中国的光刻机达到了世界先进水平，但为何生产高端芯片依然困难重重？

1. 中国的光刻机达到了世界先进水平，但为何生产高端芯片依然困难重重？

 018年12月，中微半导体设备（上海）有限公司自主研制的5纳米等离子体刻蚀机经台积电验证，性能优良，将用于全球首条5纳米制程生产线。5纳米，相当于头发丝直径（约为0.1毫米）的二万分之一，将成为集成电路芯片上的最小线宽。台积电计划2019年进行5纳米制程试产，预计2020年量产。
▲半导体器件工艺制程从14纳米微缩到5纳，等离子蚀刻步骤会增加三倍
刻蚀机是芯片制造的关键设备之一，曾一度是发达国家的出口管制产品。中微半导体联合创始人倪图强表示，中微与科林研发(Lam Research)、应用材料(Applied Materials)、东京威力科创(Tokyo Electron Limited）、日立全球先端科技 (Hitachi High-Technologies) 4家美日企业，组成了国际第一梯队，为7纳米芯片生产线供应刻蚀机。中微半导体如今通过台积电验证的5纳米刻蚀机，预计能获得比7纳米更大的市场份额。
中科院SP超分辨光刻机
提问者所说的中国光刻机达到世界先进水平，应该是指2018年11月29日通过验收的，由中国科学院光电技术研究所主导、经过近七年艰苦攻关研制的“超分辨光刻装备”项目。
该项目下研制的这台光刻机是“世界上首台分辨力最高的紫外(即22纳米@365纳米)超分辨光刻装备”。这是一种表面等离子体（surfaceplasma，SP）超分辨光刻装备。

▲中科院研制成功并通过验收的SP光刻机
该光刻机在365纳米光源波长下，单次曝光最高线宽分辨力达到22纳米。结合双重曝光技术后，未来还可用于制造10nm级别的芯片。

▲中科院研发的光刻机镜头
目前这个装备已制备出一系列纳米功能器件，包括大口径薄膜镜、超导纳米线单光子探测器、切伦科夫辐射器件、生化传感芯片、超表面成像器件等，也就是说，目前主要是一些光学等领域的器件。验证了该装备纳米功能器件加工能力，已达到实用化水平。

▲中科院SP光刻机加工的样品
然而，此次验收合格的中科院光电技术研究所的这台表面等离子超衍射光刻机（SP光刻机）的加工精度与ASML的光刻机没法比。没法用于刻几十纳米级的芯片，至少以现在的技术不能。
据光电所专家称，该所研制成功的这种SP光刻机用于芯片制造上还需要攻克一系列的技术难题，目前距离还很遥远。也就是说中科院研制的这种光刻机不能（像一些网媒说的）用来光刻CPU。它的意义是用便宜光源实现较高的分辨率，用于一些特殊制造场景，很经济。
总之，中科院的22纳米分辨率光刻机跟ASML垄断的光刻机不是一回事，说前者弯道超车，就好像说中国出了个竞走名将要超越博尔特。
显然，中科院研制成功的这台“超分辨光刻装备”并不能说明我国在市场主流的的光刻机研制方面已经达到了世界先进水平，那么现阶段我国的光刻机的真实水平又是怎样的呢？且看以下对比。

2. 高精度芯片技术落后很多年，但光刻机中我们也有别人都羡慕的技术

从漂亮国上任老大川建国开始，中西方在各领域竞争激烈，火花四射，尤其是针对双方，甚至多方贸易领域更加是相互碰撞，瞬间就6-7年的时间过去了，但我们的经济发展影响孩子持续增加，民生和科技发展的影响极大。
                                    
 在这些领域中，科技发展的碰撞是最为特殊而明显的，毕竟高科技领域才是漂亮国的立国之本，是他们对其他国家的杀手锏。从不支持5G，到限制华为，最终到锁定光刻机贸易，基本把我们的芯片和高密度半导体行业的发展彻底进行短暂的锁死。
                                    
 由于缺乏光刻机技术，想买最先进如3,5,7等纳米技术的光刻机基本不显示，被西方彻底封锁，竞争这些年以来，我们也大力投资发展自己的芯片制造能力，芯片配合设备能力，原材料能力，逐渐有追赶之势，虽然有所成就，但也停留在28nm大众常用技术的量产式制造与研发，14nm小批量研究型研发与制造，更小进度的目前国内还只存在与设计阶段，制造能力还没法突破，因为没有这方面的光刻机技术，只能寄希望华为、微电子、甚至科研院所尽快解决10nm及以下的攻关，不管是光刻机还是DUV光刻机，或者芯片叠加技术。不管黑猫白猫，抓住老鼠就是好猫。
  
