光刻機(jī)是誰(shuí)發(fā)明的

工業(yè)能力是一個(gè)國(guó)家國(guó)防實(shí)力和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的基礎(chǔ)，而光刻機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)體系的關(guān)鍵部分，不過(guò)目前荷蘭光刻機(jī)是最有名的，出口到全球各國(guó)，口碑很好。那光刻機(jī)是誰(shuí)發(fā)明的？主要用途有哪些呢？

1959年，世界上第一架晶體管計(jì)算機(jī)誕生，提出光刻工藝，仙童半導(dǎo)體研制世界第一個(gè)適用單結(jié)構(gòu)硅晶片，1960年代，仙童提出CMOSIC制造工藝，第一臺(tái)IC計(jì)算機(jī)IBM360，并且建立了世界上第一臺(tái)2英寸集成電路生產(chǎn)線(xiàn)，美國(guó)GCA公司開(kāi)發(fā)出光學(xué)圖形發(fā)生器和分布重復(fù)精縮機(jī)。

光刻機(jī)是集成電路制造中最精密復(fù)雜、難度最高、價(jià)格最昂貴的設(shè)備，用于在芯片制造過(guò)程中的掩膜圖形到硅襯底圖形之間的轉(zhuǎn)移。集成電路在制作過(guò)程中經(jīng)歷材料制備、掩膜、光刻、刻蝕、清洗、摻雜、機(jī)械研磨等多個(gè)工序，其中以光刻工序最為關(guān)鍵，因?yàn)樗钦麄€(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)制造工藝先進(jìn)程度的重要指標(biāo)。

目前，全球最頂尖的光刻機(jī)生產(chǎn)商是荷蘭ASML、Nikon、Canon和上海微電子（SMEE），其中ASML實(shí)力最強(qiáng)，因此全球多數(shù)國(guó)家都愿意去這家公司進(jìn)口光刻機(jī)，值得注意的是，美國(guó)正在阻撓中國(guó)進(jìn)口荷蘭光刻機(jī)，而頗有壓力的荷蘭政府也搖擺不定，目前，三方正在僵持。

中國(guó)光刻機(jī)與荷蘭差距

中國(guó)光刻機(jī)和荷蘭光刻機(jī)的差距是全方面的，這里面不僅是系統(tǒng)集成商的差距，也包括各種核心配件上的差距，比如光源、鏡頭、軸承等等一些精密部件。

系統(tǒng)集成商上的差距

目前我國(guó)能量產(chǎn)的最先進(jìn)光刻機(jī)是90nm工藝，由上海微電子（簡(jiǎn)稱(chēng)SMEE）生產(chǎn)。這點(diǎn)和荷蘭ASML生產(chǎn)的7nm光刻機(jī)可不是一代二代的差距，完全是天壤之別，在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中我們就是屬于低端產(chǎn)品，連中端都算不上。

目前整個(gè)光刻機(jī)市場(chǎng)是荷蘭占據(jù)8成的高端市場(chǎng)，中端主要是日系廠(chǎng)商尼康佳能，剩下我們國(guó)產(chǎn)的光刻機(jī)只能用于國(guó)內(nèi)一些低端市場(chǎng)（SMEE占了80%的份額）。而這個(gè)低端市場(chǎng)ASML未來(lái)也想吃掉，因?yàn)殡S著國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，已經(jīng)成為全球第二大光刻機(jī)市場(chǎng)，潛力巨大。

當(dāng)然，這些年SMEE研發(fā)工作一直沒(méi)停過(guò)，差距也再一點(diǎn)點(diǎn)的縮小。早在2018年時(shí)已經(jīng)在驗(yàn)證65nm工藝的光刻機(jī)，從時(shí)間上來(lái)說(shuō)已經(jīng)差不多可以量產(chǎn)了，剩下45nm工藝的光刻機(jī)也在研發(fā)中。

為何我國(guó)光刻機(jī)會(huì)有如此差距

那么為什么我國(guó)的光刻機(jī)會(huì)和荷蘭ASML出現(xiàn)較大的差距？如果要深究的其實(shí)就兩點(diǎn)，一是歐美西方國(guó)家對(duì)我國(guó)的封鎖，二是國(guó)產(chǎn)配件跟不上。

1、歐美產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)我國(guó)的禁運(yùn)：

荷蘭ASML光刻機(jī)之所以能做成，最關(guān)鍵的一點(diǎn)就是能在全球范圍內(nèi)拿到最好的配件，如德國(guó)蔡司的鏡頭，美國(guó)的光源系統(tǒng)，瑞典的軸承。現(xiàn)在ASML7nm光刻機(jī)整體有13個(gè)子系統(tǒng)，其中90%的配件都是向全球各種頂尖制造商采購(gòu)。ASML拿到這些配件在經(jīng)過(guò)自己的精密設(shè)計(jì)和制造將其打造成一臺(tái)完美的高端光刻機(jī)。

而SMEE無(wú)法像荷蘭ASML一樣實(shí)現(xiàn)全球采購(gòu)，根據(jù)1996年歐美簽署的瓦森納協(xié)議，歐美很多高精端儀器或者配件都對(duì)中國(guó)禁運(yùn)。這種禁運(yùn)對(duì)光刻機(jī)造成了很致命的打擊，其實(shí)很多人可能不知道，SMEE早在2008年就研發(fā)出來(lái)了90nm前道光刻，但是由于禁運(yùn)一直無(wú)法正式商用，最后不得不重新轉(zhuǎn)向去研發(fā)后道光刻機(jī)。

2、國(guó)產(chǎn)產(chǎn)業(yè)依舊落后：

由于國(guó)外對(duì)中國(guó)進(jìn)行禁運(yùn)，我國(guó)現(xiàn)有光刻機(jī)不得不使用國(guó)產(chǎn)核心組件，而這也是與荷蘭ASML差距較大的原因之一，很多的核心組件都無(wú)法和國(guó)外廠(chǎng)商的配件相比。目前國(guó)內(nèi)這塊最大的差距是移動(dòng)精度控制，其次是光學(xué)系統(tǒng)，比如激光光源等。

當(dāng)然，在光刻機(jī)核心子系統(tǒng)上我國(guó)也是在努力追趕，比如雙工件臺(tái)有清華大學(xué)承辦研發(fā)（見(jiàn)下圖）華卓精科進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化，長(zhǎng)春光機(jī)所承辦研制物鏡，科益宏源在光源方面實(shí)現(xiàn)了ArF準(zhǔn)分子激光光刻技術(shù)，以上這些廠(chǎng)商的努力將有助于最后SMEE集成制造出更先進(jìn)的光刻機(jī)。