每日财报从华为被制裁想到光刻机( 二 )
进入90年代 ， 光刻机迎来了新的技术革命 ， 开始进入光源波长的竞争 。 光刻机将掩膜版上的图形刻画到晶圆上 ， 利用的就是光走直线性质 。 但是微观世界下光的衍射作用会使光线不一定走直线 ， 这直接影响光刻机的最高分辨率 ， 若要提高分辨率就需要缩小光源的波长 。 到90年代末的时候 ， 193nm波长的DUV（深紫外光）光刻机也已经研制成功 ， 但人们迟迟没能完成下一代的157nm波长产品的研发 。 就在此时 ， 时任台积电研发副经理的林本坚提出了利用水的折射缩短光波长的方案 ， 即后来的“浸没式光刻” 。 但是业界龙头尼康不愿意放弃前期在157nm波长研发上投入的巨额成本 ， 拒绝了林本坚的方案 ， 只有阿斯麦决定押注这个方向 ， 命运的转折就在此刻发生了 。 2004年 ， 阿斯麦和台积电共同研发的浸没式光刻机诞生 ， 由于是在成熟的193nm技术上改进的 ， 设备稳定性和改造成本明显优于尼康同时推出的157nm干式刻蚀机 。 阿斯麦的市场份额随之大幅提升 ， 从原来的不到10%到2009年达到了70% ， 成为绝对的领先者 。 尼康在此关键节点上的决策错误使其在短短几年时间内失去了行业领先的地位 。
真正奠定阿斯麦霸主地位的是13.5nm波长EUV（极紫外光）光刻机的研发 ， EUV光刻机早在90年代就已经提出 ， 由于其技术难度高 ， 2012年的时候 ， 在研究最新的EUV光刻机时 ， 阿斯麦也觉得研发费用无底洞 ， 想要放弃 。 但那些需要光刻机的芯片企业顿时心慌 ， intel、三星、台积电出资几十亿美元支持阿斯麦研发 ， 独立研发的尼康也无力再参与竞争 。 EUV 光刻机的研发可谓集中了欧洲和美国的最先进技术 ， 阿斯麦终于造出了能制造7nm制程芯片的光刻机 ， 每台卖一亿美元 。 2019年 ， 历20年研发的EUV光刻机终于应用于产线 ， 它的诞生将大幅缩减 7nm和5nm制程的工艺步骤 。
如今 ， 用于先进制程逻辑芯片的浸没式193nmDUV和 EUV光刻机基本被阿斯麦垄断 。 尼康和佳能只在193nm以下的领域拥有一定份额 ， 这些设备主要用于对制程需求不高的领域 ， 如存储器、模拟芯片、功率半导体以及普通逻辑芯片等 。
很多人会问中国能生产光刻机吗？答案是会的 ， 但相对于目前顶尖的光刻机要落后的多 ， 中国最牛的光刻机生产商是上海微电子装备公司（SMEE） ， 它可以做到的最精密的加工制程是90nm ， 相当于2004年最新款的intel奔腾四处理器的水平 。
又有人提出 ， 既然自己不能制造就花钱买 ， 反正中国有钱 ， 但光刻机不是有钱就能买到 。 说到这里 ， 就要提到1996年签署的《瓦森纳协定》 ， 瓦森纳协定本名叫“瓦森纳安排机制” 。 简单来说就是美国带着他的全球盟友限制向别的国家出口特定商品 ， 中国就是被针对的对象 ， 中芯国际之前花大价钱从阿斯麦订购了光刻机 ， 但始终未能到货 。
我国在重大专项计划中提出 ， 2020年要实现22nm制程光刻机的突破 ， 目前还没有传来相关的消息 ， 即便实现这一突破 ， 距离最先进的7nm以下的EUV光刻机还有很大差距 ， 如果依靠独立自主的研发制造 ， 中国在未来一段时间内几乎不可能做到领先 。 但好消息是 ， 技术进步的空间已经非常有限 ， 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 ， 上文已经提到过 ， 在7nm这一关口阿斯麦差点放弃 ， 这也就意味着西方国家要想在这一领域再上一个台阶也是难上加难 ， 这就留给我们相对充足的追赶时间 。
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