                                    
 不过据悉在光刻机技术领域里面，我国也自助研发制造了一项世界领先技术，从目前的分析消息来看基本属于垄断地位的技术，连漂亮国都远远在这方面落后于我们，那就是KBBF激光晶体技术。
                                    
 漂亮国虽然最近这些年长期对我们进行光刻机技术的封锁，但在生产光刻机缺有一种不可或缺的原材料叫做“KBBF晶体”，理化全称叫做氟代硼铍酸钾晶体，它是目前我们已知的唯一一种可以直接倍频产生深紫外激光的非线性光学晶体，主要是且晶体是无法自然获得，它必须要通过人工的方式进行合成制造，这个晶体的主要作用就是将普通的激光转化为176nm深紫外波长的激光，只有这样科学家才能利用激光进行科研制造、生产或国防使用。
                                    
 这个晶体虽然不是由我们率先发现并研发，是有前苏联在95年的时候发现，漂亮国其实也已经在这类晶体的研发取的过实质性的成果，甚至早就考虑将KBBF晶体进行武器化，否则90年代也不至于出现了“星球大战”计划，有激光才有可能发展太空的“星球大战”。
                                    
 只是我们也从83年开始，由陈创天团队合成制造的BBO的晶体帮我们抢占了时间大部分市场份额，并且在90年代也完成了KBBF晶体的合成工艺技术，并获得了领先世界的成果。所以在后面10来年的升级和完善之后，从2009年开始我们就针对自己的KBBF晶体合成技术做出了出口限制，这也是第一次我们队漂亮国出口贸易中说“NO”。后来漂亮国甚至想进行糖衣炮弹的诱惑陈创天团队，但他们具有很强的爱国情操而拒绝了。这就是当代的钱老。
                                    
 你们觉得现在我们这样的人才多吗？他们还有这份激情去赶超漂亮国的核心科技技术吗？

3. 中科院传来好消息，芯片设计突破2nm，量产却受制于光刻机

中科院传来好消息，芯片设计突破2nm，量产却受制于光刻机

4. 芯片被美国卡脖子，中国奋起直追，现在半导体光刻设备研究达到了什么水平？

时间来到现今的2022年，“研究”水平已经比产品水平高了，“研发”更高水平光刻设备的技术积累这个底子增厚了一些。

中国光刻机产品研究已经达到了“中端水平”。国产DUV光刻机产品很快就能成批推出、规模采用，据报道上海微电子研发出的28纳米国产光刻机整机已经安排生产，再过一两年一定能用于国产芯片的生产，而且，按中芯国际梁孟松在2020年就说到的，一定能用于规模量产7纳米芯片，而且良品率还能达到业界标准吧，梁孟松当时说的是只有制造5、3纳米的芯片才“只待”、也就是只需EUV光刻机，梁孟松的话自然是可信的。

现有的EUV光刻机是7纳米的吧，不是已经让台积电以及三星制造出5纳米的芯片了吗。近日，有报道说梁孟松已经“宣布进军7纳米芯片”了，这也可信，按时间节点，肯定是要规模量产7纳米芯片，肯定是采用荷兰ASML卖给的DUV 光刻机。这样一来，中国光刻机产品的水平现在就已经不再是低端的了，在全球，和日本等同了，在同一个端上，当然仍旧显著低于美日韩欧合在一起达到的高端水平，目前的全球顶级水平；

但是在国内，与其他工艺设备的水平等同，还低于中芯国际芯片制造和长电科技芯片封装的高端水平，显著低于华为芯片设计的顶级水平，与苹果、高通以及联发科同样达到了5纳米，不过呢，国产中端光刻机却能分别直接支持中芯国际制造出、长电科技封装出7纳米的国产高端芯片，间接支持华为做出重新搭载高端麒麟芯片的手机，虽然只是、也只能达到7纳米，但肯定够用了。

