封锁、逆境、曙光：国产光刻机的艰难往事
发布时间：2022-10-18 10:15
发布者：eechina
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光刻机
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来源：一心博士 2018年，大洋彼岸的一则禁令，让国人感受到了一小颗芯片的力量。 光刻机也逐渐成为热词，网上关于光刻机的讨论铺天盖地。 面对今天的困境，人们可能很难想象，中国不仅曾经独立研发出光刻机，把与美国的差距缩短到只有7年，而且还是在国外对我们封锁禁运的情况下完成的。 今天，我们还能做到吗？ 1 开局 新中国成立之初，百废待兴，全国科研人员加起来不过5万人，难以满足建设需要。 为了摆脱困境，1956年国家成立科学规划小组，集中600多位科学家，开始编制《十二年科学技术发展规划》。 这是新中国成立以来第一个科技规划，提出了57项重大科学技术任务、616个中心问题，规划初步完成时，资料多达600万字。 但是这么多重点，主要应该抓哪些呢？ 最终四个国际上发展很快，而我国还处于空白的领域，成为了最重要、最紧急的“四大紧急措施”，其中之一，便是半导体。 1961 年，美国GCA 公司制造出了第一台接触式光刻机。 关于我国最早的光刻机，有一种说法是1966年，中国科学院微电子研究所的前身——109厂与上海光学仪器厂协作，研制成功我国第一台65型接触式光刻机。 新中国对半导体的重视并不算晚，但发展过程却充满艰辛。 一方面是我们本身底子就薄，另一方面是美国主导的“巴统”，对华实行封锁禁运，中国拿不到任何国外的技术资料。 比如清华大学的徐端颐团队，成立之初多达数百人，有技术超群的钳工、搞精密机械加工的师傅，还有搞计算机控制的技术工人，但是没有一个人懂光刻机，徐端颐团队研制新设备，全部图纸都要自己设计，全部零部件都是自己加工制造，一切从零开始，边干边学。 外部的封锁，再加上种种波折，中国光刻机研发落后在所难免。 70年代初，美日等国分别研制出接近式光刻机，而国内却一直停留在接触式光刻机。 1977年，江苏吴县举行了全国性的光刻机座谈会，明确要改进光刻设备，尽快赶超世界先进水平。于是清华大学精密仪器系、中电科45所等先后投入研制更先进的光刻机。 进入80年代后，国产光刻机研发捷报频传。 1980年，清华大学徐端颐团队经过没日没夜的攻关，终于研制出分布式投影光刻机。 1985年，中电科45所研制出的分步式投影光刻机，通过电子部技术鉴定：达到美国GCA在1978年推出的4800DSW光刻机水平。 至此，中美光刻机技术差距不过7年。日后将称霸光刻机领域的阿斯麦，此时才刚刚诞生。 虽然基础薄弱、一切从零开始，但是在无数先辈的日夜努力之下，中国光刻机还是赢得了一个比较好的起点。 真正尴尬的是，虽然有了国产光刻机，但是科研成果不代表批量化生产的能力，产业化一直停滞不前。 1977年7月，人民大会堂举行的科教工作者座谈会上，半导体灵魂人物王守武直言：“全国共有600多家半导体生产工厂，其一年生产的集成电路总量，只等于日本一家大型工厂月产量的十分之一。” 2 逆境 改革开放之后，全国兴起了引进外国设备的热潮，半导体产业开始受到猛烈的外部冲击。 1980年，无锡的江南无线电器材厂（724厂）引进日本东芝的电视机集成电路5微米全套产线，这是国内第一次从国外引进集成电路生产线，短短几年，厂里的芯片产量就达到了3000万块，742厂一跃成为我国产能最大的集成电路生产厂。 尽管742厂的技术引进大获成功，但从整体来看，芯片产业出现了重复引进和过于分散的问题。 在扩大对外开放的背景下，“造不如买”的思潮迅速蔓延全国。33家单位不同程度地引进各种集成电路生产设备，累计投资约13亿元。 