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2023-01-31
更新時(shí)間:2022-08-22 09:18:02作者:佚名
文 | 華商韜略 付磊
時(shí)代在發(fā)展,科技在進(jìn)步,如果說科技是一個(gè)國(guó)家強(qiáng)盛的根基,那么半導(dǎo)體芯片的制造則代表著人類科技的發(fā)展水平,而光刻機(jī)則是芯片制造中必不可少的一部分。
如今,我國(guó)能夠生產(chǎn)的光刻機(jī)是第四代的ArFDE 90nm制程,然而世界上最先進(jìn)的光刻機(jī)生產(chǎn)企業(yè)ASML已經(jīng)可以做到生產(chǎn)EVU的7nm制程量產(chǎn)。因此我國(guó)的光刻機(jī)技術(shù)水平仍然需要不斷努力突破,才能彌補(bǔ)這個(gè)差距。
【中國(guó)光刻機(jī)的三次“突破”】
在1952年,我國(guó)步入計(jì)算機(jī)科研,國(guó)家也正式成立了計(jì)算機(jī)科研小組,而此時(shí)的中國(guó)相對(duì)于外國(guó)來講,GDP仍然差距較大。
直到1956年,我國(guó)正式開始重視半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),并且成功研制出第一只晶體三極管,從此中國(guó)進(jìn)入半導(dǎo)體的新紀(jì)元,然而此時(shí)相對(duì)世界上第一只三極管的誕生已經(jīng)過去了長(zhǎng)達(dá)9年的時(shí)間。
伴隨著晶體管的研發(fā)成功,我國(guó)相關(guān)的科研進(jìn)度也飛速加快,然而“天公不作美”,盡管我國(guó)努力在向著光刻機(jī)制造產(chǎn)業(yè)前進(jìn),但仍然困難重重。
1961年,美國(guó)GCA公司成功制造出第一臺(tái)接觸式光刻機(jī),再加上新中國(guó)建立初期,美國(guó)、英國(guó)等17個(gè)國(guó)家就成立了國(guó)際巴黎統(tǒng)籌委員會(huì),主要是為了限制成員國(guó)向發(fā)展中國(guó)家出口物資和高新技術(shù),中國(guó)也在封禁的行列之中。
而光刻機(jī),也被該委員會(huì)列為尖端科技產(chǎn)品,對(duì)于中國(guó)實(shí)施禁運(yùn),此時(shí)的中國(guó)也正式遭遇第一次“高科技卡脖”。
基礎(chǔ)實(shí)力差,加上外國(guó)這樣的“絆腳石”,讓中國(guó)不得不主張自行研發(fā)。
1977年,歷經(jīng)10年之久的中國(guó)經(jīng)過自己的不懈努力,上海光學(xué)機(jī)械廠成功制造出JKG-3型接觸式半自動(dòng)光刻機(jī)。
這也代表著此時(shí)的中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正在緊跟外國(guó)的科技發(fā)展步伐,然而距離美國(guó)制造出的光刻機(jī)已經(jīng)相差近二十年,并且就在同年,美國(guó)再次推出了真正的自動(dòng)化光刻機(jī)。
后來的中國(guó)通過老一輩的科研工作者努力,正在一切向著前進(jìn)的方向發(fā)展,然而本以為將會(huì)順利發(fā)展、步入快車道的中國(guó)光科技產(chǎn)業(yè),在1984年遭遇了“中斷”。
伴隨著日后光刻機(jī)市場(chǎng)霸主ASML的誕生而打破,并且隨著中國(guó)重視重心逐步趨向于其他行業(yè),中國(guó)在80年代底,開始主張“造不如買”的政策。使得自身的科研進(jìn)度逐步減緩,以至于中國(guó)的集成電路在科研、教育等方面出現(xiàn)脫節(jié),自主研發(fā)的道路越走越窄。
取而代之的是數(shù)以萬千的廉價(jià)勞動(dòng)力,盡管后來盡力去跟進(jìn)研發(fā),但由于自身發(fā)展原因加上大環(huán)境影響,導(dǎo)致曾經(jīng)輝煌一時(shí)的半導(dǎo)體盛景已然成為“泡沫”。這也代表著中國(guó)由于自身原因遭遇第二次“卡脖”。
歷時(shí)20年之久,中國(guó)光刻機(jī)技術(shù)一直卡在193nm無法突破,中國(guó)隨著發(fā)展也逐漸認(rèn)識(shí)到半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重要性,開始探討突破193nm的方法。而此時(shí)的ASML卻已經(jīng)開始了EUV光刻機(jī)的研發(fā)工作,并且成功在2010年正式研發(fā)出第一臺(tái)EVU原型機(jī)。
