国人也造不出光刻机?

但当时的中国实在底子薄,半导体也没得到重视,差不多是0,又加上美国对中国实行技术封锁,很多人连光刻机是什么都不知道,更不要说去造了。

所以很多年来,国内一直停留在接触式光刻机,没有新的进展。更重要的是,当时中国芯片制造也没跟上时代,这台接触式光刻机,也没有大规模的应用,更多是用于研究,和工业化生产没有关系。

直到70年代末,中国科技界发现半导体越来越重要,而半导体离不开光刻机,才明确提出要改进光刻设备,尽快赶超世界先进水平。

于是清华大学精密仪器系,中电科等科研机构再次发力,大家纷纷开始研发新型光刻机。

据称1980年清华大学的研发团队研发出了分布式投影光刻机,而到1985年中电科45所也研发出了分布式投影光刻机,其性能与美国GCA公司在1978年推出的差不多,也就是只落后了7年左右。

国产光刻机的艰难往事:给全套图纸,中国人也造不出光刻机?

但还是像之前一样,国内的芯片产业本身就不发达,研制出光刻机,也是用于理论研究,根本就没有放到晶圆厂大规模应用,而脱离工业生产的光刻机,产业化一直停滞不前,基本上是为了造而造,不是为了市场需要而造。

而80年代后,国内又兴起了一股引进潮,说得不好听一点,就是“造不如买”,只要有钱,就可以从美国、日本、欧洲买到光刻机,以及全套的芯片生产线,那还造什么造?

于是本来只落后几年的光刻机技术,以及国产芯片产业,在那10多年间,再次停滞不前了,被美国、欧洲、日本、韩国超过,并甩到了脑后。

直到1999年,科索沃战争爆发,这场战争中,美国用电子信息技术,瘫痪了南联盟几乎所有网络系统。

国产光刻机的艰难往事:给全套图纸,中国人也造不出光刻机?

这让国内科技界真正重视起电子、信息、半导体产业了,同时也转变了思想,那就是“买不如造”,因为买的东西不是自己的,一旦和美国闹翻,国家信息安全将面临严重威胁。

于是研制先进的光刻机再次被提出来,并被列入了“863重大科技攻关计划”。

在2002年的时候,承担攻坚项目任务的上海微电子装备(集团)股份有限公司就这样正式成立了,总经理就是贺荣明,公司成立后,他就带着技术团队去欧洲、美国考察学习,欧洲专家很瞧不起他们,于是就说出了:给全套图纸,中国人也造不出光刻机的话。

上海微电子成立后,想要造的光刻机,是193nm光源的干式光刻机,但此时已经落后国际水平20多年了,因为像尼康、佳能已经在20多年前就研究193nm的光刻机了,正在向165nm进发。

而ASML此时更是联手台积电,转向浸润式光刻机,用水为介质,要跳过165nm,用水为介质,让193nm光源直接等效于134nm光源的光刻机。

国产光刻机的艰难往事:给全套图纸,中国人也造不出光刻机?

努力了5年,2007年上海微电子的光刻机研制成功,但核心器件主要来源于美国、欧洲等,美国对其进行了禁运,所以虽然研制出来了,还是无法量产,只是空中楼阁。

接下来的时间,上海微电子只能与国内供应链一起,攻关各种关键材料,实现国产,摆脱对西方元件的依赖,这一努力又是10年,直到2016年,上海微电子193nm光源的90nm精度的干式光刻机,才实现全面量产。

后来的故事大家都清楚,由于光刻机的核心元件、技术一直被封锁,所以上海微电子的光刻机技术,也一直没有太多的进步,目前最高精度为90nm。

更重要的是,光刻机的进步必须要跟随产业的进步,目前国内的晶圆制造设备,基本上都是来源于西方,光刻机与其它设备是配套的,大家买ASML的、尼康的、佳能的,基本不用国产的。

国产光刻机的艰难往事:给全套图纸,中国人也造不出光刻机?

再加上美国禁运、技术限制,国产光刻机到现在,依然落后国外20年,可以说还没有完全走出困境。

不过,现在大家都明白了一点,那就是“买不如造”,只有自己拥有的,才能不被卡脖子,所以光刻机项目得到了前所未有的重视,一直在努力追赶。

更重要的是,芯片产业也清楚的明白,只有自己的才是能够掌控的,也越来越多的使用国产光刻机,让其产业化。但说实话,要追上国际水平,还得继续努力,并且可能还得许多年,得坐得住冷板凳才行。

       原文标题 : 国产光刻机的艰难往事:给全套图纸,中国人也造不出光刻机?

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