文|一道Talk

编辑|一道Talk

我国稳居世界第二大经济体，在科技方面取得了举世瞩目的伟大成就，“嫦娥”登月、“天宫”遨游、航母下水，5G领先……

但光刻机却像“紧箍咒”一样，始终是困扰我国科技发展的“心病”。

很多人为此感到困惑，当年我们一穷二白，都能搞出原子弹，现在造光刻机怎么就这么难？

制造高端光刻机的难点到底在哪里？难不成造光刻机比原子弹还难？

光刻机有多厉害？

2019年，光刻机巨头阿斯麦总裁在接受采访时，“霸气”表示：“就算提供全套图纸，别的国家也造不出光刻机。”

阿斯麦总裁的自信并不是空穴来风。

高端光刻机被誉为“21世纪工业技术的王冠”，几乎汇集了人类在相关工业领域最高的技术成就和加工制造能力。

光刻机说白了，就是加工芯片的机器。

原理也很简单，类似冲洗照片，光刻机就是将电路图压缩“印”在晶圆相纸上。

但说起来简单，真正操作起来“难于上青天”。

在A4纸上大小上雕刻电路容易，那如果是头发丝粗细大小呢？如果是头发丝直径的两万分之一呢？

打个比方，光刻机就是在头发丝上雕刻《清明上河图》！

头发丝的直径是六万纳米，而目前最新的芯片制程技术达到了2纳米工艺，已经逼近物理极限。

量变产生质变。

越是制程先进的光刻机，制造难度就越呈几何指数增加。

光刻机的难点主要体现在三个方面，光源、反射镜和工作台。

目前全世界最先进的就是EUV光刻机，使用的就是极紫外线，需要将193纳米波长的光源进行多次反射，才能得到波长更短，满足要求的光。

为此，需要在一秒内，利用二氧化碳激光去轰击五万滴液体金属锡，而一滴金属锡大小只有20微米，难度相当于，在地球用手电筒去照射月球上的一枚硬币！

这还只是光源，光刻机对于反射镜、镜头要求同样苛刻。

阿斯麦EUV光刻机使用的镜头，全部都由德国顶级光学设备商蔡司提供，精度非常高，目前世界上没有其他公司能提供类似产品。

工作台同样“不简单”，在光刻过程中，工作台需要不断移动来配合刻蚀芯片，因此，对工作台的移动要求非常高。

比如，荷兰阿斯麦公司就使用一种激光干涉仪，能够实现工作台的纳米级移动。

全世界能够制造EUV光刻机的国家屈指可数，只有荷兰和日本，其中荷兰技术最为先进。

那么为何如此重要的光刻机技术，偏偏是这两个国家掌握，而不是美国呢？

euv光刻机

阿斯麦为何能“垄断”光刻机？

阿斯麦是世界光刻机巨头，垄断了全球90%以上的光刻机市场。

一台EUV光刻机，就能卖1.2亿美元天价，并且还供不应求。

阿斯麦的确掌握了最先进的EUV光刻机技术，但准确来讲，没有一个国家能独立制造高端光刻机。

一台光刻机有超过10万个零件，而其中90%的零件都需要进口。

光源技术来自美国，光学设备来自日本，镜头和机械来自德国，阀件来自法国，制造技术来自台积电和三星……

换句话说，光刻机实际上是众多国家合力的结果。

世界上能生产光刻机的企业只有荷兰阿斯麦、日本的佳能和尼康。

在上个世纪，那时候芯片制造精度要求还不是非常高，采用的是步进式重复光刻技术，原理与单反相机类似，所以作为光学巨头的日本佳能和尼康，是当时的光刻机霸主。

后来，飞利浦研发了步进式扫描光刻技术，精度更高，但因为是新技术，传统芯片巨头不愿意冒风险合作。

当时，只有一家小公司愿意采用这项新技术，也就是后来的荷兰阿斯麦。

进入21世纪，对于芯片制造的要求更高。

这时候，阿斯麦公司堵上全部身家，另辟蹊径，研究沉浸式光刻机技术，并大获成功，精度达到了132纳米，一举超越了传统日本厂商。

之后，最先提出EUV技术的美国，选择和阿斯麦公司合作，并在2010年成功研制出世界第一台EUV光刻机。

投桃报李。

阿斯麦公司和美国签订了大量协议以及保护条款，在光刻机出口方面，受到美国的管控。

由此可见，荷兰阿斯麦公司能够崛起，一方面是自身对于技术创新的坚持，另一方面则是因为美国等西方国家的有意扶持。

光刻机从来都不是某一个国家的单独产品，而是汇集了众多科技强国技术的结晶。

正因如此，我国迟迟不能“攻克”高端光刻机技术，那么到底是造光刻机难，还是造原子弹难？

造光刻机和原子弹哪个难？

直到今天，光刻机一直都是我国制造业的短板。

不少人都对此感到不理解，当年先辈们在一穷二白的情况下，都能在戈壁荒漠研制出原子弹，如今集全国之力，怎么就迟迟突破不了光刻机？

如果非得分出个高低，那么在现阶段，无疑是高端光刻机更难制造。

原子弹理论上并不复杂，难的是设计和原料以及提纯核原料。

而制造高端光刻机的困难，是全方位的。

从原理，到设计，再到精密加工，再到上下游配套，以及各种专利壁垒，处处都有外国公司埋的“坑”。

并且最重要的，光刻机作为工业生产设备，对于耐用性、成本、使用寿命等都有严苛的要求。

高端光刻机的供应链，需要全球多个国家参与，涉及众多企业。

而光刻机市场就那么大，所以很多设备的供应商就只有那么一家。

而西方在芯片领域对我国的制裁是全方位的。

这意味着，想要制造高端光刻机，必须要突破相关所有技术壁垒。

一台光刻机，绝对不是我们看到的那么简单，背后需要强大的工业制造能力作为支撑。

即使是公认的全球第一科技强国美国，也没有单独制造光刻机的能力。

因此，2019年阿斯麦总裁才扬言，就算公开图纸，别人也造不出光刻机。

但对于我们中国人来说，没有什么是做不到的。

一年不行，就五年，五年不行就十年。

我们有不输任何国家的顶级人才储备，有全世界最强大的工业制造能力，突破高端光刻机制造也只是时间的问题。

“路虽远行则将至，事虽难做则必成。”

必须正视，我国目前在高端光刻机领域，仍然与世界先进水平存在较大差距。

但也不能妄自菲薄，我国目前在相关领域已经取得了巨大的成就，我们有足够的理由相信，小小的光刻机，根本难不倒我们！

期待我国早日在光刻机领域实现突破！

对此，大家有什么看法？欢迎留言讨论。

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