5 月 22 日，據(jù)臺灣工商時報消息，臺積電正在想辦法協(xié)調(diào)高通、聯(lián)發(fā)科、AMD、英偉達(dá)等廠商的訂單，先挪部分給華為。
據(jù)報道，“這些訂單按制程不同，交貨時間約 2.5 到 4 個月左右，預(yù)期在 9 月 14 日前完成出貨，可望維持華為 1 季的產(chǎn)品銷售，因此華為到今年底都不會發(fā)生斷貨危機(jī)。”
卡喉嚨的，不一定是魚刺，還可以是芯片。芯片技術(shù)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。
以后，芯片代工廠給華為生產(chǎn)芯片，只要涉及美國技術(shù)和設(shè)備，就必須經(jīng)美國同意。也正因此，美國一邊拉攏臺積電去建廠，一邊破壞臺積電代工華為芯片的條件。
但即便如此，臺積電的設(shè)備和技術(shù)，但凡和美國沾上邊，就會受制于人。那么，是不是不涉及美國技術(shù)和設(shè)備，美國就管不著了？
事實(shí)上，要想實(shí)現(xiàn)芯片技術(shù)的完全自主，光刻機(jī)技術(shù)，是中國目前亟需攻克的“攔路虎”之一。2020 年 3 月，羊城晚報報道，中國內(nèi)地規(guī)模最大、技術(shù)最先進(jìn)的集成電路芯片制造企業(yè)——中芯國際，從荷蘭 ASML 公司進(jìn)口一臺大型光刻機(jī)，并順利通過深圳出口加工區(qū)場站兩道閘口進(jìn)入廠區(qū)。
順利進(jìn)口并進(jìn)入廠區(qū)，都可以成為新聞？光刻機(jī)是有多重要？
華為云、阿里云 MVP，金融科技和物聯(lián)網(wǎng)專家馬超告訴 DeepTech，制造工藝和光刻機(jī)，是影響芯片制程的兩大因素。通俗點(diǎn)講，如果把芯片制造比作活字印刷術(shù)，制造工藝就好比油墨，光刻機(jī)則相當(dāng)于印刷機(jī)。
光刻機(jī)原理：“蘿卜雕花”
光刻機(jī)的工作原理，可以理解為蘿卜雕花，只不過是在硅片上雕。
具體工作時，硅片表面會覆蓋一層光刻膠，用紫外光等光線、透過掩模照射在硅片表面，光刻膠就會發(fā)生反應(yīng)，此時在沒有光刻膠保護(hù)的硅片上進(jìn)行雕刻，最后洗去光刻膠，就能實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體器件在硅片表面的構(gòu)建。
通俗點(diǎn)說，光刻機(jī)就是給蘿卜雕花的雕刻刀，只是原理比較復(fù)雜。正因?yàn)閺?fù)雜，導(dǎo)致放眼全世界，能生產(chǎn)光刻機(jī)的廠商都寥寥無幾。
目前，掌握全球領(lǐng)先光刻技術(shù)的正是荷蘭 ASML。當(dāng)下，ASML 占據(jù)全球 80% 市場份額，并且只有 ASML 可以生產(chǎn) 7nm 及以下精度的光刻機(jī)。
如 ASML 官網(wǎng)所言，它做的事情，就是給芯片制造商，提供在硅片上批量生產(chǎn)圖案的能力。
ASML 之所以這么厲害，一方面是因?yàn)槊绹募映?，至于另一方面，馬超分析稱，ASML 背靠德國精密機(jī)械技術(shù)的制程。因此其光刻機(jī)水平成為世界第一，也就不足為奇。另外，ASML 也很舍得花大錢做投入。2019 年，ASML 的研發(fā)支出是 4.8 億歐元，其總銷售額 21 億歐元，光研發(fā)就占營收比的 22.8%。
ASML 的產(chǎn)品，主要有兩種：DUV 光刻機(jī)和 EUV 光刻機(jī)。其中 EUV 最為厲害，其使用極紫外光技術(shù)，可以做 7nm 和 5nm 芯片，是當(dāng)前最先進(jìn)的光刻機(jī)；而 DUV 雖然可以做 7nm 芯片，但是性能略遜一籌。
圖 | ASML EUV 光刻機(jī)（來源：ASML 官網(wǎng)）
光刻機(jī)之難
