不鸣则已、一鸣惊人，国产先进光刻机问世只是时间问题

编辑 | 虞尔湖

出品 | 潮起网「于见专栏」

(资料图片仅供参考)

半导体产业可以说是一个国家工业的战略高地，而光刻机又是半导体产业的基础核心，所以美国、荷兰、日本等国均对光刻机的出口进行了严格限制，要想不被“卡脖子”，只能走自主研发、自主可控的道路，对此本文将着重探讨三个方面的问题，一是光刻机产业的现状？二是当前国产光刻机技术究竟发展到了什么程度？三是国产光刻机技术距离国际先进水平到底还有多大的差距？

技术不占先手，只能将勤补拙

尽管光刻机的地位与作用非常重要，但全球能生产光刻机的厂商却是寥寥无几，全球市场基本上被荷兰阿斯麦（ASML）、日本尼康与佳能这3家企业所垄断，这其中阿斯麦公司在光刻技术和市场份额方面一直处于遥遥领先的地位。

它是全球唯一能生产极紫外线光刻机（EUV）的企业，这种光刻机目前可以制造出5纳米工艺的先进芯片，由于阿斯麦背后的两大主要股东均为美国企业，分别为资本国际集团和黑岩集团，所以荷兰也不得不按照美国的要求，发布了关于半导体设备出口管制的新规定。

新规重点关注目前的芯片制造技术，包括最先进的沉积和浸没式光刻系统，新规定将于2023年9月1日正式生效，继阿斯麦公司限制设备供应以后，7月23日日本限制半导体制造设备出口的新规也正式生效，这些措施给我国半导体产业的发展带来了较大的影响。

有人或许会问，他们既然不卖，我们就不能自己制造吗？自己制造当然也行，但是非常困难，目前最先进的EUV光刻机，由超过45万个零部件构成，即便是处于世界EUV光刻机顶流位置的ASML，也只能生产其中15%的零部件，其余85%则来自于全球的上千家供应商。

ASML公司的EUV光刻机，光源采用美国的Cymer，透镜是德国的蔡司镜头，其内部的任何一个零部件，都体现了精密仪器制造行业的顶尖水平，对于光刻机制造企业而言，一方面把这些零部件整合成一台高性能的光刻机很难。

另一方面这其中有很多关键技术和重要零部件是即使花钱也买不到的，而采取国产替代也不是一朝一夕就能够实现的，需要一个长时间探索与磨合的过程。

假如有人问，这个世界上有没有那个国家能够凭借一己之力单独攻克光刻机难题？我的回答是这个国家有且也只能是中国，作为半导体产业链中最精密最核心的部分，光刻机的国产替代进程正在加速向前。

经过了20多年的研发积累，我国可以说是摸到了光刻机尖端技术的门槛，第一台真正意义上的国产光刻机设备已经是呼之欲出，前不久传出了一个令人振奋的消息，上海微电子正在紧锣密鼓研发28纳米浸没式光刻机。

预计今年底第一台国产光刻机将横空出世，产品型号SSA/800-10W，目前该公司已经可以量产90纳米分辨率的SSX600系列光刻机，即将问世的28纳米光刻机不仅可以用于制造28纳米芯片，采取特殊工艺后最高甚至可以造出7纳米芯片。

而且28纳米光刻机成功量产之后，接下来就是研发14纳米、7纳米乃至更先进的5纳米光刻机，相信以上难题最终都会被逐一克服，从这个角度来看，我们还应当感谢ASML，外部限制给国产替代留下了广阔的发挥空间，同时未来留给ASML的垄断时间其实也不多了。

国产化率逐步提升，国产替代稳步推进

制造一台光刻机所需要的零部件的种类与数量繁多，需要全球的零部件供应企业共同参与、协作完成，因此对于产业而言，国产替代是一项长期且复杂的过程，随着整体技术实力的不断增强，国内企业也在光刻机相关领域突破不断。

但平心而论，当前在光刻机制造的各个技术节点还有很多“卡脖子”环节，例如光源，光刻机需要体积小、功率高的稳定光源，又如镜片，光刻机需要高精度和光滑度的镜片来聚焦和校准光线，以确保电路图形能够被精准投射到晶圆上面。

总的来说，国内企业在光刻机产业链的零部件供应领域已具备了一定的基础与实力，在光刻机全球供应链的各个环节正活跃着不少A股上市公司的身影，如光源系统供应商福晶科技，涂胶显影供应商芯源微、富创精密，光刻胶供应商容大感光、南大光电，光刻气体供应商雅克科技、华特气体。

