經(jīng)歷了“芯片荒”與“技術(shù)封鎖”的雙重Debuff，芯片產(chǎn)業(yè)是否"自主、安全、可控”一躍成為廣泛關注的話題之一。在如此大背景下，華為旗下哈勃投資入股科益虹源的操作，被認為是布局光刻機的一步邁進;而諸如SMEE（上海微電子裝備）的進度、整個光刻機領域目前存在的短板，也成為焦點中的焦點。

“半導體皇冠上的明珠”

在當下，“光刻機”作為關鍵詞出現(xiàn)時，往往自帶各種前綴，比如“半導體產(chǎn)業(yè)皇冠上的明珠”，再比如“卡住中國芯片脖子的關鍵”。這些修飾語無不展示了光刻機在芯片領域的地位之高，而因為頭部效應，占得先機的大佬對于后來者的壓制可以說是壓倒性的。光刻機原文“Mask Aligner”，直譯為掩模對準曝光機，在半導體生產(chǎn)中占據(jù)無可置疑的核心地位。據(jù)統(tǒng)計，在整個芯片制造工藝中，光刻部分占據(jù)了成本的35%以上。

有人以“照片沖印”來類比它的工作原理——令光束穿過掩模和光學鏡片，將事先設計的線路圖曝光在帶有光刻膠的硅晶圓上;光刻膠與光反應完成“印制”，再通過沉積、蝕刻等工序，架構(gòu)出芯片的布線。

光刀的操作精度越高，意味著能夠在單位面積芯片上完成更精密的布線，由此取得更高的效率和更低的能耗。當然并不是一切芯片的標準都是越精密越好，畢竟除了輕小高效之外還有可靠性等其他指標;然而在"最容易變現(xiàn)”的消費電子領域，這卻是不折不扣的正確方向。例如被稱為“華為絕唱”的麒麟1020（后更名為麒麟9000），使用5nm制程，每平方毫米容納的晶體管數(shù)量高達1.713億，這就是Mate 40受到追捧的底氣之一。

SMEE董事長賀榮明曾經(jīng)打過一個比方：（精度要求）相當于兩架飛機同時起飛，飛行過程中從一架飛機上伸出一把刀，在另一架飛機上米粒大小的范圍內(nèi)刻字，不能刻壞。

來自大佬的壁壘

要造出高精度光刻機，對于數(shù)學、光學、材料、流體力學、機械自動化等領域的水準要求很高，而且是“都”很高——這是個典型的木桶問題，只要有一塊板不夠長便會導致全桶裝不滿水。目前光刻機領域真正的大佬只有荷蘭ASML一家，手頭掌握著全球高端市場的九成，是不折不扣的霸主。日本Nikon和Canon雖然名次上緊隨其后，但市占率已經(jīng)拉開了相當懸殊的差距。而國內(nèi)以光刻機為主攻方向的上海微電子裝備（SMEE），以產(chǎn)品定位來劃分的話尚屬低端。

從Nikon和Canon這兩個品牌也不難看出光學積淀的重要性——對于大部分電子產(chǎn)品消費者來說，這兩個品牌更廣為人知的產(chǎn)品是相機。實際上，在EUV專利數(shù)量排名中居首位的卡爾蔡司同樣是靠著鏡頭打出品牌知名度的大牌它恰恰又是ASML的投資對象和長期戰(zhàn)略伙伴。

由此，ASML倚靠最新的核心技術(shù)獨占了產(chǎn)品序列樹上最高的位置，專利與市場形成多重壁壘，大幅增加了競爭者的追趕難度。

據(jù)稱，ASML公司曾經(jīng)放出豪言：哪怕把我們家EUV光刻機的圖紙即刻公之于天下，大部分國家照著圖你也造不出來。說出這話倒也并不是ASML飄了，它的高端EUV光刻機的確也并不是一個國家的底子就能撐得起來的——其內(nèi)含零部件以十萬數(shù)量級起跳，來自數(shù)千家不同的供應商，而這些供應商既有德國的，也有美國、日本的，大部分代表著各個領域的最高技術(shù)水準。當然，組裝校準也不是泛泛之作，ASML每年收入的15%都砸進這個領域的研發(fā)里了，當前最先進的EUV光刻機光是安裝調(diào)試就需要超過一年的時間。