此時(shí)的中國(guó)就已經(jīng)意識(shí)到了其重要性,快速向半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進(jìn)軍。恰巧2000年的中國(guó),正是大量愛國(guó)人士回國(guó)創(chuàng)業(yè)的時(shí)代,他們帶著外國(guó)的先進(jìn)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),進(jìn)一步促使中國(guó)半導(dǎo)體的產(chǎn)業(yè)得到光速發(fā)展。
2007年,上海微電子宣布研制出90nm的分布式投影光刻機(jī),但由于大多數(shù)元器件來自國(guó)外,西方國(guó)家再次禁運(yùn),導(dǎo)致無法量產(chǎn)。后來國(guó)家為了解決這一難題,除了抓緊整機(jī)制造,還開始扶持一系列配套產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展,在不懈努力下,光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)也成功在2016年實(shí)現(xiàn)90nm的光刻機(jī)量產(chǎn)。
同年,中國(guó)的清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)和華卓精科成功研發(fā)了光刻機(jī)雙工作臺(tái)系統(tǒng)樣機(jī),至此中國(guó)光刻機(jī)技術(shù)水平達(dá)到除ASML外的“外國(guó)”同步水平。
然而就在2019年,美國(guó)突然宣布對(duì)華為實(shí)施制裁,并且將制裁范圍從芯片擴(kuò)展至其他更多的領(lǐng)域,光刻機(jī)對(duì)華銷售也在其中。而此時(shí)的中國(guó),小于5nm的芯片晶圓只能依靠ASML的EVU光刻機(jī)生產(chǎn),迫于美國(guó)的壓力,荷蘭只能妥協(xié),中國(guó)因此迎來光刻機(jī)發(fā)展的第三次“卡脖”。
雖然迫于美國(guó)的壓力,荷蘭無法向中國(guó)出售先進(jìn)制程的光刻機(jī),但龐大的中國(guó)市場(chǎng),讓ASML無法拒絕其誘惑力,數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示,在2022年第一季度,ASML共交付62臺(tái)光刻機(jī),其中21臺(tái)DUV都成功銷往中國(guó)。
【“求人”不如“求己”】
回顧中國(guó)的半導(dǎo)體行業(yè),光刻機(jī)的技術(shù)發(fā)展歷程可謂是曲曲折折,但這也無時(shí)無刻在警醒著中國(guó),不能長(zhǎng)期靠“外來力量”,究其根本還是要靠自己。
注:圖片來自儀器信息網(wǎng)
然而自主研發(fā)光刻機(jī)并非想象中那么簡(jiǎn)單。據(jù)數(shù)據(jù)顯示,制造一臺(tái)光刻機(jī)的精密零件需求為數(shù)萬顆,而世界目前最先進(jìn)的極紫外EVU光刻機(jī)則需要零件多達(dá)十多萬顆。
如此多的數(shù)目以及極其精密的數(shù)據(jù)要求,就成為了光刻機(jī)最根本的需求基礎(chǔ),因此傳統(tǒng)的制造基礎(chǔ)便成為了光刻機(jī)技術(shù)突破的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)要求之一。
其次,就算擁有了精密的零件制造業(yè)基礎(chǔ),在光學(xué)系統(tǒng)、組裝技術(shù)等知識(shí)、技術(shù)等方面也是如今光刻機(jī)技術(shù)突破的一大難題,因?yàn)檫@一系列的技術(shù)知識(shí)關(guān)乎著一個(gè)光刻機(jī)能否正常運(yùn)行以及生產(chǎn)和產(chǎn)出。
雖然中國(guó)隨著近代發(fā)展,新興產(chǎn)業(yè)在大量擴(kuò)展,但是基層技術(shù)知識(shí)與創(chuàng)新理念卻并未進(jìn)行細(xì)耕,也就導(dǎo)致中國(guó)的光刻機(jī)技術(shù)出現(xiàn)一定的差距,這也就成為了目前中國(guó)光刻機(jī)技術(shù)想要進(jìn)一步突破的關(guān)鍵。
現(xiàn)如今中國(guó)無論從技術(shù)還是政策,全方面支持鼓勵(lì)科研發(fā)展,無論從基礎(chǔ)還是知識(shí)理念,一系列的相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈正在逐步完善,總之,中國(guó)的光刻機(jī)技術(shù)能否取得進(jìn)一步突破的問題,相信時(shí)間會(huì)給出答案。
【參考資料】
1.《為了國(guó)家需要多次“轉(zhuǎn)行”,他造出我國(guó)第一臺(tái)光刻機(jī)!》科技日?qǐng)?bào)
2.《為什么半導(dǎo)體行業(yè)值得投資?》嘉實(shí)基金
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