“ASML 的光刻機(jī)和氫彈哪一個更難搞？”知乎網(wǎng)友的這個問題，獲得高達(dá) 597 個回答。那么，光刻機(jī)到底有多難？
業(yè)界形容光刻機(jī)是“半導(dǎo)體工業(yè)皇冠上的明珠”。一臺光刻機(jī)由上萬個部件組成，有人形容稱“這是一種集合了數(shù)學(xué)、光學(xué)、流體力學(xué)、高分子物理與化學(xué)、表面物理與化學(xué)、精密儀器、機(jī)械、自動化、軟件、圖像識別領(lǐng)域頂尖技術(shù)的產(chǎn)物。”
美國一位工程師說：“光刻機(jī)的一個小零件，工程師就需要調(diào)整高達(dá)十年之久，就連尺寸的調(diào)整就要高達(dá)百萬次以上。”
正因?yàn)榧夹g(shù)難度大，ASML 即便投入大量研發(fā)費(fèi)用，也未能實(shí)現(xiàn)完全自主，它仍要從美國、德國、日本等國家進(jìn)口零部件。比如，其光刻機(jī)的鏡頭，是從德國蔡司公司購買而來，電源則購于美國。
難，只是一方面，迭代過快也是一大痛點(diǎn)。當(dāng)今電子工業(yè)，依然受摩爾定律影響，基本一年半就得迭代一次，這就導(dǎo)致芯片廠商排隊，也要買最新光刻機(jī)，不然就無法造出高端芯片。
ASML 好比一家掌握著獨(dú)家秘方的私房菜館，別人不僅輕易學(xué)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(jī)市場，是的 100%。更嚴(yán)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(xié)定》(簡稱“瓦協(xié)” Wassenaar Arrangement)，坊間稱這份協(xié)定為“來自華盛頓的敵意”，因?yàn)閰f(xié)定的主要目的，在于美國要限制他的小伙伴們，把先進(jìn)技術(shù)出口給其他國家。
前文提到中芯國際向 ASML 購買光刻機(jī)，就曾遭遇不順。美國國務(wù)卿蓬佩奧，為阻止 ASML 出售光刻機(jī)給中方，甚至親自飛到荷蘭游說。這導(dǎo)致中芯國際明明已經(jīng)付款，但是 ASML 卻遲遲沒有發(fā)貨。
對此，馬超告訴 DeepTech：“商品價格是由供需關(guān)系決定的，全球只有 ASML 一家高制程光刻機(jī)供應(yīng)商，可謂別無分號，因此價格決定權(quán)不在買家手中。而且光刻機(jī)本身的技術(shù)含量和研發(fā)成本也異常高昂，如果中國能用 10 億美元直接買到一臺 EUV，我相信華為肯定會毫不猶豫地下單。”
那么，為什么中國非要買，不可以自己造嗎？
這得從多年前說起，中國最初的方案，是采購?fù)鈬酒Υ?，馬超表示，當(dāng)時采購?fù)鈬酒瑧?yīng)該說是一個正確選擇。
2003 年的 “漢芯事件”（上海交通大學(xué)微電子學(xué)院院長陳進(jìn)教授發(fā)明的“漢芯一號” 芯片造假，借助“漢芯一號”，陳進(jìn)又申請數(shù)十個科研項目，并騙取高達(dá)上億元的科研基金），也讓國人意識到基礎(chǔ)領(lǐng)域不單要有資金，更需要時間積累。
21 世紀(jì)初，中國的芯片技術(shù)，比外國落后 30 年至 40 年，如果完全靠自主研發(fā)，那么現(xiàn)在繁榮的數(shù)字經(jīng)濟(jì)、互聯(lián)網(wǎng) + 等景象，就不會如此迅速地誕生在中國。
那么，當(dāng)前中國的光刻機(jī)是怎樣的現(xiàn)狀？
中國光刻機(jī)現(xiàn)狀
就在美國再次打壓華為的前一天，5 月 14 日，無錫高新區(qū)管委會與 ASML 公司正式簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，后者將在原有基礎(chǔ)上，整合并提升資源，以加速光刻設(shè)備技術(shù)服務(wù)（無錫）基地的擴(kuò)建。
