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以目前的投入,国产光刻机还需要多久才能追上目前国际主流?

12月4日 不星湖投稿
  追不上。
  其一,艾斯麦尔的光刻机本身是国际大合作的结果,中国一个国家不可能完全重建整个生产。
  其二,这种高精尖产品不仅在设计上有很多独到的经验,在生产装配上也依赖于长期培养的技工,这个是我们短期内也无法具备的
  但是我们也没必要追。
  其一,现在3纳米已经接近物理极限,再小就拦不住电子了,所以这种技术已经基本发展到头,我们稳稳占领七纳米,然后争取攻克5纳米就可以了,真正需要突破的是在量子技术上面。真正花很大功夫和很长时间攻克光刻机,估计这个技术到时候已经淘汰了。
  其二,说到底,微电子产品投入大,研发周期长,必须加入全球大协作,在这方面,我们的思路不应该是包打所有领域,而是一方面拥有自己的强项,保证在产业链中,在市场上有自己的一席之地,另一方面是尽量维护一个开放协作的全球市场。
  攻克所有技术问题,既不经济也不可能,反而会拖累我们自己的后腿和造成极大浪费,最终阻碍我们的发展。
  我回答的题目是:
  一国产比多国产登顶所用时间
  即便长也是快
  当今世界光刻机发展的主流是EUV,荷兰与其它国家共同投入技术以及资本所发展出的极紫外光刻机属全球最先进、最高端,当然是地地道道的多国产;与之相比,已经是地地道道一国产的中国光刻机则为最低端的,今年或者明年才会有28纳米的全国产中端光刻机量产,有业内人士倒是将28纳米的列为高端,而将7纳米及其以下的列为超高端。
  一国产对多国产的追赶情况是怎样的?荷兰通过集成多个国的配套技术,于2015年量产EUV光刻机,最先终结了DUV光刻机制造历史,首先成为了多个国EUV制造技术的集大成者,距ASML公司成立之年1984达31年时间,距该首台主流机研发的起始年1999为16年,距制造出该主流机原型机的2010为5年。而中国最强又几乎为中国独苗的上海微电子则在2002年成立,截至2020年总共才到第18个年头,为ASML的一半,关键是18年历史的上海微电子自2007年造出90纳米光刻机样机即被断供零部件起至今,只能只是与国内的多个企共同制造,至今已达13年,而只能只是一国自研、自产光刻机简直就注定了所用的时间更久、久很多。上海微电子成立后的第16年即2018年开始量产90纳米一国产光刻机,而这一年,多国产EUV已经面向参与制造的多个国批量销售了!中国研发光刻机的起步并不比国外晚多少,起初的制造差距也并不大,只是由20世纪7090年代这30年停滞在低端而致距世界顶级更远,上海微电子和其配套厂无论如何也不可能很快就把这历时许久的一大笔旧帐还完。中国光刻机已经攀登18年了,在第19年或第20年将登上中端,倒是,不能就此而简单地说一个国的DUV光刻机发展速度比那多个国快很多,更不能因此而轻易断言中国一国产EUV光刻机的发展也势必如此。
  一国产也需要共用31年时间或者再过13年才能与多国产并立于世界光刻机最高峰吗?若是再过13个年头真的并立了,就比我们国家十三五规划所给出的造出EUV国产光刻机时间点2030年多出了3年,不过呢,还是表明我们国内顶级专家为该规划所做的论证很科学。十四五规划的实施版还没有推出,给出的时间点会不会变化尚不清楚,也就真的不敢说我们的一国产到底还需要多久才能与多国产并立顶峰。敢说的话是,国家已给予前所未有的重视和支持,包括投入空前之大已是事实,由向芯片产业投入3000亿或3387亿即可知;国产光刻机向顶峰攀登仍然不能凭借那多个国独有且封锁的顶尖集成技术和顶尖配套技术,照旧只有自研这1条路可走,纯粹的一国自研;上海微电子和其配套厂都不会再受据说曾经受过的所造国产光刻机不那么被国内青睐的影响,尽管荷兰ASML已经卖给中国现有芯片制造厂共达700多台DUV光刻机了。鉴于以上种种,估计,中国最多跟荷兰一样,自研发年算起,用16年时间由中端攀登到顶端、达到并立,也就是用时应该不会比那多个国长。
