中国光刻机的发展史
光刻机号称人类工业皇冠上的明珠,它不是印钞机,却是比印钞机还金贵的一个机器。作为大规模集成电路的核心设备,光刻机是制造芯片的核心器件。
(一)光刻机的工作原理是什么?
你可以理解为冲印照片,但不同的是,日常冲印照片是放大小底片,而光刻机是缩小大照片,也就是把电路图缩小到晶圆相纸上。
(二)为什么原理上不难的光刻机槛这么高?
关键在于精准。每一条线和深孔的加工精度,就好比在几千万根头发丝直径的面积上建造50至60层的大楼,所以芯片的质量完全取决于光刻机的技术。目前,全球90的光刻机市场被荷兰公司阿斯麦垄断,这家年轻公司成立于1984年。
(三)中国的光刻技术起步并不晚
早在20世纪60年代,中科院就开始研究光刻机,并于1965年研制出第一台接触式国产光刻机。当时,只有美国和中国参与了这一制造过程。1985年,我国第一台分布式投影光刻机研制成功,此时与国际水平的差距不到7年。所有人都以为中国光刻机的辉煌征途刚刚开始,但谁也没想到,在那之后就开始陷入落寞。
(四)为什么会落寞?
一是经济相对落后。搞科研需要很多钱,但是上世纪80年代,中国经济比较落后。当时连深圳特区的建立都没有足够的资金支持,更别说光刻机了,光刻机还没有发展起来。许多从事光刻机研究的公司最终因为没有资金支持而破产。
二是自主创新意识受到冲击。改革开放后,随着发达国家的先进技术和设备陆续进入中国,造不如买的思想成为主流,即直接购买和使用国外成熟的技术应用到我们要开发的产品上,比自己研发制造要高效得多。因此,地方政府引进了大量的国外半导体设备和生产线,大量企业逐渐放弃了光刻机方面的科研。
三是与国际制裁有关。早在1996年,30多个国家,主要是西方国家,签署了【瓦森纳协定】。在这份协议中,西方国家对中国出口的半导体技术和光刻机等设备普遍落后于最先进技术两代,加上审批过程的延迟,中国在获得设备技术方面将落后三代甚至更多。
(五)新的转机
基于以上三个原因,中国的光刻机研发和产业已经开始停滞不前,但在1999年出现了新的转机。北约入侵科索沃时,美国的电子信息站几乎瘫痪了南斯拉夫所有的网络通信系统,令中国政府震惊。中国有关部门多次召开紧急会议,讨论一旦与美国断交,国家信息安全将面临何种威胁,基于国家信息安全和产业发展的考虑,直到2000年,光刻机技术才重新受到重视。
(六)步步逆袭
由于历史原因,荷兰阿斯麦最先进的光刻机可以生产5纳米的芯片,目前中国的光刻机精度最高可以生产90纳米的芯片,相差五代,技术差距20年左右,但是我们在快速追赶。
对于光刻机,核心部件是极紫外光源、光学镜头以及双工作台。现在中国已经掌握了双工作台技术以及极紫外光源技术,尤其是纳米级双工作台技术,原来全世界只有荷兰阿斯麦有,现在中国成为全世界第二个掌握这项技术的国家了。
虽然崛起之路任重道远,但摸着石头过河在中国也不是闻所未闻。像现在的高铁、光伏这些代表中国制造的名片,都是摸着石头过河,一开始是被封杀和制裁,最后是一步步逆袭。
相信光刻机的国产化也势在必行。