为啥中国做不出光刻机？
大家好，我是教书匠唐见。欢迎大家关注我的头条号知识科目栏目《见解》。谢谢大家！荷兰阿斯麦公司拥有全世界最先进的光刻机技术，垄断了顶级光刻机市场，其公司总裁就曾扬言，就算把制造光刻机的全套图纸发送到其他国家，制造出的光刻机依然无法做到与ASML一样。其实就是说给中国人听的，给中国全套图纸都制造不出来高端光刻机。
是的，芯片制造业靠的是技术积累，而不是靠花钱买来的。台积电创始人张忠谋也认为中国大陆芯片制造行业不可能成功，就是举全国之力也造不出高端芯片来。中国原子弹都可以造出来，真的就造不出高端光刻机吗？今天我就来聊聊这样个话题。光刻机并不是一台机器那么简单，它是一个系统，单独一个零部件拿出来都是一个高端产品。我在之前的视频中已经讲到了，光刻机技术难度确实非常高，这是毋庸置疑的。
光刻机是一个系统工程，被称为“工业皇冠上的一颗明珠”，就是因为它集中了西方400多年来的技术积累。一台高端光刻机，重量高达180吨，零部件超过8万个，每一个零部件都考验一个国家的工业基础。一位参与光刻机研发的美国技术工程师就说过：一台顶级光刻机真的很难，有时一个零件需要调整10年！美国技术工程师的话乍一看有些夸张，但如果你仔细想想，你会发现一点也不过分！但是这并不意味着，像阿斯麦总裁所言的那样，就算把制造光刻机的全套图纸给中国，也造不出高端光刻机！我想说的是，有种你试试，看我们制造得出不？事实上，早在上世纪80年代初，我们国家的科学家前辈就打脸了阿斯麦这样的轻蔑之举。
当年，我们国家的科研人员，真还仅仅凭着一张美国期刊上的光刻机的照片，中国电子科技集团公司第45研究所花了8年时间，研制出了中国第一代光刻机，这些光刻机在我国军事、航空航天、大型机械等领域得到了广泛的运用。荷兰人总是高估自己。记得中国准备建设港珠澳大桥时，我们向荷兰咨询沉管隧道建设技术，荷兰人张口就要15亿美元，看来荷兰人是想钱想疯了，还说没有他们就建不了海底隧道。
呵呵，几年时间下来，港珠澳大桥通车了！当年我们向他们买鲛吸船技术，荷兰人说不卖！呵呵，最后，南海岛礁直接填出了机场。可以说啊，分分钟打脸荷兰人的卡脖子行为。其实吧，光刻机难虽然难，但是也没有难到不可高攀的地步，什么技术都是人创造的，外国人能做到的，中国人一定也可以做到。西方国家是封锁不了的，光刻机也是一样的。
不妨我们看看上世纪60年代，中国是如何突破美苏两国阻挠与封锁，研制成功了中国原子弹的。在航天，核工业等领域发展中，总有一些外界势力对中国实施“封锁”。在原子弹、氢弹研发时，这种封锁是相对更加彻底的，中国研究人员拿不到任何资料。1959年6月20日，苏联方面突然通知中国，停止向我国提供研制原子弹的相关技术资料。
赫鲁晓夫宣称，没有了苏联人的帮助，中国人永远研制不出原子弹。而我们的第一颗原子弹，因此代号就是596，就是纪念苏联人当年的卡脖子行为！1960年底，美国中央情报局号称完成了他们意义最为重大的一项使命:终于确认了中国核计划的存在。肯尼迪和约翰逊两届政府的最高决策班子，在上世纪60年代相当多的时间里，就如何对中国核计划作出反应，用军事或外交手段来遏制中国的核计划，并谋求苏联合作对付中国的核计划等等，进行了一系列的评估和辩论。
在这其中，使用武力打击中国核计划的方案，不仅被提出，甚至已经有了雏形。然而，当1964年10月16日中国的第一颗原子弹爆炸成功，这些处心积虑设计的打击计划转瞬间化为泡影。中国昂首挺胸跨入了核大国的行列。所以说，荷兰阿斯麦总裁所言的“给中国全套图纸都制造不出来高端光刻机”，是一种恐吓与麻痹行为，千万要小心，不要上当和害怕，必须要自己造高端芯片，否则就落入了西方国家的陷进。
他们怎么敢把全套图纸给我们呢？当年中国就是靠图纸研制出了中国的第一代光刻机，只是后来因为“造不如买”的思想耽搁了中国的光刻机的发展进度。中国曾经也通过西方的废旧的舰艇研发出了中国的高精尖舰艇，更是根据乌克兰破烂的航母制造出了中国第一首航母辽宁舰。我想，同样的道理，我们只要集中精力，投入大量的人力与物力，一定能够制造出高端的光刻机的。
据国家发改委的消息，国家发改委、科技部等四部门联合发布《关于扩大战略性新兴产业投资 培育壮大新增长点增长极的指导意见》提出，要加大5G建设投资，加快5G商用发展步伐。加快基础材料、关键芯片、高端元器件、新型显示器件、关键软件等核心技术攻关。言外之意就是，我们要集中力量、集中精力，加大投入，从国家层面推进基础材料、关键芯片、高端元器件、新型显示器件、关键软件等核心技术攻关与研究，突破被卡脖子的高端科技壁垒。