  登顶时间即便长于多个国也是快的。而且是更快的,快多了,道理不言而喻,不仅仅如前所述!而中国,一旦决定集中资源在一域发力,投钱那都不是个事!给钱多多等于是给予偌大的压力!也真就屡屡保障了和促使了后发先至、后来居上奇迹的发生,并且足够快地发生了!那些已经与世界强国并跑和领跑全球的中国高端科技和中国高端制造均可证明。全世界已经造出光刻机的国家至今也没有几个,中国已经是唯一1个全凭自己造出光刻机的国家,关键还是真够快的!这证实了中国这一个国已经具备的现实实力和能力,包括但不局限于科技、制造、经济方面的实力和能力,不止是打破了多个国合围式、长期性的封锁,不止让光刻机落后是中国半导体领域最为严重的问题的说法根本站不住脚,不错,不过是即将登临中端而已,然而,不是有不少人说造光刻机的难度高过造原子弹、造航空发动机吗;重要的是,还表明中国这一个国已经实实在在地具有了必将越积越实、越高的潜在实力和能力,预示着未来完全可以跟那多个国的过去一样造出高端和顶级的光刻机,很可能更快,即使慢于多个国也慢不到哪去!
  智慧和创造力无穷,进入世界先进水平只是时间问题
  光刻机作为科技界里面一个超级重要的设备,它的作用主要是在硅胶板上面刻制电路,手机的芯片上是最主要的随着现代科技的进步,电路是越来越来越来的紧密,芯片也是越来越小,芯片的大小就和光刻机息息相关,而目前世界上最先进的光刻机产业主要集群在荷兰,荷兰基本上是垄断了整个世界(而且售价也是贵的要死,一台最少都是几亿),但不过咱们国家的光刻机技术也是很不错的,在不久前,就曾宣布中国已经突破了九纳米的光刻机技术,而目前世界上最先进的是七纳米,所以我国也是在努力的发展中
  因为在制造芯片过程中的过程是很严厉苛刻的,我国目前正大力发展这项领域,并且和西方发达国家的差距正在一步一步的变小,所以国家对于这个问题是非常重视的,早在2002年就成立的一个只针对研究光刻机技术上的微电子,那个时候没有什么条件,我国生产了出90纳米的芯片水平,中国有能力研发光刻机因为中国光刻机起步还比较晚,没有发达国家的先进水平也是正常的,随着国家的投入和各种研发,早晚有一天,中国的品牌光刻机将会走向天下
  据媒体报道,我国已经成功的研发出了首台可以利用紫外线光源实现22纳米分辨率的光刻机了,这个是挺厉害的因为很多发达国家都没有掌握,我们国家研发出来后也是相当于打破了西方国家在这方面上的技术层次的封锁
  以上图片来源网络,若有侵权,联系删除
  我认为10年之内是追不上的,至于10年之后,那就谁知道呢
  一、目前的差距有多大
  先上图,目前ASML的技术是7nm5nm,中国的技术是最后那一个,90nm,不要谈什么国内能产10nm光刻机,那都是假的,实验室的,离量产还10万8千里呢。
  而90nm的光刻机,ASML在10多年前就可以生产了,所以这个差距至少是10年以上。
  二、差距体现在哪里
  那么差距差距体现在哪里?光刻机的原理其实就是放大的单反,光刻机就是将光罩上的设计好集成电路图形通过光线的曝光印到光感材料上,形成图形,其中最核心的就是镜头。
  其次就是分辨率,光刻机的分辨率是光刻机最重要的技术指标之一,决定了光刻机能够被应用于的工艺节点水平。
