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本帖最后由 張麻子 于 2020-9-25 09:17 編輯
國內(nèi)芯片現(xiàn)在被美國卡脖子,，其中很重要的原因的是國內(nèi)沒有足夠先進(jìn)的光刻機(jī)。光刻機(jī),，如同車間中車床的作用,，又好比是整棟大樓的根基。
光刻機(jī)一直是中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的軟肋,，小編之前一直以為是起步太晚,、起點(diǎn)太低，但今天看到一則“會議消息”,，其實(shí)我們在40多年前就已經(jīng)提出要發(fā)展光刻工藝,，那么是什么原因?qū)е挛覀冞@些年一直在原地踏步呢？這背后,，是一部國產(chǎn)光刻機(jī)發(fā)展的血淚史—— ![]()
1977年5月14～19日,，受四機(jī)部委托，上海大規(guī)模集成電路會戰(zhàn)組主持召開本次會議,，出席會議的有來自全國光刻機(jī)研制,、使用的42家單位代表共67人。
事實(shí)上,，我國發(fā)展光刻機(jī)的歷史,，可以追溯到上個(gè)世紀(jì),。回顧中國半導(dǎo)體設(shè)備的發(fā)展歷史,可以用三個(gè)詞來概括,，即 “起步早,、門類全、發(fā)展曲折”,。
其中,，起步早指的是我國從上世紀(jì)50年代中后期開始研制鍺工藝半導(dǎo)體設(shè)備，60年代初中期自行制造我國第一條1Gz鍺半導(dǎo)體三極管單機(jī)自動化生產(chǎn)線,，60年代中期即研制了35mm圓片,、10m線寬水平的硅平面工藝半導(dǎo)體設(shè)備。
70年代末至80年代,，我國就已研制了電子束曝光機(jī),、分步重復(fù)光刻機(jī)、超純水處理系統(tǒng)等一批高水平的半導(dǎo)體設(shè)備,。
起步不晚
我國光刻機(jī)的歷史,，則可以追溯到1966年。
1966年,，109廠與上海光學(xué)儀器廠協(xié)作,，研制成功我國第一臺65型接觸式光刻機(jī)，由上海無線電專用設(shè)備廠進(jìn)行生產(chǎn)并向全國推廣,。
1974年9月,，第一次全國大規(guī)模集成電路工業(yè)會議召開，國家計(jì)委在北京召開《全國大規(guī)模集成電路及基礎(chǔ)材料攻關(guān)大會戰(zhàn)會議》,，擬定的目標(biāo)是【1974～1976年期間,，突破大規(guī)模集成電路的工藝、裝備,、基礎(chǔ)材料等方面關(guān)鍵技術(shù)】四機(jī)部組織京滬電子工業(yè)會戰(zhàn),，進(jìn)行大規(guī)模集成電路及材料、裝備研發(fā),，突破超微粒干板,、光刻膠、超純凈試劑,、高純度氣體,，磁場偏轉(zhuǎn)電子束鍍膜機(jī)等材料、裝備,。1975年12月,，第二次全國大規(guī)模集成電路會議在上海召開。1977年1月,，第三次全國大規(guī)模集成電路會議在貴州召開,。
1977年5月,，在江蘇吳縣（今蘇州吳中區(qū)）召開了光刻機(jī)技術(shù)座談會，四十二個(gè)單位67名代表出席了本次會議,。會上指出,，改進(jìn)光刻設(shè)備、光刻工藝是目前大規(guī)模集成電路會戰(zhàn)和提高電路質(zhì)量的一個(gè)重要方面,，為了在半導(dǎo)體器件和集成電路方面盡快趕超世界水平，代表建議組建全國光刻機(jī)技術(shù)協(xié)作攻關(guān)組織,。
在當(dāng)時(shí),，未來的光刻機(jī)霸主ASML仍未成立。
光刻技術(shù)經(jīng)歷了接觸式光刻機(jī),，接近式光刻,，分步重復(fù)式等倍投影光刻，步進(jìn)式縮小投影光刻,步進(jìn)掃描式投影光刻等典型光刻技術(shù)過程,。
70年代初,，美、日等西方國家分別研制出多種型號的接近式光刻機(jī),，為了適應(yīng)我國大規(guī)模集成電路制造技術(shù)當(dāng)前的發(fā)展需要,，1978年，中科院半導(dǎo)體所開始研制JK-1型半自動接近式光刻機(jī),。
圖：JK-1型光刻機(jī)整機(jī)照片
1980年,，JK-1型接近式光刻機(jī)完成所級鑒定。1981年完成第二階段工藝試驗(yàn),，并進(jìn)行模擬4K和16K動態(tài)隨機(jī)貯器器件的工藝考核試驗(yàn),。
同年，上海光學(xué)機(jī)械廠的研制的JKG—3型光刻機(jī)通過鑒定與設(shè)計(jì)定型,，該機(jī)型是我國第一代半自動接近式光刻機(jī),。
另外,該廠仍研制出JKG一2型大面積光刻機(jī)、JKG一IA型,、JKG一ZA型,、JKG一3A型機(jī)等-JKG3型光刻機(jī)。
1982年10月,，109廠,、哈爾濱量具刃具廠、阿城繼電器廠共同研制的“KHA75-1型半自動接近接觸式光刻機(jī)”獲第一機(jī)械工業(yè)部科技工作一等獎,。
