每日财报从华为被制裁想到光刻机
_本文原题：从华为被制裁想到光刻机
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好消息是由于技术进步空间非常有限 ， 后摩尔时代 ， 随着制程的不断缩小 ， 继续压缩制程的难度越来越大 ， 留给我们还有相对充足的追赶
出品 | 每日财报
作者 | 刘雨辰
华为前不久又被美国制裁了 ， 大国竞争的背景之下 ， 我们要习惯来自外部的围追堵截 。 在之前的文章中 ， 《每日财报》对半导体材料进行了完整的系列介绍 ， 但对半导体设备的阐述较少 。
事实上 ， 在这一场没有硝烟的斗争中 ， 以光刻机为代表的半导体设备扮演了非常重要的角色 ， 但国内在这一领域差距太大 ， 所以要想在短期内实现国产替代并不现实 ， 这也是之前没有进行介绍的主要原因 。
但既然事情已经发展到如今的地步 ， 我们有必要将事实呈现出来 。 如果说制裁华为是打了中国的七寸 ， 那么限制向中国提供光刻机技术就是打了华为的七寸 ， 今天就向大家介绍一下国内芯片产业的痛点——光刻机 。
什么是光刻机？
1959年 ， 仙童公司和德州仪器公司分别在硅片和锗片上完成了微缩电路的制造 ， 集成电路正式诞生 。 自问世以来 ， 单个芯片上集成的元件数量不断增长 。 1965年英特尔的创始人之一戈登摩尔提出 ， 在价格不变的情况下一块集成电路上可容纳的元器件的数目将每18-24个月增加一倍 ， 性能也将提升一倍 ， 这就是著名的摩尔定律 。 随后成千上万的元器件和导线经过一些列工艺被“雕刻”在硅片上 ， 完成这些“雕刻”步骤的工具就是半导体设备 ， 在背后支撑摩尔定律的其实就是不断进步的半导体设备 ， 其中最重要的就是光刻机 。
据《每日财报》了解 ， 光刻机是芯片制造的核心设备 ， 按照用途可以分为三种：用于生产芯片的光刻机、用于封装的光刻机、用于LED制造领域的投影光刻机 ， 其中用于生产芯片的光刻机是中国在半导体设备制造上最大的短板 ， 国内晶圆厂所需的高端光刻机完全依赖进口 。
按照官方的说法 ， 在加工芯片的过程中 ， 光刻机通过一系列的光源能量、形状控制手段 ， 将光束透射过画着线路图的掩模 ， 经物镜补偿各种光学误差 ， 将线路图层比例缩小后映射到硅片上 ， 然后使用化学方法显影 ， 得到刻在硅片上的电路图 ， 简单地说就是在极小的晶圆上画电路 ， 刻画的电路越多 ， 计算能力就越强 ， 现代芯片性能的不断提升 ， 根源就在于芯片光刻技术的不断进步 。 现在最先进的EUV光刻机可以做到的“雕刻精度”是7nm ， 这相当于一根头发的万分之一 。 由于要达到这样的雕刻精度 ， 在雕刻的过程中晶圆需要被快速移动 ， 每次移动10厘米 ， 但误差必须被控制在纳米级别 。 为了达到这种精度效果 ， 目前世界上最先进的光刻机上有10万个零件 ， 要知道汽车上的零部件也才只有5000个 ， 有人甚至将认为光刻机是人类迄今为止做出的最精密的机械 。
遗憾的是 ， 截止到目前 ， 中国大陆没有制造7nm制程芯片的能力 ， 核心因素就是没有制造这一制程的光刻机 。 国内最先进的芯片代工厂只能生产14nm制程的芯片 ， 但另一方面 ， 目前最尖端的芯片 ， 例如华为手机的最新芯片（麒麟980、麒麟990）已经是7nm制程的 ， 华为的代工厂是台积电 ， 如果台积电被限制向华为出售产品 ， 那么中国大陆的企业将会非常难受 。
光刻机的发展历程
毋庸置疑的是 ， 荷兰的阿斯麦是当今世界光刻机市场上的绝对霸主 ， 市占率超过70% 。 虽然尼康和佳能还拥有一定市场份额 ， 但在主流的逻辑芯片加工领域 ， 尼康和佳能完全无力和阿斯麦竞争 ， 7nm以下制程的光刻机只有阿斯麦能制造 。
这种单一霸主的格局经过了一个漫长的发展过程 ， 上世纪60年代末 ， 尼康和佳能开始制造光刻机 ， 当时的光刻机的复杂程度和相机差不多 。 1984年 ， 阿斯麦成立 ， 当时的光刻机还是尼康的天下 ， 市场份额一度超过50% ， 而阿斯麦的份额长时间不超过10% 。
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