5. 光刻机只是“幌子”？中科院再迎新技术突破，芯片界将迎变局

在芯片界，光刻机是很多芯片制造公司争相抢购的机器，和一般机器不同的是，光刻机是专门用来制造芯片的。如果是用来生产5nm芯片的话，更是需要EUV光刻机。
  
 台积电和三星希望购得更多的EUV光刻机，花钱都是小事，三星会长李在镕甚至亲自到荷兰ASML会见该公司高层，就是希望可以得到优先供货。可见光刻机有多么重要。
     
 而我国中科院也宣布要入局光刻机，在光刻机的布局上，全力加速。可以预见的是，一旦中国生产出了纯国产光刻机，可以在一定程度上解决国内芯片供应问题。
       
 为了实现这个目标，自然是需要大量光刻机投入到芯片制造产业中的，仅仅靠国外进口的话，别人未必有条件出售光刻机，而一劳永逸的办法就是自己生产制造。只不过想要实现EUV光刻机的生产能力，确实还有一段路要走了。
  
 那么光刻机的布局要如何延续呢？一则消息传来，中科院再迎新技术突破，高端光刻机可能成为其次了。
     
 中科院正式宣布，8英寸石墨烯单晶圆成功亮相，在尺寸和产品质量上都是处于国际领先地位的。中科院在石墨烯芯片材料上迎来了技术突破，什么是石墨烯，石墨烯芯片又是什么呢？
     
 石墨烯作为一种新型材料，在多项领域都能实现很好的应用，具备优异的光学、电学和力学特性。世界各国在对石墨烯材料的研究中，都没能取得比我国更深入的进展，因为我们成功将8英寸石墨烯单晶圆亮相，将来可能用在芯片上。
  
 大家都知道，传统的芯片都是硅基芯片，用硅作为芯片的材料，现有的一切技术，纳米制程，光刻机工艺都是针对硅基芯片展开的。
     
 在一堆沙子中提取纯度为99.9999%的硅，最终制成单晶硅棒，再通过一系列的切割、蚀刻、曝光、光刻、封装等工艺，才能把硅基芯片制造出来。整个制造过程中对光刻机的依赖性是非常大的，没有光刻机，一颗芯片都造不出来。
  
 而石墨烯芯片也被称为碳基芯片，性能是硅基芯片的十倍，而且不会过度依赖高端光刻机。可能以现有的国产光刻机水平，就能生产出性能不错的碳基芯片。
     
 如果能够在石墨烯芯片 探索 上更进一步，完善碳基芯片的生产，那么芯片界或迎变局。这时候再看国内布局光刻机的进展，被视作可能是一个“幌子”，用碳基芯片替代高端光刻机的布局。
     
 而石墨烯芯片的意义也是十分重大的。国际主流的芯片技术都是硅技术，我们想要赶上别人领先十几年的技术，一时半会不太可能。但如果能凭借石墨烯的碳基芯片，是不是就能实现换道超车。
  