基于以上原因說ASML的光刻機是“整個西方世界數(shù)十年科技的積累和結(jié)晶”并非夸大之語，很多環(huán)節(jié)不但要錢要人還要時間，不是件可以速成的事。換句話說，一旦遭遇制裁禁運，哪怕是ASML也會直接面臨一臺光刻機也產(chǎn)不出來的境況。

可以不用，不能沒有

這也就是我國光刻機面臨的最大悖論了——如果完全按市場規(guī)律辦事，另起爐灶、繞開已有專利重新研制光刻機并不見得就是性價比最高的選擇，我們也并沒有一口就把全部收益都吞下去的野望，大家各有所長、各司其職，一起賺錢不香嗎？但是，某些國家它不讓?。?/p>

如果僅僅就商業(yè)而論，被簡稱為買辦的“造不如買，買不如租”策略，并不能簡單地用正確或錯誤來定論，更恰當?shù)脑u價是沒有遠見只顧短期、對潛在風險缺乏認知。一旦對方祭出市場規(guī)律之外的“盤外招”之后會發(fā)生什么，臺積電對華為斷供和ASML在出口光刻機問題上的頻頻作妖已經(jīng)展現(xiàn)得很充分了。實際上，類似打壓針對的并不僅限于我國。1997年，美國政府牽頭成立HI聯(lián)盟，除了國家能源部、三大實驗室之外，英特爾、摩托羅拉、IBM、AMD等大公司悉數(shù)在列。記住這個聯(lián)盟，正是它在后來ASML扛不住研發(fā)無底洞的時候吸納了它加入，英特爾、臺積電、三星還直接對它投資輸血，相當于結(jié)成了利益共同體。

而當時同屬西方陣營、也擁有光刻機技術(shù)積淀的Nikon和Canon卻雙雙被EUV LLC拒之門外，未必不是八十年代美日半導體之戰(zhàn)與《半導體協(xié)議》的后遺癥。此后，即使英特爾出于防范ASML一家獨大的目的而分出訂單養(yǎng)著Nikon，日本這兩家的光刻機也仍舊沒能逃脫被遠遠甩開的命運。

由此可以看出“自力更生”在商業(yè)領域真正的意義——并不是純理想主義的“不食嗟來之食”，反而是極其現(xiàn)實的“不憚以最大惡意揣度對手”。在其他領域，反復上演的套路已經(jīng)堪稱車載斗量——以封鎖進行科技壓制，榨取最高的產(chǎn)品附加值;將知識產(chǎn)權(quán)無限拔高打造成政治正確，以此掩蓋其客觀上阻礙全人類發(fā)展的副作用;一旦某國攻破技術(shù)難關，立刻解除技術(shù)封鎖并將對標商品降價，撈最后一筆的同時也意圖擠垮新生的競品。

總結(jié)來說，套路無非兩句話——你有我沒有，遵循自由市場;我有你沒有，不好意思，高價和禁運這就來了。

我國光刻機的現(xiàn)狀

現(xiàn)在回到我國光刻機的現(xiàn)狀上來：布局做了嗎？做了，從2006年的“02專項”就開始了。那現(xiàn)在趕上了嗎？很遺憾還沒有，而且差距不小。如前所述，光刻機是多個科技領域的成果結(jié)晶，我國在不少領域仍處于研究階段，距離商用道阻且長。如果外部環(huán)境允許，很可能還會再猥瑣發(fā)育一段時間，現(xiàn)在不得不提速早產(chǎn)，某種意義上也是被倒逼的結(jié)果——“可以不用，不能沒有”。

如前所述，上海微電子裝備的主攻方向是光刻機整機制造目前業(yè)界大佬ASML的EUV光刻機已用于7nm制程試產(chǎn)，而SMEE目前最好的量產(chǎn)產(chǎn)品為加工90nm芯片的SSA600/20光刻機，技術(shù)差距至少一代（15年）。

