光刻機是國產晶片的「痛中痛」，中國何時可以摘取這顆明珠？

5 月 22 日，據台灣工商時報消息，台積電正在想辦法協調高通、聯發科、AMD、英偉達等廠商的訂單，先挪部分給華為。

據報導，「這些訂單按製程不同，交貨時間約 2.5 到 4 個月左右，預期在 9 月 14 日前完成出貨，可望維持華為 1 季的產品銷售，因此華為到今年底都不會發生斷貨危機。

」

卡喉嚨的，不一定是魚刺，還可以是晶片。

晶片技術以納米計算，比魚刺小得多，威力卻高出幾百倍。

時隔一年，美國再次打壓華為，也說明中國科技離全面趕超還有一定距離。

以後，晶片代工廠給華為生產晶片，只要涉及美國技術和設備，就必須經美國同意。

也正因此，美國一邊拉攏台積電去建廠，一邊破壞台積電代工華為晶片的條件。

但即便如此，台積電的設備和技術，但凡和美國沾上邊，就會受制於人。

那麼，是不是不涉及美國技術和設備，美國就管不著了？

事實上，要想實現晶片技術的完全自主，光刻機技術，是中國目前亟需功攻克的「攔路虎」之一。

2020 年 3 月，羊城晚報報導，中國內地規模最大、技術最先進的集成電路晶片製造企業——中芯國際，從荷蘭 ASML 公司進口一台大型光刻機，並順利通過深圳出口加工區場站兩道閘口進入廠區。

順利進口並進入廠區，都可以成為新聞？光刻機是有多重要？

華為雲、阿里雲 MVP，金融科技和物聯網專家馬超告訴 DeepTech，製造工藝和光刻機，是影響晶片製程的兩大因素。

通俗點講，如果把晶片製造比作活字印刷術，製造工藝就好比油墨，光刻機則相當於印刷機。

光刻機原理：「蘿蔔雕花」

光刻機的工作原理，可以理解為蘿蔔雕花，只不過是在矽片上雕。

具體工作時，矽片表面會覆蓋一層光刻膠，用紫外光等光線、透過掩模照射在矽片表面，光刻膠就會發生反應，此時在沒有光刻膠保護的矽片上進行雕刻，最後洗去光刻膠，就能實現半導體器件在矽片表面的構建。

通俗點說，光刻機就是給蘿蔔雕花的雕刻刀，只是原理比較複雜。

正因為複雜，導致放眼全世界，能生產光刻機的廠商都寥寥無幾。

目前，掌握全球領先光刻技術的正是荷蘭 ASML。

當下，ASML 占據全球 80% 市場份額，並且只有 ASML 可以生產 7nm 及以下精度的光刻機。

如 ASML 官網所言，它做的事情，就是給晶片製造商，提供在矽片上批量生產圖案的能力。

ASML 之所以這麼厲害，一方面是因為美國的加持，至於另一方面，馬超分析稱，ASML 背靠德國精密機械技術的製程。

因此其光刻機水平成為世界第一，也就不足為奇。

另外，ASML 也很捨得花大錢做投入。

2019 年，ASML 的研發支出是 4.8 億歐元，其總銷售額 21 億歐元，光研發就占營收比的 22.8%。

ASML 的產品，主要有兩種：DUV 光刻機和 EUV 光刻機。

其中 EUV 最為厲害，其使用極紫外光技術，可以做 7nm 和 5nm 晶片，是當前最先進的光刻機；而 DUV 雖然可以做 7nm 晶片，但是性能略遜一籌。

光刻機之難

「ASML 的光刻機和氫彈哪一個更難搞？」知乎網友的這個問題，獲得高達 597 個回答。

那麼，光刻機到底有多難？

業界形容光刻機是「半導體工業皇冠上的明珠」。

一台光刻機由上萬個部件組成，有人形容稱「這是一種集合了數學、光學、流體力學、高分子物理與化學、表面物理與化學、精密儀器、機械、自動化、軟體、圖像識別領域頂尖技術的產物。

」

美國一位工程師說：「光刻機的一個小零件，工程師就需要調整高達十年之久，就連尺寸的調整就要高達百萬次以上。

」

正因為技術難度大，ASML 即便投入大量研發費用，也未能實現完全自主，它仍要從美國、德國、日本等國家進口零部件。

比如，其光刻機的鏡頭，是從德國蔡司公司購買而來，電源則購於美國。

難，只是一方面，疊代過快也是一大痛點。

當今電子工業，依然受摩爾定律影響，基本一年半就得疊代一次，這就導致晶片廠商排隊，也要買最新光刻機，不然就無法造出高端晶片。

ASML 好比一家掌握著獨家秘方的私房菜館，別人不僅輕易學不到秘方，想吃他家菜還得斥巨資。

也正因此，ASML 壟斷著 100% 的 7nm 以下光刻機市場，是的 100%。

更嚴重的是，中國想買它還不一定敢賣。

想買買不到

1996 年 7 月，美國召集 33 個國家，在奧地利簽署《瓦森納協定》(簡稱「瓦協」 Wassenaar Arrangement)，坊間稱這份協定為「來自華盛頓的敵意」，因為協定的主要目的，在於美國要限制他的小夥伴們，把先進技術出口給其他國家。