 这项意义可谓十分重大，而且在该领域上，各国都未能形成有效的芯片材料替代方案。随着我国8英寸石墨烯单晶圆的面世，或许未来能实现这一切，也未可知。
  
 机会从来都是自找的，主动抓住机会，才能迎来变局，迎来机遇。
     
 光刻机就目前市场局势而言，还是很重要。短期内相信国内的 科技 企业还会继续攻克光刻机技术，而长期的发展来看，石墨烯碳基芯片也能作为一种替代方案。
  
 正所谓有备无患，技多不压身，多掌握一项核心技术，那么在该领域就有更大的话语权，主动权。不至于对方一条规则的发布，就要被卡脖子。
  
 最好的情况是两手抓，把各项不足的地方都给补上，并形成自己的技术体系。这样才不会陷入被动。
  
 你认为石墨烯芯片可行吗？

6. 中科院“黑科技”取得大进展，与光刻机相比，更为有意义

 说到 中科院 ，我国大部分民众的第一反应是“emmmm，这是 我国科研机构的国家队 ”，或者“emmmm，很厉害， 是我国最高科研机构 ”。实际上大部分人对中科院的印象都是比较片面的，中科院其实是从广义上来讲 并不是一个单独的机构 ，也不仅仅只是一个科研国家队这么简单，中科院在很多领域都有下设的 分支机构 ，比如 中科院微电子研究所、中科院化学研究所、中科院力学研究所等等机构 ，院机关有 十三个 ，分院有 十二个 ，研究单位有 一百一十四个 等等，总之是一个组织架构非常庞大的机构。
      当然，群众不太了解也很正常，因为 科学研究本身就不是一个容易被大众所熟悉的领域 ，也不具备泛 娱乐 性，即便是身在科研领域也未必能够数的清楚这些林林总总的机构， 所以中科院不被大众所熟知是情理之中的事，并非群众孤陋寡闻。 
      因此对于中科院我国大部分民众只知道“很厉害”，但对于中科院的科研能力却所知甚少，甚至现在 中科院下场开始主力研究我国被卡脖子的光刻机技术 时，还有一些网友提出质疑说中科院能行吗？
      能不能行，我们用事实说话！在这里我们只举几个例子， 我国的第一台电子计算机到现如今独步天下的超级计算机是中科院主导研究出来的 ，世界第一次人工合成牛胰岛素也是在中科院的主导下取得的辉煌成绩，高铁技术能在我国复杂的地形上建设至今中科院也是功不可没，除此之外类似的成绩还有很多，那么我们还用去怀疑中科院的能力吗？
      那是不是 我国现在各种需要攻克的技术难关都需要中科院去做呢？ 也并不是，现任中科院院长白春礼已经明确地表示，中科院不可能包揽天下所有的技术开发，而是应该把主要精力聚焦在一些核心技术上， 把握了核心 科技 才能把握未来 。因此中科院之于我国， 相当于部队里精锐中的精锐 ，或许在一些常规战役中我们见不到他们的身影，但是在关键时刻他们绝对可以带领大家杀出一条血路。
      那么关于光刻机的研究尚需时日，我们暂时还看不到捷报，不过中科院最近取得的一项新的研究进展也格外令人兴奋， 甚至意非凡——人工感受神经系统。 这项技术的实现方案是由中科院微电子所提出来的， 在某种意义上 ， 这个新进展带来的价值，要比光刻机深远得多。 
      简单地说，人工感受神经系统，是应用在机器人身上的一种感知系统，能够让机器人或者人工智能设备具备更加“聪明”，而不是像现在 某些所谓德国高 科技 机器人那样“智Z”。 人工感受神经系统的另一个称呼叫做习惯化感受神经系统，其初级的应用就是能够让智能机器人精准的识别障碍物从而做出躲避或者绕行的动作。
         那么有人会说，现在市面上已经有很多机器人都已经实现了躲避障碍物的功能这有什么好稀奇的？那么我们也说了， 躲避障碍物只是最初级的应用， 而习惯化感受神经系统最大的优势就是能够配合其他类别的传感器， 让机器人拥有更多的“类人”能力，比如味觉、嗅觉等等。 
      这样技术为什么十分具有意义呢？我 们举个例子，目前全球最出名的智能机器人应该就是“阿尔法狗” ，但是阿尔法狗也从某种程度上来说，还仅仅停留在深度学习的层面上，尚未具备真正的人工智能机器人的要求。
      而为什么我们现在还在不出科幻电影中那些行动机敏、反应迅速的机器人，其中最重要的一个原因就是目前的技术还达不到让 智能机器人具备强感知力，尤其是对平衡的把握。 有些对 科技 略有了解的网友认为，陀螺仪就可以保证机器人的平衡，这种想法不能说错，但是又很强的局限性—— 应对履带式机器人尚且可以，但是如果是类人的用双腿、或者仿生的四条腿机器人来说，就没那么简单了。 
      毕竟机器人终究是硅基形态，并没有人体以及其他碳基类生物复杂的肌理结构，人类和其他生物之所以能够保持平衡，是因为生物肌理形态等原因导致我们连毛孔都具备超强的感知力，你能感觉到自然绝微风的存在，那都是毛孔的攻来，但是对于机器人来说，想要实现超强感知力可就没那么容易了。
      但习惯化感受神经系统则有可能让这些复杂的感知力能够被人工智能所掌握， 进而产出真正的人工智能机器人 。不过这也仅仅只是猜测，想要实现那一步路还很长，之所以说中科院微电子所得这一研究意义十分重大，是 因为现阶段习惯化感受神经系统能够应用在机器人身上的技术，可以有效促进我国救援、维修、航空航天等诸多领域的效率提升 ，而这种广泛的应用，可不是一台光刻机的价值能够比的上的。
      并且，人工智能是通往未来世界的钥匙，甚至下一次工业革命就是看人工智能的发展呢对于进一步解放生产力的促进，因此中科院此次的新进展从某些角度来看， 甚至可以说是划时代的进步。 
   因为我国在人工智能方面，已经处在世界顶级技术的第一梯队里，仅 仅科大讯飞的语言技术就让全世界其他公司望尘莫及，而中科院此次的新进展讲极大促进我国人工智能更上一层楼！ 