这对于我们国家的高端光刻机的研制，提出了更高层次的指引。中国的特色就是集中力量办大事，也能集中力量办成大事。从两弹一星的成功，到高精尖的舰艇下水，再到航母研发成功服役，哪一次不是集中力量突破了西方的封锁，最后大获成功，跨入大国的行列。所以说，台积电创始人张忠谋认为大陆芯片制造行业不可能成功，就是举全国之力也造不出高端芯片来，这样的言论也是非常轻蔑的。
中国半导体光刻设备研究达到了什么水平？
晶圆工厂生产芯片，必须将掩膜版上的电路图形转移到硅晶圆片上，这就必然要用到先进的前道光刻机。也可以说，光刻在半导体芯片的制造工艺中，是最为关键的工艺环节。一般地，光刻的水平是高是低，会直接决定芯片的制程工艺和性能是优是差。晶圆工厂在生产芯片的过程中，需要利用光刻机进行20到30次的光刻，所耗用的时间在生产环节中占到一半左右，在芯片的生产成本中占比更是高达三分之一左右。
要论中国的光刻机设备在技术上达到了什么样的水平？那就得看国内第一大光刻机制造商上海微电子的光刻设备是怎么个情况了。2002年，上海微电子在上海成立，一直致力于研发并制造半导体设备、泛半导体设备和高端的智能设备，目前的产品已经覆盖芯片前道光刻机、芯片后道封装光刻机、面板前道光刻机、面板后道封装光刻机、检测设备和搬运设备等。
上海微电子承接了国家规划的（重大）科技专项，以及02专项“浸没光刻机关键技术的预研项目”（通过了国家验收）和“90nm光刻机样机的研制”（通过了02专项专家组现场测试）任务。 ▲上海微电子的光刻机。▲荷兰ASML的光刻机，单台价值达1亿美金左右。上海微电子的芯片前道光刻机已经实现了90nm制程，虽然这比起荷兰ASML最先进的EUV极紫外光刻机仍有很大的差距。
据业界传言，上海微电子也已经在对65nm制程的前道光刻设备进行研制（目前正在进行整机考核）。光刻机技术到了90nm是一个很关键的台阶，设备制造商一旦迈过90nm的台阶，后面就很容易研制出65nm的光刻设备，之后再对65nm的设备进行升级，就可以研制出45nm的光刻机。业者预估，上海微电子的光刻机设备有望在未来几年内达到45nm的水平。
上海微电子的封装光刻机在市场上的占有率就相当的高了，尤其在国内的市场上。上海微电子的后道封装光刻机已经可以满足各类先进的封装工艺，且具备向客户批量供货的能力，还出口到了国外。上海微电子的芯片后道封装光刻机在国内的市占率有80%，在全球的市占率达40%。另外，上海微电子研制并用于LED制造的投影光刻机，在市场上的占有率为20%。
最后，我觉得有必要补充一则消息，这也是我最近几天在网络上看到的（尚无法考证该消息的真实性）。该消息有这样一段文字：“2016年底，华中科技大学国家光电实验室利用双光束在光刻胶上完成了9nm线宽、双线间距低至约50nm的超分辨光刻 。未来如果将这一技术工程化应用到光刻机上，我国就可以突破国外的专利壁垒，直接达到EUV极紫外光刻机的加工水平。
关于光刻机，中国需要做哪些方面的突破？
回答这个问题，不如先看下当前中国光刻机的现状(2018-2020)；我国光刻机在不断发展但是与国际三巨头尼康佳能（中高端光刻机市场已基本没落）ASML（中高端市场近乎垄断）比差距很大。2018年光刻机制造商的销售情况：2018年ASML、Nikon、Canon三巨头半导体用光刻机出货374台，较2017年的294台增加80台，增长27.21%。
ASML、Nikon、Canon三巨头光刻机总营收118.92亿欧元，较2017年增长25.21%。从EUV、ArFi、ArF机型的出货来看，全年共出货134台。其中ASML出货120台，占有9成的市场。2018年ASML光刻机出货224台，营收达82.76亿欧元，较2017年成长35.74%。其中EUV光刻机营收达18.86亿欧元，较2017年增加7.85亿欧元。
EUV光刻机出货18台，较2017年增加7台；ArFi光刻机出货86台，较2017年增加10台；ArF光刻机出货16台，较2017年增加2台；KrF光刻机出货78台，增加7台；i-line光刻机出货26台，和2017年持平。2018年单台EUV平均售价1.04亿欧元，较2017年单台平均售价增长4%。