其中富创精密是全球少数几家7纳米工艺制程精密零部件的制造商之一，华特气体的产品可用于7纳米、14纳米等芯片的批量制造，部分产品还可用于5纳米芯片的先进制程工艺。

浙商证券的数据显示，在光刻机零部件的国产替代方面，替代率最高的有去胶设备，国产化率达到90%，其次是清洗、刻蚀、热处理、涂胶显影、真空镀膜等环节，国产化率在10%至40%之间，在原子层沉积、光刻、量测检测、离子注入等方面的国产化率最低，目前还不到5%。

丢掉幻想，主动出击，这是国内光刻机产业唯一的出路，与此同时，我们还应当看到，从芯片到光刻机制造，庞大的市场需求摆在这里，一旦取得质的突破，那么将给产业带来巨大的商业回报及战略优势。

经过多年的积累，在光刻机产业链方面，各条线上的国内企业已经基本到位并成型，多数零部件的研发制造，都有相应的生产企业与技术替代分布，如今的光刻机产业就如同今天的C919一样，正在跃跃欲试，期待有朝一日能不鸣则已、一鸣惊人。

国内制造业的全产业链布局和新型举国体制下的科技创新机制，将会是光刻机产业破局的杀手锏。

借量子技术换道超车，短期内还不现实

量子科学被誉为新一轮科技革命的战略制高点之一，在新材料研发、生物医疗、金融分析、人工智能等诸多关键技术领域，量子芯片和量子计算机能够提供超越传统计算机极限的核心算力，在突破当前算力瓶颈的同时，还能大幅降低运算能耗。

迄今为止，已有21个国家制定了或正在拟制自己的量子战略，在该领域我国处于全球第一梯队之列，这为未来的国产替代以及芯片产业实现换道超车打下了良好基础，不少企业也在这个新领域与新赛道上跑出了科技创新的加速度。

在4月中旬，量旋科技（SpinQ）发布了多款属于其超导量子计算体系的全新产品，如超导量子芯片少微、EDA软件天乙和超导量子测控系统织女星，推出了量子软件编程框架SpinQit、量子计算云平台金牛座，年底量旋科技还将发布50比特量子芯片，预计2026年左右推出400量子比特的超导量子计算机。

在初代量子芯片生产线和量子计算机的基础上，本源量子即将推出悟空量子计算机，以及专门为其配套的高于64比特位数的悟空芯片，本源已经建立起了一套涵盖操作系统、应用软件及Q-EDA工具的量子软件生态环境。

公司的NDPT-100无损探针仪，可对量子芯片进行无损检测，MLLAS-100激光退火仪，可对有缺陷的量子芯片进行功能修复，这2款设备都是生产量子芯片的工业母机和必要工具。

它们的重要性就像可用于传统芯片制造的光刻机一样，有了制造工具在手，未来在量子芯片的制造方面就不会再被卡脖子，在今年的全球量子计算发明专利排行榜上，本源排名全球第六位。

从全球量子计算的发展情况来看，目前量子计算即将进入到实质的商业化应用阶段，企业一方面需要关注量子计算前沿技术的研发方向，不断改进和完善自家的产品，另一方面也要立足于量子计算技术的实际应用，助力各行各业提升生产效率。

虽然近几年量子计算的发展速度很快，也有很多技术突破，但量子计算机在真正实现大规模市场化应用之前，还需要先解决好3个方面的问题。

一是提升运算精度，确保同一个运算问题，每次都能得到同样的运算结果。

二是优化运行环境，大多数量子芯片的运行环境都在270度左右，如此苛刻的使用条件将会极大地制约量子计算机的推广与普及。

三是降低使用成本，由于量子芯片尚未得到大规模的应用，所以制造成本相对较高，再加上需要购买价值上百万美元的配套制冷设备，高昂的使用成本无疑会令潜在的购买者望而却步。

纵观全球市场，量子芯片距离真正的商业化应用还有很长的路要走，距离一款真正实用的量子计算机的诞生，还需要数年左右的时间，所以若要借量子技术实现换道超车，短期内还不现实。

结语

路虽远，行则方至，事虽难，做则可成，这是一场输不起的芯片战争，尽管道路曲折而漫长，阻力、困难与挑战重重，但在光刻机的诸多关键领域，已有越来越多的国内企业开始脱颖而出，参与到全球化的竞争浪潮之中。

与此同时，规模庞大的国内市场也为产业的升级迭代提供了有力支撑，而推进关键技术研发和提升国产替代水平，又是我国光刻机乃至半导体产业发展的必由之路。

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