7. 硅基光量子芯片技术获得突破！光刻机不再重要对世界影响深远

在中芯国际和荷兰的ASML签署光刻机大单的情况下，让我们看到了在世界出现芯片荒之后，世界上的芯片加工订单再次回流到中国，而我们的中芯国际也在扩建新的生产线。在我们高兴之余让我们看到了另一个更加振奋人心的消息，那就是我们的光量子芯片出现在我们的眼前！
     
 光量子芯片由中国殿堂级的最高机构国防科学技术大学计算机学院、军事科学院、以及北京量子信息科学研究院和中山大学光电材料与技术国家重点实验室、电子信息技术学院共同参与研发出一款可以编程的硅基光量子芯片。
     
 硅基光量子芯片的技术突破让我们具备了不是弯道超车的能力而是换道超车的能力，硅基光量子芯片的技术突破让我们在芯片研发上不再被西方牵着鼻子走。
     
 如果在现有的芯片制造工艺下，去追赶5nm3nm芯片技术的话，我们永远只能扮演追赶者的角色。
     
 这一次的硅基光量子芯片的技术突破，让我们具备了将来不需要光刻机就能够生产世界上性能卓越的新一代芯片的潜力。
     
 中国硅基光量子芯片的技术突破对于世界影响深远，如果中国主导的新一代硅基光量子芯片能够问世。绝对不会让世界出现芯片荒，更不会让 汽车 因为没有芯片而停产的状态。中国不会为了一己私利而引发世界芯片荒！
     
 中国目前一手追赶西方芯片工艺，一手研制世界上最新一代硅基光量子芯片技术，给于我们最大的动力支持的却是我们的竞争对手！在西方对我们半导体封锁的情况下，突破与创新才是最令对手望尘莫及的杀手锏。
     
 中国在新一代硅基光量子芯片研制的道路上成为真正的领引者，希望我们新一代芯片能够早日问世。彻底地摆脱拼命追赶的角色，为世界的发展发挥自己的价值！

8. 美国拦得住？国产芯加速追赶，德媒：中国10年内光刻机自给自足

 自打美国将多家中企列入实体清单以来，华为等 科技 企业就接连受到美国打压，导致国内芯片供应成为当前燃眉之急，而这当中光刻机是我国摆脱芯片制造限制的关键。即便是美国如此疯狂地封锁，我国芯片自主研究还是取得显著成效，近日有外媒称，中国在10年内或可实现自给自足，那么它说得是否切实？  
      
    光刻机  究竟有多珍贵 
     这台机器是目前全球现代化程度最高的芯片生产设备，它重达180吨，大大小小的零件不计其数，且多从德国、日本和美国进口，可用于7nm以下芯片的生产。阿斯麦耗费了将近10年时间来开发它，生产的尖端芯片可以用于智能电子产品、人工智能电脑和5G设备。
   芯片巨头如英特尔、三星和台积电都是阿斯麦的客户，而我国芯片厂商中芯国际也早在2018年初就订购了一台极紫外光刻机，但迫于美国压力，至今仍未到货。
      
    美国施压阿斯麦 
   美国对阿斯麦的施压要从特朗普执政时期说起，当时的国安顾问就要求作为盟友的荷兰停止销售光刻机给中国。而荷兰既然有能力生产EUV光刻机，为何还要受美国限制呢？这是因为白宫有权限制美国光刻机关键零件出口荷兰，而没有这些零件，阿斯麦的光刻机根本无法运作。
   不仅如此，在拜登上任后，也曾命安全顾问前往荷兰，敦促荷兰保持阿斯麦对中国的出口限制。此外，近期还有美国专家团以中国人工智能军事威胁为由，建议拜登敦促阿斯麦加大光刻机对华出口的限制力度。
      
    我国正以“中国速度”追赶 
   面对美国越来越过分的干涉，阿斯麦发言人称，当前的政治和国际形势瞬息万变，荷兰政府理解中国处境，当前正在争取办理EUV光刻机的对华出口许可证。
   且不说中芯国际订购的光刻机何时能到货，俗话说得好“手里有粮心里不慌”，只有把技术真正攥在手里，才能稳操胜券。而事实也正是如此，不仅中科院布局芯片核心技术，华为也积极开展人才招聘计划和人工智能开发，而国内企业安世半导体则收购英国硅芯片厂，颇有全国一心钻研芯片之势。
   有德媒称，中国在10年内或将实现自给自足，而阿斯麦CEO则表示中企最快3年内或许就可以攻克难关。当然这些都只是外界的声音，我们还是应该脚踏实地，虽然光刻机研制任重而道远，我们也要坚信先把基础打好，登顶也只是时间问题！