然而引进的设备大多是落后淘汰的二手货，最终只有少数几条产线建成使用。 而且当年的一份研究报告指出，引进过程中，大量引进硬件，而忽视了技术和管理，同时科研与生产结合不紧密，经费不足也是重要原因。 因此原本构想的“引进、消化、吸收、创新”方针没有得到全面贯彻，而是一而再、再而三地引进。 到1988年，我国的集成电路年产量终于达到1亿块。美国1968年达到这一标准，日本在1970年达到，而中国自1965年生产出第一块集成电路以来，经过23年，才终于达到了这一标准。 所以在80年代，中国半导体不仅大幅落后于美国日本，也逐渐被韩国超过。 面对与发达国家的恐怖差距，横跨十年的908、909工程宣告启动。 但实际效果却与预期相差甚远，芯片行业的发展一日千里，而没有市场、资金和人才的支撑，结果要么引进即落后，要么吃不透引进来的技术，更谈不上自主创新。 3 曙光 时间来到1999年，北约入侵科索沃时，美国通过电子信息战瘫痪了南联盟几乎所有网络系统。 为此有关部门多次紧急召开会议讨论：一旦和美国闹掰，国家信息安全将会面临怎样的威胁？ 随后，《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》出台，光刻机被列入“863重大科技攻关计划”。 在政策的大力支持下，芯片行业进入了海归创业和民企崛起的时代，国产光刻机事业再次艰难起步。 此时，国际上光刻光源已经被困在193nm长达20年，最终台积电在2002年提出了浸入式光刻方案，阿斯麦也凭此击败尼康，成为新一代光刻机霸主。 而此时国内刚刚启动193nm光刻机项目，落后国际水平20多年。 经过5年的艰苦追赶，终于在2007年，上海微电子宣布研制出90nm光刻机。但是由于元器件大部分来自国外，西方立刻实行了禁运，导致无法量产。 2008年，“02专项”启动，继续攻关，主攻高端光刻机技术，同时鉴于之前的教训，“02专项”的重点，还有提升材料和工艺等产业配套能力。 2016 年，上海微电子90nm光刻机实现量产，华卓精科成功研制出两套双工作台样机，成为继阿斯麦之后，世界上第二家掌握这项技术的企业。 至此，国产光刻机虽然还没有完全走出困境，但是经过20多年的艰难追赶，中国的光刻机乃至整个芯片产业，在吸取了之前的发展教训后，总算逐渐开花结果。 就在形势一片向好时，美国开始了对中国芯片产业的围堵，十几年前的担忧最终成为了现实。 回顾中国光刻机过去60年间的发展，前20年，在科研人员夜以继日的攻关下，中美光刻机差距被缩短到了7年，中间十几年，因为种种原因，国内外的光刻机差距越拉越大，直到2000年后，面对断供的威胁，以及与国外的恐怖差距，国产光刻机再次开始奋力追赶。 如今中国的芯片产业链与国外虽然仍有差距，但与之前不同的是，国家政策持续发力，资金支持到位，工程师队伍不断壮大，产业链的各个环节也已今非昔比。 中国芯片产业链，已经拥有了走向成功的众多因素。 好了，本期内容就到这里了，有什么感兴趣的话题欢迎留言，我们下期见。 参考文献： 1.中国曾经的光刻机研发与徐端颐，章正远 2.国产光刻机五十年：星星之火，可以燎原？陈辰 3.中国芯酸往事：熬过多少苦难，才能实现追赶和超越？戴老板 4.中国科学院109厂阶段（1958－1986年）之二，中国科学院微电子研究所 5.【中国科学报】为祖国绘制科技蓝图——中国科学院学部成立60周年特别报道之一，丁佳 6.GK—3型半自动光刻机工作原理及性能分析，刘仲华 7.光刻机座谈会在江苏吴县召开，半导体设备 8.我国自行设计制造的 KG-3 型半自动光刻机在沪通过鉴定，徐鑫培 9.光刻技术六十年，陈宝钦 |
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