  最后是套刻精度,也就是指前后两道光刻工序之间彼此图形的对准精度,如果对准的偏差过大,就会直接影响产品的良率。
  镜头假设能买到的话,后续的分辨率、套刻精度需要大量的经验才能够提高,而中国人才缺少,经验不足,是制约光刻机发展的重要原因之一。
  三、这些差距怎么才能追上来
  目前我国生产出来的光刻机处于低端,只能生产90nm的芯片,而在90nm之后,还有65nm,45nm,32nm,22nm,14nm,10nm,7nm,5nm。
  而这些节点技术,有好几个台阶要上,首先是45nm的以阶,再到22nm的台阶,再到10nm台阶,再到7nm的台阶,真的是一步一个坎,有些坎几年都未必能够更新出一代来。
  所以我们不仅一方面是要资金投入,另外就是培养众多的技术人才,积累经验才行的。
  最近刚好写了一些关于光刻机的文章,比较合适回答一下这个问题。
  先说我的看法,假设我们以目前最先进的EUV光刻机为目标,如果以举国之力来做的话,10年内我们可能有机会做出来,如果光靠目前的一些企业(例如SMEE)来做的话,很长一段时间都没有希望
  原因如下:
  第一:ASML从第一台EUV概念机(2006年左右)到第一台量产型EUV光刻机(2016年左右),就花了差不多10年。
  第二:虽然相比15年之前,很多之前EUV相关的问题现在已经有了解决方案,但是还有更多秘而不宣的技术秘密以及各种坑我们不得不去排雷和克服
  第三:由于瓦森纳协定的限制,不关EUV光刻机不能进口,很多相关的零部件也是被严格管控的,这部分要突破封锁需要时间
  但是我们国家也有优势,具有全世界最强大的供应链和生产能力,有世界上最多的工程师群体,如果再有强大而且系统的组织,我相信我们可以做到
  大家看看下面光刻机的历史发展,也基本是以10年为一个阶段
  很难追上主流。
  ASML是独角兽,而且是举全世界顶尖龙头企业之力,才引流主流光刻机技术。德国镜头,美国激光,都是专门配合ASML研发的。
  中国要靠一己之力,攻克所有技术,难度很大。
  人才是第一要素。中芯国际从三星挖来了梁孟松,一下子把量产技术提高到16nm,但是光刻机还是进口的。
  目前世界顶级集成电路生产商台积电和三星,都造不了光刻机,但他们都是ASML的股东,所以都是顶级阵营的。
  希望能早日看到中国能造出光刻机的一天。
  以目前的投入,国产光刻机还需要多久才能追上目前国际主流?国产光刻机要想追上ASML高端光刻机的水平,还有相当长的路。不只是光刻机本身的技术问题,还有产业链的发展,人才经验的聚集,没有一、二十年光景很难追上。
  光刻机市场玩儿得最为潇洒的就是荷兰ASML,其几乎垄断了整个高端光刻机市场,而且单价相当不菲,高达上亿美元。而中端市场由日本尼康和佳能还能占据一部分份额,而中国国产光刻机主要是集中在低端光刻机市场。其中最为有代表性的国产光刻机企业,就是具有国产最好的90nm光刻机生产能力的上海微电子集团、具有200nm光刻机生产能力的合肥芯硕半导体和无锡影幻半导体。
  当我们还在90nm上奋斗时,荷兰ASML已经在向5nm、3nm上挺进了,可见我们与国际高端之间的距离。为了缩短或者追上这样的距离,我们是否大量投入金钱就可以达到目的呢?可能还未必。
  首先,高端光刻机所需要的零部件产业链条,并不是在短期内就一定能够发展起来。高端光刻机高达3万甚至更多的零部件,之所以ASML能够发展起来,是其可以利用全球顶尖的零部件。比如来自于美国最为顶尖的光源、来自德国最顶尖的镜头、瑞典的轴承、法国的阀件等等。而这些最精密的零部件却对我们是关闭了大门的,这来源于西方对我们的封锁,最为出名的封锁就是《瓦森纳协议》。如果我们要发展整个产业链条,即使投入再大,没有一、二十年之力,要达到顶尖水平是相当困难的。