由于適應(yīng)性強(qiáng),、功能齊全、性能良好,，KHA75-1型是當(dāng)時(shí)國內(nèi)比較先進(jìn)的光刻設(shè)備,，在某些重要指標(biāo)（如掩模變形量等）上已達(dá)到日本CanonPLA500-F型的水平,。
伴隨著技術(shù)發(fā)展，我國技術(shù)人員也漸漸意識到分步光刻機(jī)的重要性,。根據(jù)八五,、九五期間我國微電子技術(shù)發(fā)展的要求，迫切要相當(dāng)數(shù)量的分步光刻機(jī),，而當(dāng)時(shí)國際上一臺i線分步光刻機(jī)的售價(jià)是160萬美元,，一臺準(zhǔn)分子激光DSW光刻機(jī)的售價(jià)是210萬美元，一套g線DSW光刻機(jī)也要120萬美元,，如果全部采用進(jìn)口設(shè)備,，當(dāng)時(shí)的財(cái)力也難以支持。
在此背景下,，1978年世界上第一臺DSW光刻機(jī)問世不久,，機(jī)電部第45所即開始跟蹤研究分步式光刻機(jī)。
在六五期間,，45所進(jìn)行了BG-101型DSW光刻機(jī)的研究工作,，并于1985年成功研制出BG-101分步光刻機(jī)，在當(dāng)年年底通過了部級技術(shù)鑒定,，該機(jī)的主要性能指標(biāo)接近或達(dá)到美國GCA公司4800DSW系統(tǒng)的水平,。
1985年，機(jī)電部45所研制出了分步光刻機(jī)樣機(jī),，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所研制的"掃描式投影光刻機(jī)"通過鑒定,，認(rèn)為達(dá)到美國4800DSW的水平，為我國大規(guī)模集成電路專用設(shè)備填補(bǔ)了一項(xiàng)空白,。這應(yīng)當(dāng)是中國第一臺分步投影式光刻機(jī),，中國在分步光刻機(jī)上與國外的差距不超過7年。
逐漸落后
不過,，也正是到了八十年代,，國內(nèi)的光刻機(jī)的發(fā)展因?yàn)閮?nèi)因和外因，開始逐漸停滯,。
內(nèi)因是,，中國開始大規(guī)模引進(jìn)外資，有了“造不如買”的思想,。光刻技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化,，停滯不前。
中國速度帶來的弊端是讓一些邊緣科研,，長期限高投入項(xiàng)目,，中短期看不到經(jīng)濟(jì)增速的重點(diǎn)工作被砍掉。這是歷史進(jìn)程的必然,，抓重點(diǎn)一直是中國人的優(yōu)勢,，抓高速增長我們做的很好,，就勢必會丟掉一部分收益較低的，集中資源解決問題,。
到了九十年代,，光刻光源已被卡在193納米無法進(jìn)步長達(dá)20年，這個(gè)技術(shù)非常關(guān)鍵,，這直接導(dǎo)致ASML和臺積電在線如此強(qiáng)勢的關(guān)鍵,。中國才剛剛開始啟動193納米ArF光刻機(jī)項(xiàng)目，足足落后ASML20多年,。
而外因是,，對于光刻機(jī)的技術(shù)限制，早在我國開始研發(fā)光刻機(jī)時(shí)就已開始,。
由于分步光刻機(jī)對IC的發(fā)展乃至微電子技術(shù)的發(fā)展有很重要作用,，西方發(fā)達(dá)國家一方面自己拼命發(fā)展這種設(shè)備,，另一方面又對我國實(shí)行限制和禁運(yùn),，企圖永遠(yuǎn)抑制我國電子工業(yè)的發(fā)展,。
除價(jià)格昂貴以外,，巴統(tǒng)不批準(zhǔn)向我國出口先進(jìn)設(shè)備,，國外工藝線已用0.5μm的機(jī)器的時(shí)候,，卻只對我國出口1.5μm的機(jī)器,，整整差了三代,。此外,，在80年代，巴統(tǒng)規(guī)定對我國出口的DSW光刻機(jī),，鏡頭NA必須小于0.17,，即只能有2μm以上的分辨率。
巴統(tǒng)即成立于1949年的巴黎統(tǒng)籌委員會,，是美國與其北約盟友建立起來的出口管制機(jī)構(gòu),，也是瓦森納協(xié)定的前身。
其實(shí)在巴統(tǒng)建立初期,，中國并不在其管制范圍之內(nèi),。但后來隨著美國對日態(tài)度和亞洲形態(tài)的重新估量，最終在1952年將中國列入了管制的范疇,。列入被限制的有軍事武器裝備,、尖端技術(shù)產(chǎn)品和稀有物資等三大類共上萬種產(chǎn)品。
盡管面臨巴統(tǒng)的限制,，時(shí)間走到80年代中后期的時(shí)候,，由于造不如買的思想開始盛行，"貿(mào)工技"風(fēng)潮一時(shí)盛行,，在集成電路等產(chǎn)業(yè)也漸漸與國外脫節(jié),。
