光刻機為何在我國是個難題

光刻機是芯片制造最為重要的設(shè)備之一。目前，ASML壟斷了全世界的高端光刻機。中國一直以來都想掌握光刻機技術(shù)，但是上海微電子經(jīng)過17年的努力，才造出90nm的光刻機，這已經(jīng)十分不容易了，這可是0的突破。那么為什么光刻機這么難造呢？

首先，光刻機分為光刻機分為前道光刻機、后道光刻機等。前道光刻機就是大家熟知的ASML的光刻機，用于芯片制造。后道光刻機主要用于芯片封裝，上微目前在后道光刻機上已經(jīng)達到了全球主流技術(shù)水準(zhǔn)，而前道光刻機，也就是大家所熟悉的ASML光刻機，這才是難度最高的光刻機。

2002年，上海微電子裝備公司總經(jīng)理賀榮明去德國考察時，有工程師告訴他：“給你們?nèi)讏D紙，也做不出來?！?/p>

賀榮明幾年后理解了這句話。光刻機，被稱為現(xiàn)代光學(xué)工業(yè)之花，其制造難度之大，堪稱人類智慧集大成的產(chǎn)物。

光刻機跟照相機差不多，它的底片，是涂滿光敏膠的硅片。電路圖案經(jīng)光刻機，縮微投射到底片，蝕刻掉一部分膠，露出硅面做化學(xué)處理。制造芯片，要重復(fù)幾十遍這個過程。

位于光刻機中心的鏡頭，由20多塊鍋底大的鏡片串聯(lián)組成。鏡片得高純度透光材料+高質(zhì)量拋光。SMEE光刻機使用的鏡片，得數(shù)萬美元一塊。ASML的鏡片是蔡司技術(shù)打底。鏡片材質(zhì)做到均勻，需幾十年到上百年技術(shù)積淀。

“同樣一個鏡片，不同工人去磨，光潔度相差十倍?！盨MEE總經(jīng)理賀榮明說，賀榮明在德國看到，拋光鏡片的工人，祖孫三代在同一家公司的同一個職位。

除此之外，光刻機需要體積小，但功率高而穩(wěn)定的光源。ASML的頂尖光刻機，使用波長短的極紫外光，光學(xué)系統(tǒng)極復(fù)雜。有頂級的鏡頭和光源，沒極致的機械精度，也是白搭。光刻機里有兩個同步運動的工件臺，一個載底片，一個載膠片。兩者需始終同步，誤差在2納米以下。兩個工作臺由靜到動，加速度跟導(dǎo)彈發(fā)射差不多。

SMEE最好的光刻機，包含13個分系統(tǒng)，3萬個機械件，200多個傳感器，每一個都要穩(wěn)定。這些上微都很難達到。

除此之外，英特爾、三星、臺積電等半導(dǎo)體巨頭都會給予ASML資金還要技術(shù)支持，像有一年，英特爾、臺積電、三星等彼此競爭的三大巨頭，竟聯(lián)袂投資ASML41億、8.38億、5.03億歐元。

如今，ASML研發(fā)經(jīng)費倍增到每年十三億歐元的規(guī)模。多出的一倍，ASML自己出一半，三大半導(dǎo)體巨頭合出另一半。

而技術(shù)支持，現(xiàn)任臺積電研發(fā)副總、世界微影技術(shù)權(quán)威林本堅，在當(dāng)時力排眾議，認(rèn)為將市面既有的193nm微影透過水折射，效果可較當(dāng)時被期待接棒的157nm為佳。

ASML也迅速呼應(yīng)臺積電，一年后，推出世界第一臺以水為介質(zhì)的浸潤式微影實驗樣機。該技術(shù)大受歡迎，迅速成為業(yè)界主流，日本的Nikon與佳能投入巨資研發(fā)的157nm微影技術(shù)，竟從此被擱置。自此Nikon與佳能再也無法與ASML在高端光刻機上競爭。

另外，ASML還有很多研發(fā)伙伴，包括荷蘭的大學(xué)、歐洲研究機構(gòu)。比如ASML和比利時校際微電子研究中心（IMEC）關(guān)系很密切。這樣IMEC可以用很低的價格，拿到ASML最新的機臺；而ASML也可以借此提前了解下一代晶片技術(shù)的需求，形成了一個良好的合作循環(huán)。

這些都是上海微電子所不具備的，先不提國外對我們的技術(shù)封鎖，就目前我們也無法將設(shè)備做到如此精細(xì)，而且我們的大學(xué)研究機構(gòu)在半導(dǎo)體領(lǐng)域也偏薄弱，無法提供有效的技術(shù)支持。

不過上微也一直在努力探索，不斷尋求突破，上微如今也快要掌握45nm光刻機技術(shù)，希望上微可以堅持不懈，再獲突破。