而在2018年一季度和第四季的售价更是高达1.16亿欧元。目前全球知名厂商包括英特尔Intel、三星Samsung、台积电TSMC、SK海力士SK Hynix、联电UMC、格芯GF、中芯国际SMIC、华虹宏力、华力微等等全球一线公司都是ASML的客户。2018年中国已经进口多台ArFi光刻机，包括长江存储、华力微二期。
国际市场上傲视群雄的是荷兰【ASML】目前我国最有名的光刻机制造商为【上海微电子】ASMl成功的原因有哪些呢？资本，技术，市场这些都是ASML成功的核心要素。制造光刻机的难点在于很多产品零部件都需要很高的精度与技术门槛，如果放到一个国家来研制的话，可能性极小。光刻机现在被分为前道光刻机和后道光刻机这两种不同的方式，而真正具有难度的就是这个前道光刻机的制造技术，即便有图纸也很难制造出来。
光刻机的难度主要体现在底片的制造，是用涂满光敏胶的硅片制作而成，这个工艺就非常的复杂，需要认为重复几十遍才可以制造而成。还有就是光刻机的镜头，据说是使用蔡司的技术打造而成的，而且所需要的时间都是几十年或者上百年才可以完成。这些还不是真正最难的部分，而真正最难的部分还是属于光源系统的来源，这也被称为整个光学工业中的明珠所在。
研发过程是没有什么捷径可走的，精度只能一步步提升。没有一微米的基础，就不可能造90纳米的设备，没有90纳米的基础，就不可能造45纳米的设备。现在ASML的超高工艺精度，这个水平不是天上掉下来的，而是别人几十年一步一步逐渐积累出来的。ASML正在研发新一代EUV光刻机EXE:5000系列，最快会于2021年面世。
现在ASML销售的光刻机主要为NXE:3400B和改进型的NXE:3400C，结构上相似。差别在于NXE:3400C采用模块化设计，将平均维护时间从48小时缩短到8-10小时；NXE:3400C的产量也从125WPH提升到了175WPH。这两款EUV光刻机属于第一代，物镜系统的NA（数值孔径）为0.33。
EXE:5000系列EUV光刻机主要面向3nm时代，目前台积电和三星的制程工艺路线图已经到了3nm，要想让技术尽快落地到实际，EXE:5000系列EUV光刻机的研发极为重要。不过最快可能也要于2023年或者2024年上市。总结下，EUV技术实质上是通过提升技术成本来平衡工序成本和周期成本，EUV主要是从7nm开始，目前国内暂时没有这项技术的应用，国内集成电路某些特定领域还较为落后，尚未达到支撑研发EUV技术的先进水平。
我国的光刻机5纳米生产技术要多久才能突破？
我国的光刻机5纳米生产技术要多久才能突破？随着科技不断的发展，全球竞争已经不仅仅在于军事和经济，更多的战火波及到了科技领域，尤其是在美国对华为制裁的事件不断升级的情况下，芯片的关注度也越来越高。最近有很多自媒体人为了追求流量都在传播“5nm光刻技术获得重大突破”的传闻，但是事实是什么呢？我们一起来看一下吧。
我国科技企业已经实现弯道超车，但是芯片仍是短板在国家和各行各业的重视下，我国在科技方面尤其在互联网和通信领域实现了完美的弯道超车，但是芯片产业却摆脱不了需要大量进口的处境。近年来，我国集成电路发展非常迅速，人工智能、智能制造、汽车电子、物联网、5G等为代表的新兴产业快速崛起，集成电路是我国信息技术发展的核心，但是根据相关媒体报道称，2019年中国集成电路进口数量为4451.34亿个，同比增长6.6%；2018年中国集成电路进口数量为4175.67亿个，同比增长10.8%。
在进口金额方面，2019年中国集成电路进口金额为3055.5亿美元，同比下降2.1%。在华为事件出现之后，越来越多的企业和国人意识到，自研芯片的重要性，芯片实现国产化也迫在眉睫，因此我们现在迫切需要有自主制造芯片的能力。我国芯片设计已经能自主，但是生产制造仍是短板根据很多媒体的报道，我们可以看到华为海思、紫光展锐等科技企业已经能够实现芯片架构的自主设计，但是对于芯片制造领域，我国暂时没有企业可以代替台积电的地位。
尽管中芯国际已经可以生产14nm制程工艺，但是这无法和台积电相媲美。因此，如过想彻底摆脱国外的威胁，这条路仍旧是任重道远。那么我国什么时候才可以突破5nm技术呢根据媒体在近日的报道，中国权威机构中科院苏州研究所已经研发成功了新型5nm高精度的激光光刻技术，标志着我国的5nm光刻技术取得了重大进展。根据相关报道称，这项技术和ASML的EUV极紫外光刻完全不同。
光刻机技术的难点是什么？中国有没有能造光刻机的企业？
