如果大家關注光刻機,一定在網上聽說過一句話,說是ASML嘲笑中國光刻機的:“就是給全套圖紙,中國人也造不出光刻機來。”
這句話究竟ASML有沒有說,就無從考證了。不過上海微電子的創始人&董事長兼總經理賀榮明曾在公開場合表示,公司剛成立時,他帶隊去歐洲考察,說要造光刻機時,歐洲的光刻機專家確實說過這樣的話。
當然,現在看起來,這句話就是笑話,因為上海微電子已經造出了光刻機,雖然精度還在90nm,但就是造了出來。
但從這句話,還是能夠看出,中國光刻機在過去,究竟有多難,歐洲對中國要造光刻機,有多蔑視。
美國造出全球第一臺光刻機是在1961年,是美國的GCA公司造出來的,這是一臺接觸式光刻機,曝光精度1um,線寬>3um,用于2~6寸的晶圓片。
而中國據說第一臺接觸式光刻機是在1966年左右造出來的,由中國科學院微電子研究所與上海光學儀器廠協作,造出了一臺65型接觸式光刻機。
后來美國在70年代,造出了接近式光刻機,后來在70年代末又推出了分布式光刻機……
但當時的中國實在底子薄,半導體也沒得到重視,差不多是0,又加上美國對中國實行技術封鎖,很多人連光刻機是什么都不知道,更不要說去造了。
所以很多年來,國內一直停留在接觸式光刻機,沒有新的進展。更重要的是,當時中國芯片制造也沒跟上時代,這臺接觸式光刻機,也沒有大規模的應用,更多是用于研究,和工業化生產沒有關系。
直到70年代末,中國科技界發現半導體越來越重要,而半導體離不開光刻機,才明確提出要改進光刻設備,盡快趕超世界先進水平。
于是清華大學精密儀器系,中電科等科研機構再次發力,大家紛紛開始研發新型光刻機。
據稱1980年清華大學的研發團隊研發出了分布式投影光刻機,而到1985年中電科45所也研發出了分布式投影光刻機,其性能與美國GCA公司在1978年推出的差不多,也就是只落后了7年左右。
但還是像之前一樣,國內的芯片產業本身就不發達,研制出光刻機,也是用于理論研究,根本就沒有放到晶圓廠大規模應用,而脫離工業生產的光刻機,產業化一直停滯不前,基本上是為了造而造,不是為了市場需要而造。
而80年代后,國內又興起了一股引進潮,說得不好聽一點,就是“造不如買”,只要有錢,就可以從美國、日本、歐洲買到光刻機,以及全套的芯片生產線,那還造什么造?
于是本來只落后幾年的光刻機技術,以及國產芯片產業,在那10多年間,再次停滯不前了,被美國、歐洲、日本、韓國超過,并甩到了腦后。
直到1999年,科索沃戰爭爆發,這場戰爭中,美國用電子信息技術,癱瘓了南聯盟幾乎所有網絡系統。
這讓國內科技界真正重視起電子、信息、半導體產業了,同時也轉變了思想,那就是“買不如造”,因為買的東西不是自己的,一旦和美國鬧翻,國家信息安全將面臨嚴重威脅。
于是研制先進的光刻機再次被提出來,并被列入了“863重大科技攻關計劃”。
在2002年的時候,承擔攻堅項目任務的上海微電子裝備(集團)股份有限公司就這樣正式成立了,總經理就是賀榮明,公司成立后,他就帶著技術團隊去歐洲、美國考察學習,歐洲專家很瞧不起他們,于是就說出了:給全套圖紙,中國人也造不出光刻機的話。
上海微電子成立后,想要造的光刻機,是193nm光源的干式光刻機,但此時已經落后國際水平20多年了,因為像尼康、佳能已經在20多年前就研究193nm的光刻機了,正在向165nm進發。
而ASML此時更是聯手臺積電,轉向浸潤式光刻機,用水為介質,要跳過165nm,用水為介質,讓193nm光源直接等效于134nm光源的光刻機。
努力了5年,2007年上海微電子的光刻機研制成功,但核心器件主要來源于美國、歐洲等,美國對其進行了禁運,所以雖然研制出來了,還是無法量產,只是空中樓閣。
接下來的時間,上海微電子只能與國內供應鏈一起,攻關各種關鍵材料,實現國產,擺脫對西方元件的依賴,這一努力又是10年,直到2016年,上海微電子193nm光源的90nm精度的干式光刻機,才實現全面量產。
后來的故事大家都清楚,由于光刻機的核心元件、技術一直被封鎖,所以上海微電子的光刻機技術,也一直沒有太多的進步,目前最高精度為90nm。
更重要的是,光刻機的進步必須要跟隨產業的進步,目前國內的晶圓制造設備,基本上都是來源于西方,光刻機與其它設備是配套的,大家買ASML的、尼康的、佳能的,基本不用國產的。
再加上美國禁運、技術限制,國產光刻機到現在,依然落后國外20年,可以說還沒有完全走出困境。
不過,現在大家都明白了一點,那就是“買不如造”,只有自己擁有的,才能不被卡脖子,所以光刻機項目得到了前所未有的重視,一直在努力追趕。
更重要的是,芯片產業也清楚的明白,只有自己的才是能夠掌控的,也越來越多的使用國產光刻機,讓其產業化。但說實話,要追上國際水平,還得繼續努力,并且可能還得許多年,得坐得住冷板凳才行。
原文標題 : 國產光刻機的艱難往事:給全套圖紙,中國人也造不出光刻機?
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