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來源：一心博士 2018年，大洋彼岸的一則禁令，讓國人感受到了一小顆芯片的力量。 光刻機也逐漸成為熱詞，網上關于光刻機的討論鋪天蓋地。 面對今天的困境，人們可能很難想象，中國不僅曾經獨立研發出光刻機，把與美國的差距縮短到只有7年，而且還是在國外對我們封鎖禁運的情況下完成的。 今天，我們還能做到嗎？ 1 開局 新中國成立之初，百廢待興，全國科研人員加起來不過5萬人，難以滿足建設需要。 為了擺脫困境，1956年國家成立科學規劃小組，集中600多位科學家，開始編制《十二年科學技術發展規劃》。 這是新中國成立以來第一個科技規劃，提出了57項重大科學技術任務、616個中心問題，規劃初步完成時，資料多達600萬字。 但是這么多重點，主要應該抓哪些呢？ 最終四個國際上發展很快，而我國還處于空白的領域，成為了最重要、最緊急的“四大緊急措施”，其中之一，便是半導體。 1961 年，美國GCA 公司制造出了第一臺接觸式光刻機。 關于我國最早的光刻機，有一種說法是1966年，中國科學院微電子研究所的前身——109廠與上海光學儀器廠協作，研制成功我國第一臺65型接觸式光刻機。 新中國對半導體的重視并不算晚，但發展過程卻充滿艱辛。 一方面是我們本身底子就薄，另一方面是美國主導的“巴統”，對華實行封鎖禁運，中國拿不到任何國外的技術資料。 比如清華大學的徐端頤團隊，成立之初多達數百人，有技術超群的鉗工、搞精密機械加工的師傅，還有搞計算機控制的技術工人，但是沒有一個人懂光刻機，徐端頤團隊研制新設備，全部圖紙都要自己設計，全部零部件都是自己加工制造，一切從零開始，邊干邊學。 外部的封鎖，再加上種種波折，中國光刻機研發落后在所難免。 70年代初，美日等國分別研制出接近式光刻機，而國內卻一直停留在接觸式光刻機。 1977年，江蘇吳縣舉行了全國性的光刻機座談會，明確要改進光刻設備，盡快趕超世界先進水平。于是清華大學精密儀器系、中電科45所等先后投入研制更先進的光刻機。 進入80年代后，國產光刻機研發捷報頻傳。 1980年，清華大學徐端頤團隊經過沒日沒夜的攻關，終于研制出分布式投影光刻機。 1985年，中電科45所研制出的分步式投影光刻機，通過電子部技術鑒定：達到美國GCA在1978年推出的4800DSW光刻機水平。 至此，中美光刻機技術差距不過7年。日后將稱霸光刻機領域的阿斯麥，此時才剛剛誕生。 雖然基礎薄弱、一切從零開始，但是在無數先輩的日夜努力之下，中國光刻機還是贏得了一個比較好的起點。 真正尷尬的是，雖然有了國產光刻機，但是科研成果不代表批量化生產的能力，產業化一直停滯不前。 1977年7月，人民大會堂舉行的科教工作者座談會上，半導體靈魂人物王守武直言：“全國共有600多家半導體生產工廠，其一年生產的集成電路總量，只等于日本一家大型工廠月產量的十分之一。” 2 逆境 改革開放之后，全國興起了引進外國設備的熱潮，半導體產業開始受到猛烈的外部沖擊。 1980年，無錫的江南無線電器材廠（724廠）引進日本東芝的電視機集成電路5微米全套產線，這是國內第一次從國外引進集成電路生產線，短短幾年，廠里的芯片產量就達到了3000萬塊，742廠一躍成為我國產能最大的集成電路生產廠。 盡管742廠的技術引進大獲成功，但從整體來看，芯片產業出現了重復引進和過于分散的問題。 在擴大對外開放的背景下，“造不如買”的思潮迅速蔓延全國。33家單位不同程度地引進各種集成電路生產設備，累計投資約13億元。 