光學系統(tǒng)方面，原本由中科院長春光機所牽頭成立國科精密，2002年研制國內(nèi)首套EUV光刻原理裝置，2017年“極紫外光刻關鍵技術(shù)”項目通過驗收。2019年，中科院轉(zhuǎn)向與北京市政府合作，長光所、上光所各自以知識產(chǎn)權(quán)入股組建了新公司北京國望光學，NA0.75光刻機曝光光學系統(tǒng)已經(jīng)通過驗收，滿足90nm級ARF干式光刻機的需要，而NA1.35級正在路上。

近期和華為扯上關系的科益虹源，成立時的出資方中包括中科院微電子所，負責為SMEE提供光源系統(tǒng)。此前已交付了40W光源樣機為世界第三家具備193nm A人F準分子激光技術(shù)并產(chǎn)品化的公司。但主流浸沒式光刻機通常需要60W級別的光源，因此仍有關卡需要攻克。

EUV光刻機具有兩個功能結(jié)構(gòu)一致的工件臺，輪流互換位置以提高曝光效率。相關的雙工件臺系統(tǒng)由清華大學團隊在2014年交出樣機，隨后即依托該技術(shù)成立華卓精科推出商用光刻機雙工件臺產(chǎn)品。2019年4月該項目通過驗收，成為02專項中光刻機項目下首個完成的子項，我國也因此成為世界第二個掌握此技術(shù)的國家。

依托浙大研發(fā)團隊的啟爾機電已推出可用于最高11nm制程的光刻機液浸系統(tǒng)，研發(fā)和試產(chǎn)基地已經(jīng)建完。此外，哈工大負責的DPP-EUV 光源已接近12W的水準，此項目用于支持長光所的極紫外光刻機驗證機。蝕刻機、光刻膠等子項也各有負責方攻關，部分已經(jīng)獲得突破。以上這一串名單中，出現(xiàn)了我國若干理工類名校的身影;另一方面，部分學校也是美國各類“限制清單”中的常客。光刻機領域的封鎖與破局之對立，從這個細節(jié)也可見一斑。

任何一項技術(shù)發(fā)展要提速，產(chǎn)研結(jié)合都是極為有效的刺激手段。美國發(fā)動貿(mào)易戰(zhàn)的目標雖然志不在此，客觀上卻促進了資本加速流向國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)鏈。華為一直出錢出人在中芯國際搞支撐，去年中芯國際搞出中芯京城，一年兩擴28nm，也是個相當明確的信號。

寫在最后：

總結(jié)來說，半導體領域沖突難免遲早必有一戰(zhàn)，而且因為在技術(shù)上不占優(yōu)勢，我國并不具備選擇戰(zhàn)還是不戰(zhàn)的權(quán)力。光刻機是戰(zhàn)略層面的主攻方向，劣勢在于專利壁壘、技術(shù)封鎖，目前各個子項目往往都剛剛解決“從無到有”的問題，差距仍需追趕。不那么糟糕的消息則是早有布局、并非一窮二白措手不及，此外，不在國外技術(shù)上吊死不等于主動拒絕國外技術(shù)，重復別人走過的路還是有可能獲得一些利好的。再次，我們還有“全球設備支出最高”的市場作為后盾。

至于明面上還是個荷蘭企業(yè)的ASML，5月份時他家CEO彼得·維尼克曾經(jīng)兩度表達過“我還是希望能賣東西賺錢”的意思——5月初在白宮半導體CEO峰會后，此人表示如果禁止中國買光刻機“15年內(nèi)他們將做出所有東西”（真巧，國內(nèi)廣泛認知SMEE相較ASML的技術(shù)差距也正好15年）;到了5月底，這個時間段直接快進到了三年之內(nèi)……

當然，ASML公司CEO這么說也許是為了麻痹甚至捧殺，甚至不排除單純是對白宮賣怪“我們犧牲了大單”的信號。然而換到我國自己的立場，客觀局勢并不會有本質(zhì)改變：進口渠道已經(jīng)斷絕，除了加速追趕之外并無第二條路可走。