前文提到中芯國際向 ASML 購買光刻機，就曾遭遇不順。

美國國務卿蓬佩奧，為阻止 ASML 出售光刻機給中方，甚至親自飛到荷蘭遊說。

這導致中芯國際明明已經付款，但是 ASML 卻遲遲沒有發貨。

對此，馬超告訴 DeepTech：「商品價格是由供需關係決定的，全球只有 ASML 一家高製程光刻機供應商，可謂別無分號，因此價格決定權不在買家手中。

而且光刻機本身的技術含量和研發成本也異常高昂，如果中國能用 10 億美元直接買到一台 EUV，我相信華為肯定會毫不猶豫地下單。

」

那麼，為什麼中國非要買，不可以自己造嗎？

這得從多年前說起，中國最初的方案，是採購外國晶片。

對此，馬超表示，當時採購外國晶片，應該說是一個正確選擇。

2003 年的 「漢芯事件」（上海交通大學微電子學院院長陳進教授發明的「漢芯一號」 晶片造假，藉助「漢芯一號」，陳進又申請數十個科研項目，並騙取高達上億元的科研基金），也讓國人意識到基礎領域不單要有資金，更需要時間積累。

21 世紀初，中國的晶片技術，比外國落後 30 年至 40 年，如果完全靠自主研發，那麼現在繁榮的數字經濟、網際網路 + 等景象，就不會如此迅速地誕生在中國。

那麼，當前中國的光刻機是怎樣的現狀？

中國光刻機現狀

就在美國再次打壓華為的前一天，5 月 14 日，無錫高新區管委會與 ASML 公司正式簽署戰略合作協議，後者將在原有基礎上，整合併提升資源，以加速光刻設備技術服務（無錫）基地的擴建。

事實上，早在 2006 年，ASML 就在無錫建立了光刻設備技術服務基地。

如今，ASML（無錫）基地是中國規模最大的光刻設備技術服務基地。

ASML 全球副總裁、中國區總裁沈波就此次擴建表示：「光刻設備服務基地升級將強化我們和客戶的協作，快速回應客戶需求，不斷提升對客戶服務的水準。

」

這或可以理解為，該基地的簽約，正是為了避免明明中芯國際已經付款下單，但卻因為眾所周知的原因收不到貨的覆轍。

與此同時，國產光刻機製造商，也在快步追趕。

2019 年 4 月，武漢光電國家研究中心甘棕松團隊，採用二束雷射，在自研的光刻膠上，突破光束衍射極限的限制，並使用遠場光學的辦法，光刻出最小 9nm 線寬的線段。

最終該光刻機樣機，一舉實現材料、軟體和零部件的三大國產化。

2020 年初，中科院對外宣稱已經攻克了 2nm 工藝的難題，相關研究成果已經發布到國際微電子器件領域的期刊當中。

5 月 19 日，上海微電子裝備（集團）股份有限公司稱，其自研的高亮度 LED 步進投影光刻機，是中國首台面向 6 英寸以下中小基底先進光刻應用領域的光刻機產品，已從 1200 多個申報項目中成功突圍，入選「上海設計 100+」。

有進步，當然值得開心，但也必須意識到，這離國際先進水平仍有一定距離。

認清現實

2018 年中興事件之前，「全面趕超」「新中國四大發明」等，一度讓中國人很是驕傲。

近年來，在社交媒體上，一直都有來自歐美的博主，誇讚中國的手機支付有多普遍、高鐵有多快。

有位來自美國的抖音博主「巴哥 bar」，拍過一則視頻：他從華為手機店買手機後，把手裡的蘋果手機摔地上。

不排除部分外國博主，有取悅中國粉絲的傾向。

但是，也側面印證近些年中國在科技方面的進步。

進步的確有，但遠遠未達到已開發國家水平。

對於成績的讚美，當然有必要，但也不應躺在功勞簿上洋洋自得。

2018 年，「中興事件」發生後不久，前科技日報總編輯劉亞東作過一場《除了那些核心技術，我們還缺什麼》的演講，其中就提到中國在光刻機上，仍需要進步。

他還表示：「明明是在別人的地基上蓋了房子，非說自己有完全、永久產權。

如果只是鼓舞士氣也就罷了，可麻煩的是，發出這些論調的人忽悠了領導，忽悠了公眾，甚至忽悠了自己，這就成了問題。

」

馬超也對 DeepTech 說，「我們光刻機方面就是比國外落後了 20 年，因此對於國內的光刻企業還要給予耐心，不能急功近利。

」

中國速度固然令人驚嘆，但速度和質量齊頭並進，才能走得扎紮實實。