2024年9月,中科大前副院长朱士尧的一句话,直接把光刻机这个老话题又炸上了全网热搜。这话刚出来就把网友干分裂了,一半人骂他长他人志气灭自己威风,另一半人说他是敢说真话的明白人,戳破了很多人的幻想。别着急扣帽子,这位老爷子可不是不懂行的键盘侠。

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人家是正经物理学教授出身,后来还在华为当过党委副书记,既懂底层物理原理,又在产业一线摸爬滚打了几十年。对半导体那点底细,比网上天天喊口号的人清楚一万倍。他说这话也不是拍脑门瞎喷,是真的摸透了行业几十年的发展规律才说的。

很多人到现在都想不通,我们航母空间站大飞机都造出来了,怎么就搞不定一台小小的光刻机?不就是个刻芯片电路的机器吗?砸钱集中力量办大事,几年不就搞出来了?

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真不是这么回事,现在的光刻机早就不是单个国家能玩得转的东西了。它是全人类工业文明的天花板,是几十个国家攒了几十年的顶尖技术拼出来的,缺一块拼图都玩不转。现在全球唯一能量产最顶尖EUV极紫外光刻机的,只有荷兰ASML一家。

你别以为这是荷兰多牛,ASML自己都公开说了,他们自己真正掌握的核心技术不到10%,剩下90%全靠全球供应商。最新款的EUV光刻机重180多吨,比主战坦克还沉,里面超过十万个精密零件,拆到最小单元能过百万件。这些零件来自全球五千多家供应商,分布在几十个国家,没任何一个国家能把所有零件造全。

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就说最核心的三个部分,光源、光学镜头、双工件台,每一块都不好啃。光源大概占整机成本的五分之一,EUV用的是13.5纳米的极紫外光,差不多是头发丝直径的十万分之一。要造这种光,得用高能激光每秒精准轰击五万滴30微米的锡滴,差一丝都不行。

这个技术最早是美国Cymer公司搞出来的,后来ASML直接花25亿美元把整个公司收购了,才拿到这个核心技术。哪怕现在被ASML收了,Cymer也离不开德国通快的CO2激光器,这是全球唯一能做这种高功率高稳定激光器的厂家,人家和ASML签了独家协议,出多少钱都买不到。这块美国自己都搞不定,没辙。

再说说光学系统,这部分占了整机成本三分之一,也是最难啃的硬骨头,现在完全被德国蔡司垄断。蔡司做的EUV用多层钼硅反射镜,有四五十层,每层厚度只有几纳米,精度要求高到离谱。有人打比方,把这块镜子放大到整个德国那么大,表面起伏不能超过一毫米。

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全球就蔡司能做出来这种精度的镜子,美国自己都搞不定。美国当年砸了几十亿美元,集中了全国最好的光学专家,搞了十几年,最后做出来的镜子精度差好几个数量级,根本没法用。最后只能放弃,老老实实从蔡司进口。

除了这些核心部件,很多不起眼的小零件你一样绕不过去。最顶尖的EUV光刻胶,全球就日本JSR和信越化学两家能做,别人连配方都摸不透。超高真空系统得找英国爱德华,能把机器内部抽到比太空还真空,这个活没几家能干。

精密轴承传动是瑞士SFS和德国西门子的绝活,就连承载晶圆的磁悬浮工作台用的高性能钕铁硼永磁体,大部分都是我们中国产的。你看,这么多国家各出一块,少了任何一个,那台一亿多美元的机器就是一堆废铁。很多人觉得美国科技天下第一,肯定能自己攒一台出来,现实就是,美国真造不出来。

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美国芯片设计、软件、光源这些确实是全球第一,但在光学精密制造、特种材料这些领域,短板明明白白摆着。就拿蔡司的镜头来说,这不是砸钱就能砸出来的,是人家一百多年光学技术一点点堆出来的,是一代一代工程师传下来的手艺和经验,不是十几年就能追上的。美国把所有顶尖科学家凑一块,也补不上这一百多年的差距。

ASML能有今天的地位,也不是天上掉馅饼。它1984年才从飞利浦分出来,一开始就是几十人的小公司,根本干不过当时的行业老大美国GCA,还有日本的佳能尼康。后来是英特尔、台积电、三星这些全球顶级芯片巨头一起投资,拿出各自的技术资源,才把ASML扶起来。

ASML的EUV光刻机从1997年开始研发,到2019年才正式量产,前前后后花了22年,砸了超过200亿美元。这还只算ASML自己的投入,算上各个供应商的研发投入,总投入得有几千亿美元。这么大的投入这么长的周期,不是哪个国家说扛就能扛下来的。

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说回我们自己,这些年我们在半导体领域砸了不少钱,也确实拿出了实实在在的成果。上海微电子现在已经能量产28纳米的DUV光刻机了,核心部件国产化率超过85%,能满足国内汽车芯片、工业芯片、电源管理芯片大部分需求。但和最顶尖的EUV比,还差着好几代的距离。

我们现在EUV还在实验室阶段,光源功率只有几十瓦,ASML最新款已经做到250瓦了。我们的光学镜头精度大概是2纳米,蔡司的是0.25纳米,差了整整八倍。这些硬差距摆着,没法回避。

更麻烦的是,我们现在被整个西方供应链排除在外了。ASML那五千多家供应商里,没有一家来自中国大陆。我们想买蔡司的镜头、通快的激光器、日本的光刻胶,人家根本不卖给我们。

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这意味着我们要自己造EUV,就得把五千多家供应商的活全干了,从最基础的特种钢材,到最精密的纳米级零件,再到各种复杂软件,全都得从头搞。相当于一个国家要干几十个国家干了几十年的活,这个难度真的超乎想象。ASML有全球供应链帮着都花了22年才搞出来,我们从零开始没外部帮助,怎么算都得几十年时间。

而且成本会高得离谱,ASML一台EUV卖1.5亿美元,我们自己造,成本得翻好几倍,根本没有商业竞争力。这么看朱士尧老爷子说的话,听着确实扎心,但确实是这个行业最残酷的现实。老爷子也不是故意唱衰中国,就是提醒我们要尊重产业规律,别盲目乐观,别被网上的鸡血文冲昏头。

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高端制造真不是靠喊口号就能搞出来的,得一步一个脚印,慢慢攒技术攒经验。我们现在先把成熟制程的芯片做好,满足国内九成以上的需求,再一点点往顶端追。至于最顶尖的EUV光刻机,在可预见的未来,确实很难靠我们一个国家造出来。

参考资料:环球网 中科大前副院长谈光刻机产业现状