我国多久能造出高端光刻机

中国国产的光刻机最小制程能达到多少？有没有国产光刻机？

7月19日，美国媒体报道称，美国派代表劝说荷兰和日本加强对出口中国的高端半导体设备的监管和限制。这一次，目标是SMIC目前使用的“后一代”和第四代“DUV光源-Arf”掩模对准器(90纳米芯片工艺)。

如果DUV光刻机真的被禁了，中国还能做出好芯片吗？下面我们来分析一下。

我们先来看一下光刻机工作原理的简图。

掩模对准器简图

第一步:将特定的光源注入到光刻机的“内部结构”中(为了便于理解，将结构分开)。

第二步:光线经过“透镜”处理后，集成电路的信息被刻在放在“桌子”上的圆晶体(尤其是硅基圆晶体)上。

这次美国要求禁售“DUV”光刻机，那我们就抛开“内部结构”、“镜头”、“工作台”不谈，只说如果美国禁令成功，从光源方面来说，中国能生产多少nm芯片。

首先，我们简单看一下光源。

光源

从上图中，小伙伴们基本能看懂光源对应的光刻机代数了吧？

和光源芯片(硅基圆晶)的关系可以看做是切肉刀和石板的关系。如果你想在石板上雕刻更多的内容，雕刻刀越小越好，越细越好。

从开始到现在，光刻机已经发展到五代。我们最熟悉的荷兰ASML (ASML)公司生产的光刻机属于第五代光刻机。它采用EUV极紫外光源(又称远紫外光源)，是目前最先进的光源。从理论上讲，使用这种光源的光刻机，最小可以达到2nm的芯片工艺(限于硅基圆晶的物理特性)。

到目前为止，真正能制造光刻机用EUV极紫外光源的公司只有一家:美国的“Cymer”公司，2012年被ASML收购，被要求只供应ASML。中国的哈工大(这也是哈工大被美国制裁的原因)也研制出了EUV光源，但是我们的DPP-EUV光源功率只有接近12瓦，离光刻机可以使用的250瓦还有很大距离(AMSL第五代光刻机等了13年才得到这个250瓦的光源，如果其他部件都有)。

第五代光刻机离我们还很远。今天，我们来谈谈美国游说欧洲和日本禁止销售我们目前正在使用的第四代“DUV”光刻机光源。

相对于ASML极紫外光源的5nm工艺，目前我国微电子“DUV光源-Arf”掩模版光刻机属于第四代掩模版光刻机(有“干法刻蚀”和“浸没刻蚀”)，工艺为90nm(干法刻蚀)。如果一个65 nm的芯片经过多次曝光也能刻蚀出来，但是成品率低，成本高，基本上没有商用，所以采用浸没式刻蚀(浸没液需要进口)。然后在浸没技术的前提下，利用双工作台(工作台在国内已经达到国际先进水平)等技术，可以雕刻到28nm...目前已经可以做出12nm工艺的芯片，7nm工艺的芯片已经开始试产，近期应该会出成品。这说明我们在芯片的生产技术上没有问题，但问题是SMIC目前使用光刻机制造的零件只有10%左右，海外零件占90%。下面我们来做一个分析。

先说第四代光刻机需要的“DUV光源”。目前，微电子领域能生产“DUV光源-Arf”光源的公司只有三家:美国的Cymer、日本的Gigaphoton和中国的北京易科宏远光电公司。而北京宏只能生产40瓦ArF干式光刻机光源(芯片工艺为90nm)和新一代60瓦ArF浸没式光刻机(芯片工艺应为7-)因此，目前微电子的“DUV光源-Arf”光源应由日本Gigaphoton提供。

所以结论是，如果美国人的游说成功，单从光源来说，中国能生产的芯片工艺是“90nm”，但情况不能太乐观，因为“DUV光源-Arf”光源涉及的东西太多，难免需要海外进口一些原装电器。

可以，但是国内的光刻机都是低技术含量的产品，高端的还在研发中。

这一次，除了荷兰和日本之外，美国也进行了游说。我们已经非常了解荷兰了。ASML属于荷兰，所以我们也应该在这里提到日本。从单个半导体国家的水平来看，日本是绝对的领头羊。在上个世纪，日本的“佳能”和“尼康”光刻机就是神。当时半导体产业只在日本和其他国家之间划分。至于美国，用学徒中的学徒来形容也不为过。中国半导体产业原本有着良好的基础和发展势头，但自“汉芯一号”事件后，形势急转直下。当时美国为了对日作战，联合了近20个西方国家选择了名不见经传的ASML，投入了大量的人力物力，最终打败了佳能和尼康。当时尼康的情况和华为差不多，基本上可以说是对抗整个西方世界的企业。时至今日，日本的半导体产业依然非常强大，在很多半导体领域都占据着绝对的垄断地位。我想，当日本禁止向韩国出售小“光刻胶”的时候，韩国人立刻变得胆小了，所以不要小看这个岛国！

好了，这次到此为止。下次我们来分析一下，从“内部结构”来说，我国的芯片能达到什么水平。

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