然而引進的設備大多是落后淘汰的二手貨，最終只有少數幾條產線建成使用。 而且當年的一份研究報告指出，引進過程中，大量引進硬件，而忽視了技術和管理，同時科研與生產結合不緊密，經費不足也是重要原因。 因此原本構想的“引進、消化、吸收、創新”方針沒有得到全面貫徹，而是一而再、再而三地引進。 到1988年，我國的集成電路年產量終于達到1億塊。美國1968年達到這一標準，日本在1970年達到，而中國自1965年生產出第一塊集成電路以來，經過23年，才終于達到了這一標準。 所以在80年代，中國半導體不僅大幅落后于美國日本，也逐漸被韓國超過。 面對與發達國家的恐怖差距，橫跨十年的908、909工程宣告啟動。 但實際效果卻與預期相差甚遠，芯片行業的發展一日千里，而沒有市場、資金和人才的支撐，結果要么引進即落后，要么吃不透引進來的技術，更談不上自主創新。 3 曙光 時間來到1999年，北約入侵科索沃時，美國通過電子信息戰癱瘓了南聯盟幾乎所有網絡系統。 為此有關部門多次緊急召開會議討論：一旦和美國鬧掰，國家信息安全將會面臨怎樣的威脅？ 隨后，《鼓勵軟件產業和集成電路產業發展的若干政策》出臺，光刻機被列入“863重大科技攻關計劃”。 在政策的大力支持下，芯片行業進入了海歸創業和民企崛起的時代，國產光刻機事業再次艱難起步。 此時，國際上光刻光源已經被困在193nm長達20年，最終臺積電在2002年提出了浸入式光刻方案，阿斯麥也憑此擊敗尼康，成為新一代光刻機霸主。 而此時國內剛剛啟動193nm光刻機項目，落后國際水平20多年。 經過5年的艱苦追趕，終于在2007年，上海微電子宣布研制出90nm光刻機。但是由于元器件大部分來自國外，西方立刻實行了禁運，導致無法量產。 2008年，“02專項”啟動，繼續攻關，主攻高端光刻機技術，同時鑒于之前的教訓，“02專項”的重點，還有提升材料和工藝等產業配套能力。 2016 年，上海微電子90nm光刻機實現量產，華卓精科成功研制出兩套雙工作臺樣機，成為繼阿斯麥之后，世界上第二家掌握這項技術的企業。 至此，國產光刻機雖然還沒有完全走出困境，但是經過20多年的艱難追趕，中國的光刻機乃至整個芯片產業，在吸取了之前的發展教訓后，總算逐漸開花結果。 就在形勢一片向好時，美國開始了對中國芯片產業的圍堵，十幾年前的擔憂最終成為了現實。 回顧中國光刻機過去60年間的發展，前20年，在科研人員夜以繼日的攻關下，中美光刻機差距被縮短到了7年，中間十幾年，因為種種原因，國內外的光刻機差距越拉越大，直到2000年后，面對斷供的威脅，以及與國外的恐怖差距，國產光刻機再次開始奮力追趕。 如今中國的芯片產業鏈與國外雖然仍有差距，但與之前不同的是，國家政策持續發力，資金支持到位，工程師隊伍不斷壯大，產業鏈的各個環節也已今非昔比。 中國芯片產業鏈，已經擁有了走向成功的眾多因素。 好了，本期內容就到這里了，有什么感興趣的話題歡迎留言，我們下期見。 參考文獻： 1.中國曾經的光刻機研發與徐端頤，章正遠 2.國產光刻機五十年：星星之火，可以燎原？陳辰 3.中國芯酸往事：熬過多少苦難，才能實現追趕和超越？戴老板 4.中國科學院109廠階段（1958－1986年）之二，中國科學院微電子研究所 5.【中國科學報】為祖國繪制科技藍圖——中國科學院學部成立60周年特別報道之一，丁佳 6.GK—3型半自動光刻機工作原理及性能分析，劉仲華 7.光刻機座談會在江蘇吳縣召開，半導體設備 8.我國自行設計制造的 KG-3 型半自動光刻機在滬通過鑒定，徐鑫培 9.光刻技術六十年，陳寶欽 |
