國產光刻機現狀如何？技術全面進步，但90nm之後依然困難

最近華為鴻蒙系統的火爆以及全球晶片緊缺的現狀，使得「國產晶片」這個話題再一次回到了人們議論的中心。儘管國內中芯國際在14nm工藝上已經能夠做到高良率的量產，但是一方面產能規模尚不能和海外晶片代工廠相比，另外由於生產線上的半導體裝置嚴重依賴海外技術，特別是美國技術，所以也要受到相關的限制，比如說無法給華為代工晶片。

事實上，要說國內不重視自主晶片發展那是不可能的，關鍵還是生產晶片的光刻機這部分，技術門檻的確比較高。從技術角度而言，我國的確已經取得了不小的進步，比如上海微電子在去年就傳出了今年年底會推出支援生產28nm晶片的國產DUV光刻機，而像中科院這幾年也在光刻技術上屢有建樹，之前還提出了快速光學鄰近效應修正技術，使得我國自主光刻技術有了重大的進展。

但技術進步只是一方面，真正要將光刻機相關的技術發展到可用階段，甚至達到商用，難度還是非常大的。目前全球光刻機主要被荷蘭ASML、日本佳能和尼康所壟斷，三家廠商合計佔據了約99%的市場份額。當然，我們熟知的生產EUV光刻機的荷蘭ASML，這幾年更是一家獨大，所有先進製程的晶片生產全部依靠ASML的光刻機。

至於我國國產光刻機的現狀，目前上海微電子依然走在了前端。上海微電子已經量產了自主研發的光刻機，包括了SSX600和 SSX500兩個系列，但問題是上海微電子的國產光刻機，在技術上的確和海外差距非常大。從晶片生產的角度來看，上海微電子量產的國產光刻機，目前可以製造 90nm、110nm、280nm的晶片，相比ASML的EUV光刻機已經可以量產3nm晶片相比，還是很難相提並論的。

而且除了光刻機在基礎技術和晶片工藝上的差異之外，上海微電子的國產光刻機在良率和小效率上也無法和海外相比。據悉上海微電子的國產光刻機只是單工臺，過貨能力只有每小時75片，這個生產效率使得有晶片製造需求的廠商，為了成本而不得不考慮採用海外的光刻機，因為即使是生產90nm以及更古老的晶片，上海微電子的國產光刻機在良率和產能上，也是無法滿足廠商的需求的。

至於傳聞中今年年底上海微電子會推出的28nm國產光刻機，其實這個說法有點不完整。準確地說，上海微電子號稱年底推出的新一代國產光刻機，從技術上應該說是193nm ArF浸潤式光刻機，從技術上可以和之前ASML的DUV光刻機相比，算是國產的DUV光刻機，它當然可以生產28nm的晶片，但是在技術提升後，多次曝光甚至可以支援7nm製程的晶片製造。所以說它是28nm光刻機，實際上有點小瞧它了。

但問題是這款國產DUV光刻機，真的能在年底推出麼？不少業內人士，甚至是自稱上海微電子的前員工都出來發表了自己的意見。有的人表示：光刻機有可能在年底研發出來，但無法馬上使用，還需要機臺和工藝的磨合，再加上反覆提升改進，時間會比想象的長得多；還有一些人表示：現在相關的項目其實已經不敢投入，而且一些試錯的資料沒有意義，也無法正式生產光刻機，甚至有可能兩年內都無法正式將28nm光刻機量產上市。此外還有傳聞說上海微電子之前生產的可量產90nm晶片的光刻機，雖然在國內也有一定銷量，但基本上其他廠商購買這樣低端光刻機是作為指標，並不真正使用，還是靠海外的光刻機來生產晶片。

綜合各方面的情況來看，從技術上來看，上海微電子應該已經掌握了生產DUV光刻機的關鍵技術，而且上海微電子管理層也表示，上海微電子在技術上擁有基本的本土UV 能力，無需美國 IP 來製造晶片。也就是說如果上海微電子的DUV光刻機問世後，採用這個光刻機生產的晶片是不受美國限制的，這或許對於國內晶片廠商而言是最為關鍵的。

但問題是，從現實的情況來看，上海微電子的DUV光刻機想要在年底問世，難度的確很大，而且即使公佈了，也很難說就能量產這樣的國產DUV光刻機並馬上將其商用。更別說目前沒有人知道在良率和效率上，這款國產光刻機到底是什麼水平，至於其他晶片廠商將其購買後生產晶片，目前來看不說遙遙無期，但短時間內肯定難以實現。

不出意外的話，在未來幾年時間裡，國內的晶片廠商想要製造晶片，還是得以海外光刻機為主，一方面可以生產工藝更為先進的晶片，另一方面在商業角度而言，考慮到成本、效率，國產光刻機也沒法和海外同類產品相比，廠商怎麼選擇並沒有什麼疑問。

當然現在國內在自主研發光刻機上的確下了不少功夫，上海微電子也好，中科院也好，現在實際上都是處於一個積累的過程，這樣一個門檻較高的領域，我們又落後海外太多，想要從技術以及商業上追趕上來，絕非一朝一夕之功，而且我們在進步，海外也在進步，我們國產光刻機還在努力突破40nm工藝，海外已經搞定了3nm的製程，甚至IBM都已經生產出2nm的晶片，這不得不讓人感慨差距的確非常大。

值得一提的是，業內一直傳聞華為在考慮自己建造晶片生產線，並已經開始自主研發光刻機。之前曝光的招聘啟事，也表示華為正在招募這方面的人才。另外從華為最近一系列投資來看，似乎也在佈局光刻機領域。這些訊息或許會讓一些人感到歡欣鼓舞，但科技這個事兒是沒有捷徑可走的，客觀而言，這並不是一個廠商擴大投資規格就能讓技術突飛猛進的事兒。所以華為的投資可以看做是希望未來能在國內相關領域能有一定話語權，顯然無法在短時間內解決現有的困境。

當然，很多人希望華為能在不同的技術領域彎道超車，比如之前謠傳的光晶片，不過現在看來這的確只是謠傳，華為所謂的光晶片是用於網路裝置，而不是很多人想的那樣用光子替代矽生產晶片。另外在光子晶片的研發上，目前世界上最厲害的是Intel……依然是一家美國公司。

最後還是要說，儘管困難重重，現階段我們的技術和規模也和海外相差甚遠，但是國產光刻機以及國產晶片這條路是必然要走下去的。儘管現在一些人認為短期會有成效，更像是一種急功近利的盲目樂觀，或者是為了追捧熱點的口不擇言，但是從長遠來看，想要擺脫海外的限制，甚至在未來高階科技領域佔據一席之地，這依然是我們必須要迎頭趕上的一環。