国产芯回忆录:造光刻的去卖早点 搞EDA的去组电脑
作者 | 马超出品 | CSDN（ID:CSDNnews）“十年长作江头客 ， 樯竿又挂西风席 。 ”如今到了我国芯片产业的突破阻碍 ， 浴火重生的时刻了 。 受美国限制令影响 ， 台积电上月表示 9 月 14 日后将不再对华为供货 ，8 月 14 日中芯国际也表示 ， 将停止支持华为 。
中芯国际此举实属无奈 ， 虽然我们有 14nm 的制造工艺 ， 但却造不出 14nm 制程的光刻机 ， 有关这点笔者在华为麒麟将成“绝版” ， 造芯为什么这么难？有过详细论述 ， 这里不加赘述 。最近有消息称为应对美国的封锁限制 ， 华为启动了意在“自力更生、奋发图强”的制造项目“南泥湾” ， 据称笔记本电脑、智慧屏和 IoT 家居智能产品等受美国技术占比较低的项目 ， 在今年底前实现“南泥湾” ， 达到自给自足 。笔者个人认为这则消息可信度一般 ， 因为目前笔记本电脑 90% 的以上市场份额 ， 是由英特尔及 AMD 的 X86 架构芯片所占据 ， 英特尔和 AMD 是美国公司 ， 半年时间能搞定一个能取代 X86 架构的指令集 ， 这明显是不可能完成的任务；智慧屏的芯片“鸿浩”是台积电给华为代工的 ， 在芯片制造方面我们落后的较多 ， 想在半年内建成像台积电同样水平的公司 ， 有些天方夜谭 。但我们看到华为已行动起来 ， 在芯片制造领域进行基础科学研究 。 近日 ， 华为消费者业务CEO余承东在中国信息化百人会 2020 年峰会上表示后悔当初没有进入芯片制造领域 ， 使麒麟终成“绝版” ， 但接下来华为将全方位扎根 ， 突破物理学、材料学的基础研究和精密制造 ， 突破制约创新的瓶颈 。 包括 EDA 的设计、材料、生产制造、工艺、设计能力、制造、封装封测等关键流程 ， 全部被华为设定进今后的目标领域之中 。“忘记历史就意味着背叛” ， 在重启芯片制造领域基础研究的时点上 ， 我们有必要回顾历史 ， 分析我们在芯片领域到底是怎么落后的 ， 从而总结历史 ， 更好地发展未来 。令笔者欣喜的是 ， 有热心读者找到了我国光刻领域的开创之作《光刻掩膜版的制造》 ， 并找到了在我国电子工业全面转型过程中 ， 光刻厂改制与 EDA 重组的亲历者 ， 笔者与他们进行了交流 ， 虽然他们不愿意透露名字 ， 在听了他们的经历之后 ， 笔者十分震撼 ， 所谓“应是天仙狂醉 ， 乱把白云揉碎” 。 如果不站在亲历者的视角 ， 很难理解当时的历史 ， 接下来就带大家听听他们的故事 。
《光刻掩膜版的制造》背后有不少文章都说 ， 我国在光刻方面的落后是因为我们不重视基础科学的研究 ， 这种说法至少不适合光刻技术领域 。 在这方面我国起步并不晚 ， 基本和美国同步 ， 还略早于日本 。 在上个世纪 60 年代初 ， 中科院立项开始研究光刻机了 ， 在 1965 年成功推出了 65 型接触式光刻机 ， 这个光刻机在当时可谓国际领先 ， 后来 1972 年武汉无线电元件三厂编写了《光刻掩模的制造》 。在读过这本书后 ， 笔者才下定决定撰写本文的 ， 光刻与 IT 研发最大的不同点在于试错成本相去甚远 ， 在 IT 的编程范式下 ， 代码的运行结果是可以瞬间反馈的 ， 这极大降低 IT 研发的试错成本；而光刻技术中很多工艺要静置要等 ， 没有时间的积累根本就难以突破 。为了说清接下来的内容 ， 笔者向大家简要介绍下光刻技术 。 在一台光刻机中激光器负责光源产生 ， 首先是激光器发光 ， 经过矫正、能量控制器、光束成型装置等之后进入光掩膜台 ， 最终制成晶圆 。
如果展开讨论的话 ， 从激光器、激光镜头、控制器到光掩膜版 ， 都能单独成文 。 本次笔者联系上的光刻前辈 ， 从事过光掩膜版制造的相关工作 。 所以咱们今天就重点和大家聊聊光掩膜 。光刻掩膜版（又称光罩 ， 英文为 Mask Reticle） ， 简称掩膜版 ， 是微纳加工技术常用的光刻工艺所使用的图形母版 。 由不透明的遮光薄膜在透明基板上形成掩膜图形结构 ， 再通过曝光过程将图形信息转移到产品基版上 ， 详见下图 ， 这里需要特别提到的一点是在光刻胶方面 ， 日本厂商几乎占据了80%以上的市场份额 ， 可以说单从一个看似简单的光掩模来看 ， 我们下大力气去攻坚克难的方面都有很多 ， 遑论整个光刻机的制造了 。
超微粒干版作为光刻制版用的感光版的一种 ， 其制造工艺的相关内容 ， 无论是在《光刻掩模的制造》 ， 还是在前辈的亲述当中都有过介绍 。 其底板采用性能稳定、透光率高的玻璃或塑料薄膜 。 感光膜由硝酸银、卤化钾和介质（明胶）三种材料为主配成乳胶液 ， 再加入吡那金醇（增感剂）、三氮吲哚唎嗪（稳定剂）、明矾（坚膜用）等构成 ， 书中截图如下：
有不少网友将武汉无线电元件三厂和武汉无线电三厂搞混了 ， 甚至还有人说武汉之前根本就没有过光刻厂 。 在真正了解过相关情况之后 ， 笔者可以肯定的讲 ， 我们之前武汉的半导体技术真的很强 ， 在前辈的指导下看过《光刻掩模的制造》之后 ， 依旧收获不少 。
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