  其次,高端光刻机技术并非简单投钱就能够发展得起来。这些技术除了ASML自身研发之外,还与各大制造商家成为股东联合绑在一起,提供资金之外,还共同提供诸如制造工艺、制造技术、以及技术迭代等等,使得ASML能够一直保持在头部顶端。
  再次,整机研发制造人才、产业链人才、特别是工匠精神的缺失,也制约了光刻机和产业链的发展。比如镜片的磨制,像德国产业链上的工人,是穷其一生干一件事,甚至祖孙几代人干这一件事,把镜片做到了极致。另外光刻机的组装,要把几万个零部件组装起来控制在极小的误差,不只是技术问题,一样还有组装工人的工匠精神。技术可以传授,精神需要影响,单飞短时之功可以达到。
  不过虽有极大距离极大困难,但研发制造我们自己的高端光刻机是刻不容缓的事。光刻机研发一直在进行,并且实验上取得了不错的成绩,比如武汉广电国家技术研究中心采用二束激光及远场光学办法,成功刻出9nm线宽线段。另外在制造工艺及技术上,中芯国际也已经搞出了自己接近7nm的技术,中国的光刻机和芯片制造技术虽然艰难,但终究在进步。
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  技术不是问题,这是容量很小的市场,全世界的消费也只能养活一两家光刻机生产商,后来者因为没有什么技术积累,天然处于劣势,所以从商业角度来看,没有介入的价值。因为就算用几年的时间,投入一笔不菲的资金,把荷兰公司的生意全抢了,一年也没多少利润。这不是一个好的投资选项。
  所以光刻机目前的状况,不是技术壁垒的问题,是商业问题。
  如果不靠虑商业问题,不靠虑资金回报,做出一流的光刻机,几年时间足够了。
  谢谢您的问题。现在谈光刻机追上国际主流太早了。
  什么是国际主流。ASML公司光刻机水平就是目前的高标准、主流标准,拥有全球最先进的光刻机制造技术,已经布局2nm制程。ASML占据了全球高端光刻机超过90的市场份额,台积电等芯片代加工知名企业的光刻机,全部使用ASML公司产品。
  光刻机很难复制。光刻机的原理不展开了,不是自己想做就能做出来的,需要产业链几百家顶级供应商提供先进的1万多个元器件,是顶级技术深度整合,是技术和成本投入的产物,一个光刻机设备造价要上亿元,例如德国蔡司的反光镜等光学部件,没有任何公司能模仿造出来。ASML公司非常放心将光科技卖给我国,是因为不担心技术被复制。
  国产光刻机还需努力。紫光集团融资万亿元,研发光刻机,这给了我们希望。但是国产光刻技术与ASML国际主流水平相差甚远,现在预测赶上实在无从谈起。而且,比起光刻机国产化,目前最要紧的是芯片在2025年基本自给自足,所以引入国外的光刻机先用着,这是现实之举。换句话说,至少在2025年前,我们还需要依赖国外的光刻机,慢慢来吧。
  欢迎关注,批评指正。
  光刻机的难度不会超过航空发动机,asml也不过是从1990年代以后一举超越日本成为世界领先。这个东西叫做难者不会会者不难。中国从两弹一星开始的高科技实践也证明这个规律。过去有一句话事非经过不知难,中国的空间人员搞过两弹一星之后发现另一个规律事非经过不知易,当你跨过一个技术台阶之后回头看这个技术也并没有什么了不起的。会当凌绝顶,一览众山小。
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