等到2000年后,，國家科技部組織實(shí)施“十五”863計(jì)劃“100nm分辨率193nmArF準(zhǔn)分子激光器步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)”重大項(xiàng)目的研制與攻關(guān),計(jì)劃在2005年完成試生產(chǎn)樣機(jī),2007年小批量生產(chǎn)。
而在2002年,，臺積電已提出了浸入式193nm技術(shù)方案,。
奮起直追
好在，伴隨著中國半導(dǎo)體技術(shù)的日漸發(fā)展,，在光刻技術(shù)領(lǐng)域,，也逐漸開始重視、發(fā)展起來,。
2002年國家在上海組建上海微電子裝備有限公司(SMEE)承擔(dān)“十五”光刻機(jī)攻關(guān)項(xiàng)目時(shí),，中電科45所將從事分步投影光刻機(jī)研發(fā)任務(wù)的團(tuán)隊(duì)整體遷至上海參與其中。2008年國家又啟動了“02”科技重大專項(xiàng)予以銜接持續(xù)攻關(guān),。
過幾年的努力,，自主設(shè)計(jì)、制造和集成的國內(nèi)首臺100納米投影光刻機(jī)樣機(jī)研制取得成功,，使國內(nèi)高端光刻機(jī)的水平有了重大突破,，并為國家02科技重大專項(xiàng)高端光刻機(jī)項(xiàng)目的持續(xù)實(shí)施奠定了良好基礎(chǔ)。
通過“十五”光刻機(jī)專項(xiàng)攻關(guān)的初步成功和國家“02”科技重大專項(xiàng)多年的實(shí)施,，SMEE掌握了光刻機(jī)多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),，成為世界上繼歐洲和日本3家光刻機(jī)公司之后的少數(shù)掌握高端光刻機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)集成測試技術(shù)的公司。
目前,，中國光刻機(jī)技術(shù)與國外相比,，差距依然巨大。然而在一些自主技術(shù)領(lǐng)域,，已經(jīng)取得相關(guān)突破,。
華卓精科生產(chǎn)的光刻機(jī)雙工件臺，打破了ASML公司在光刻機(jī)工件臺上的技術(shù)上的壟斷,，成為世界上第二家掌握雙工件臺核心技術(shù)的公司,。
2018年5月，清華大學(xué)機(jī)械工程系教授朱煜在接受華璋資本調(diào)研時(shí)表示,，其生產(chǎn)的雙工件臺打破ASML在工件臺上的技術(shù)壟斷,，是世界上第二家掌握雙工件臺核心技術(shù)的公司，而且在全球能單獨(dú)供應(yīng)工件臺的也只有華卓精科,。
在今年年中,，上海微電子裝備 (集團(tuán))股份有限公司披露，將在 2021-2022 年交付第一臺 28nm 工藝的國產(chǎn)沉浸式光刻機(jī),。國產(chǎn)光刻機(jī)將從此前的 90nm工藝一舉突破到 28nm 工藝,。
光刻機(jī)整機(jī)與分系統(tǒng)匯聚了光學(xué)、精密機(jī)械、控制,、材料等領(lǐng)域大量的頂尖技術(shù),，很多技術(shù)需要做到工程極限。
盡管我國在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域已取得突破,，但相對光刻機(jī)更多關(guān)鍵技術(shù)來說,，仍只是九牛一毛�,！奥仿湫捱h(yuǎn)兮,，吾將上下而求索”，面對技術(shù)差距,，中國光刻機(jī)之路還很長,，加大對光刻機(jī)的投入，改善研發(fā)條件,，吸引人才,，也成為光刻機(jī)發(fā)展中不可或缺的一環(huán)。
對于此,，機(jī)械社區(qū)公眾號的部分網(wǎng)友發(fā)表了各自的看法——
一句造不如買,，徹底斷送了大飛機(jī)，汽車,，電子……無數(shù)行業(yè)的根基,。
@滄海一聲笑
SMEE的就是吹牛,。幾大關(guān)鍵部件都是零打碎敲弄來的,。我就問一個(gè)：既然100nm機(jī)器“成功”了，怎么沒推向市場,？哪怕做不了高端芯片,，還可以用來做低端芯片啊,！真相是100nm根本沒成功,，套刻精度不行，沒有實(shí)用價(jià)值,！
@g
四十年過去了,，現(xiàn)在還在開會，哈哈哈
@晨曦
可能你不懂國企,。,。。
@Dellen
在企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)待過的人都知道什么問題,，但就解決不了,！
很明顯有些制約要素就是不能改！
這種人,，才是一直搞不好的禍根
@西馳的列車
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發(fā)表于 2020-9-25 09:09:59
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問題專業(yè)，描述清楚
伸手黨/灌水/看不懂