事實(shí)上，早在 2006 年，ASML 就在無錫建立了光刻設(shè)備技術(shù)服務(wù)基地。如今，ASML（無錫）基地是中國規(guī)模最大的光刻設(shè)備技術(shù)服務(wù)基地。
圖 | ASML 光刻設(shè)備技術(shù)服務(wù)（無錫）基地項目簽約儀式現(xiàn)場（來源：科技日報）
ASML 全球副總裁、中國區(qū)總裁沈波就此次擴(kuò)建表示：“光刻設(shè)備服務(wù)基地升級將強(qiáng)化我們和客戶的協(xié)作，快速回應(yīng)客戶需求，不斷提升對客戶服務(wù)的水準(zhǔn)。”
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(jīng)付款下單，但卻因?yàn)楸娝苤脑蚴詹坏截浀母厕H。與此同時，國產(chǎn)光刻機(jī)制造商，也在快步追趕。
2019 年 4 月，武漢光電國家研究中心甘棕松團(tuán)隊，采用二束激光，在自研的光刻膠上，突破光束衍射極限的限制，并使用遠(yuǎn)場光學(xué)的辦法，光刻出最小 9nm 線寬的線段。最終該光刻機(jī)樣機(jī)，一舉實(shí)現(xiàn)材料、軟件和零部件的三大國產(chǎn)化。
圖 | 武漢光電國家研究中心研制的“9nm 光刻機(jī)”
2020 年初，中科院對外宣稱已經(jīng)攻克了 2nm 工藝的難題，相關(guān)研究成果已經(jīng)發(fā)布到國際微電子器件領(lǐng)域的期刊當(dāng)中。
5 月 19 日，上海微電子裝備（集團(tuán)）股份有限公司稱，其自研的高亮度 LED 步進(jìn)投影光刻機(jī)，是中國首臺面向 6 英寸以下中小基底先進(jìn)光刻應(yīng)用領(lǐng)域的光刻機(jī)產(chǎn)品，已從 1200 多個申報項目中成功突圍，入選“上海設(shè)計 100+”。
圖 | SMEE 的高亮度 LED 步進(jìn)投影光刻機(jī)
有進(jìn)步，當(dāng)然值得開心，但也必須意識到，這離國際先進(jìn)水平仍有一定距離。
認(rèn)清現(xiàn)實(shí)
2018 年中興事件之前，“全面趕超”“新中國四大發(fā)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，夸贊中國的手機(jī)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(jī)店買手機(jī)后，把手里的蘋果手機(jī)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(cè)面印證近些年中國在科技方面的進(jìn)步。進(jìn)步的確有，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到發(fā)達(dá)國家水平。對于成績的贊美，當(dāng)然有必要，但也不應(yīng)躺在功勞簿上洋洋自得。
2018 年，“中興事件”發(fā)生后不久，前科技日報總編輯劉亞東作過一場《除了那些核心技術(shù)，我們還缺什么》的演講，其中就提到中國在光刻機(jī)上，仍需要進(jìn)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(chǎn)權(quán)。如果只是鼓舞士氣也就罷了，可麻煩的是，發(fā)出這些論調(diào)的人忽悠了領(lǐng)導(dǎo)，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(jī)方面就是比國外落后了 20 年，因此對于國內(nèi)的光刻企業(yè)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(zhì)量齊頭并進(jìn)，才能走得扎扎實(shí)實(shí)。
(來源：DeepTech深科技)