国内科技创新能力不足的原因

近年来，中国在半导体，尤其是集成电路制造领域发展迅速。

国内半导体芯片企业存在三方面机遇。一方面国内用户在市场上仍占了非常大的比例，每年购买芯片的量非常大；第二，5G、IoT、AI等技术会带来一些新的机会；第三，受国际形势的变化影响，芯片产业成为战略产业。国内芯片企业如何离客户近，通过客户把资本、人才聚集，也是一个很重要的机会点。

任何一个领域的发展都离不开国家的帮助，芯片行业也不例外。在国务院发布的《中国制造2025》中提到，“2020年中国芯片自给率要达到40%，2025年要达到50%”。为了达到这个目标，国家也拿出巨额资金用于芯片及半导体技术研发。

芯片研发是半导体产业最核心的部分。这需要大量的人力、物力投入，长时间技术积累和经验沉淀。虽然我们短时间内实现赶超难度很大。但从近几年的产业发展来看，技术差距正在逐步缩小。“中国芯”未来值得期待。

光刻的原理是通过在硅片上涂沫光刻胶，再经过紫外光透过掩摸照射光刻胶，Mask上印着预先设计好的IC电路图案，光刻过程中曝光在紫外光线下的光刻胶被溶解掉，清除后，留下的图案与mask上的一致。再用化学溶剂溶解掉暴露出来的晶圆部分，剩下的光刻胶保护着不应该蚀刻的部分。蚀刻完成后，清除全部光刻胶，露出一个个凹槽。当然了，这些工序还远远未结束，还需要掺杂填充金属物质作为导线，需要反复再多做几层结构，做好并校验与掩模一致后，才能切割和封装。

可以说中间经历的所有过程都是纳米级的过程，以我国现有的工业装备和精密度制造行业来看还相差太远，这不是短短几年就能突破的问题，保守估计再有30年未必可知，荷兰的AMSL公司是世界上光刻机制造最先进的企业，其应用的极紫外光光刻技术成为了现在光刻机的主流技术。

其中应用的EVU软X光，在船头物质的过程中需要超级强的光源，想要创造出这种超级强的光源是非常有难度的，因为散射光源连空气都能吸收，因此机器内部就必须要做成真空状态，传统的光刻机想要实现这个超强光源，避免光纤被吸收只能通过反射镜将光源再集中，有的光刻机光反射镜都需要几顿的重量才可以实现，而EUV对光的集中度要求是非常高的，反射的要求是长30CM起伏不到0.2nm，这相当远几千公里的铁轨起伏不能超过几毫米，可想而知这个精度有多吓人，而我国在精密仪器制造方面的确差距甚远，这个路还要很多年才能实现。

包括前阶段所说的我国9nm样机问世的这种消息，其实真实的请款是9nm分辨率是真实的，但是对国内光刻机的研发贡献非常有限，因为从实验室理论实现到量产设备的研发成功相差实在太远。实现高分辨率光刻和是否可以应用于芯片制造又有很大差异，很多实验室所能实现的超分辨率都是完全规则的图案，也就是说实现的分辨率都是横平竖直的样子，但是大部分的电路其实都想我们普通看到的电路那样弯弯曲曲的，因此现阶段我国的各种技术突破大都停留在实验室阶段，想要应用到实际生产制造方面真的还不行。

另外，在光刻机系统中，除了光学系统以外，还有大量的机械运动系统，测量系统，控制系统等等，因此就算是光学系统上突破，和ASML的差距依然还是十分巨大的，因此光刻机的制造困难远远不是我们自己想想的那样，其中富含的技术难点和突破点还有待于我国科学家去研究、去突破。

光刻机技术的难点是什么？中国有没有能造光刻机的企业？精密的高端光刻机是现今集成度越来越高的芯片制造所需要的，比如7nm/5nm制程的芯片。然而对于我们来说现实有些残酷，虽然我们有企业可以制造中低端的光刻机，却制造不了像ASML这样我们所需要的7nm EUV高端光刻机、连购买也成为了问题，直到现在还在和ASML交涉前两年中芯国际花费巨额资金预定的一台光刻机。

目前我国能够生产中低端的光刻机，而且在中低端市场份额占据不小，并且生产的中低端芯片份额也算不小，最突出的就是上海微电子装备（集团）股份有限公司。但是生产如手机所需7nm、5nm这样的芯片，国内光刻机的制程差距就显得较大了，国内性能领先的光刻机是上海微电子SMEE仅达到90nm。而像ASML早已经进入7nm、5nm制程的光刻机。

所以国内芯片制造企业一直在竭力想要引进高端的光刻机，但这又被ASML所垄断。中芯国际早在两年前就花费1.5亿美元向ASML预定一天7nm EUV工艺的光刻机，本来预计2019年年初交货，却因为各种各样的原因被拖到现在，依然没有交货。通过国家层面的交涉，来自ASML最新的消息是：“未来ASML将会继续和中国合作，不管有没有销售许可证，ASML都希望能够继续向中国销售供应光刻机。”。也许中芯国际的这台高端光刻机将会很快到来，并且华虹半导体也有望获得高端光刻机。

为何ASML会如此忸怩作态不愿及时交付7nm的光刻机呢？一个是源于ASML受西方针对我们泡制的《瓦森纳协定》控制，对我国实行高科技的限制性封锁。也就是说，如中国在某一领域有所进展，则相关技术解禁一层。比如我们有90nm的光刻机，ASML就只对我们开放75nm的光刻机。另一个缘于美国的打压，也就是现目前如果ASML光刻机中美国的技术占据25%，那么ASML就要受到美国的管制而不能出口。

光刻机的技术特别是其零部件技术和产品，具有相当的高难度。其组成的3万多个部件都要相当可靠才行，这其中有很多的技术难点需要解决，比如能量控制器、透光器、掩膜版、激光器等等。比如：曝光系统，需要频率稳定能量均匀的光源，但这个光源我们自己造不了但又从外部得不到，这个光源被美国的极紫外光龙头公司Cymer所掌握（后来被ASML收购）；又比如为了保证光通过物镜不变形而所需的要求极高的镜头被德国蔡司所掌握；还有轴承、阀件等等，这些精密的部件都需要依靠国外进口而得来，但却被别人禁运，我们制造的部件又达不到如此精密。

所以到目前我们的光刻机还不能满足现在像7nm/5nm这样所需的高端光刻机，只有依靠向ASML采购。不过现在国家和社会越来越注意到这个问题，想比像上海微电子这样的国产光刻机公司会迎来快速发展，拥有自己的国产高端光刻机应该不是梦。

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