|
來源：一心博士 2018年，大洋彼岸的一則禁令，讓國人感受到了一小顆芯片的力量。 光刻機(jī)也逐漸成為熱詞，網(wǎng)上關(guān)于光刻機(jī)的討論鋪天蓋地。 面對今天的困境，人們可能很難想象，中國不僅曾經(jīng)獨立研發(fā)出光刻機(jī)，把與美國的差距縮短到只有7年，而且還是在國外對我們封鎖禁運的情況下完成的。 今天，我們還能做到嗎？ 1 開局 新中國成立之初，百廢待興，全國科研人員加起來不過5萬人，難以滿足建設(shè)需要。 為了擺脫困境，1956年國家成立科學(xué)規(guī)劃小組，集中600多位科學(xué)家，開始編制《十二年科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》。 這是新中國成立以來第一個科技規(guī)劃，提出了57項重大科學(xué)技術(shù)任務(wù)、616個中心問題，規(guī)劃初步完成時，資料多達(dá)600萬字。 但是這么多重點，主要應(yīng)該抓哪些呢？ 最終四個國際上發(fā)展很快，而我國還處于空白的領(lǐng)域，成為了最重要、最緊急的“四大緊急措施”，其中之一，便是半導(dǎo)體。 1961 年，美國GCA 公司制造出了第一臺接觸式光刻機(jī)。 關(guān)于我國最早的光刻機(jī)，有一種說法是1966年，中國科學(xué)院微電子研究所的前身——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)。 新中國對半導(dǎo)體的重視并不算晚，但發(fā)展過程卻充滿艱辛。 一方面是我們本身底子就薄，另一方面是美國主導(dǎo)的“巴統(tǒng)”，對華實行封鎖禁運，中國拿不到任何國外的技術(shù)資料。 比如清華大學(xué)的徐端頤團(tuán)隊，成立之初多達(dá)數(shù)百人，有技術(shù)超群的鉗工、搞精密機(jī)械加工的師傅，還有搞計算機(jī)控制的技術(shù)工人，但是沒有一個人懂光刻機(jī)，徐端頤團(tuán)隊研制新設(shè)備，全部圖紙都要自己設(shè)計，全部零部件都是自己加工制造，一切從零開始，邊干邊學(xué)。 外部的封鎖，再加上種種波折，中國光刻機(jī)研發(fā)落后在所難免。 70年代初，美日等國分別研制出接近式光刻機(jī)，而國內(nèi)卻一直停留在接觸式光刻機(jī)。 1977年，江蘇吳縣舉行了全國性的光刻機(jī)座談會，明確要改進(jìn)光刻設(shè)備，盡快趕超世界先進(jìn)水平。于是清華大學(xué)精密儀器系、中電科45所等先后投入研制更先進(jìn)的光刻機(jī)。 進(jìn)入80年代后，國產(chǎn)光刻機(jī)研發(fā)捷報頻傳。 1980年，清華大學(xué)徐端頤團(tuán)隊經(jīng)過沒日沒夜的攻關(guān)，終于研制出分布式投影光刻機(jī)。 1985年，中電科45所研制出的分步式投影光刻機(jī)，通過電子部技術(shù)鑒定：達(dá)到美國GCA在1978年推出的4800DSW光刻機(jī)水平。 至此，中美光刻機(jī)技術(shù)差距不過7年。日后將稱霸光刻機(jī)領(lǐng)域的阿斯麥，此時才剛剛誕生。 雖然基礎(chǔ)薄弱、一切從零開始，但是在無數(shù)先輩的日夜努力之下，中國光刻機(jī)還是贏得了一個比較好的起點。 真正尷尬的是，雖然有了國產(chǎn)光刻機(jī)，但是科研成果不代表批量化生產(chǎn)的能力，產(chǎn)業(yè)化一直停滯不前。 1977年7月，人民大會堂舉行的科教工作者座談會上，半導(dǎo)體靈魂人物王守武直言：“全國共有600多家半導(dǎo)體生產(chǎn)工廠，其一年生產(chǎn)的集成電路總量，只等于日本一家大型工廠月產(chǎn)量的十分之一。” 2 逆境 改革開放之后，全國興起了引進(jìn)外國設(shè)備的熱潮，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)開始受到猛烈的外部沖擊。 1980年，無錫的江南無線電器材廠（724廠）引進(jìn)日本東芝的電視機(jī)集成電路5微米全套產(chǎn)線，這是國內(nèi)第一次從國外引進(jìn)集成電路生產(chǎn)線，短短幾年，廠里的芯片產(chǎn)量就達(dá)到了3000萬塊，742廠一躍成為我國產(chǎn)能最大的集成電路生產(chǎn)廠。 盡管742廠的技術(shù)引進(jìn)大獲成功，但從整體來看，芯片產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了重復(fù)引進(jìn)和過于分散的問題。 在擴(kuò)大對外開放的背景下，“造不如買”的思潮迅速蔓延全國。33家單位不同程度地引進(jìn)各種集成電路生產(chǎn)設(shè)備，累計投資約13億元。 然而引進(jìn)的設(shè)備大多是落后淘汰的二手貨，最終只有少數(shù)幾條產(chǎn)線建成使用。 而且當(dāng)年的一份研究報告指出，引進(jìn)過程中，大量引進(jìn)硬件，而忽視了技術(shù)和管理，同時科研與生產(chǎn)結(jié)合不緊密，經(jīng)費不足也是重要原因。 因此原本構(gòu)想的“引進(jìn)、消化、吸收、創(chuàng)新”方針沒有得到全面貫徹，而是一而再、再而三地引進(jìn)。 到1988年，我國的集成電路年產(chǎn)量終于達(dá)到1億塊。美國1968年達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)，日本在1970年達(dá)到，而中國自1965年生產(chǎn)出第一塊集成電路以來，經(jīng)過23年，才終于達(dá)到了這一標(biāo)準(zhǔn)。 所以在80年代，中國半導(dǎo)體不僅大幅落后于美國日本，也逐漸被韓國超過。 面對與發(fā)達(dá)國家的恐怖差距，橫跨十年的908、909工程宣告啟動。 但實際效果卻與預(yù)期相差甚遠(yuǎn)，芯片行業(yè)的發(fā)展一日千里，而沒有市場、資金和人才的支撐，結(jié)果要么引進(jìn)即落后，要么吃不透引進(jìn)來的技術(shù)，更談不上自主創(chuàng)新。 3 曙光 時間來到1999年，北約入侵科索沃時，美國通過電子信息戰(zhàn)癱瘓了南聯(lián)盟幾乎所有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 為此有關(guān)部門多次緊急召開會議討論：一旦和美國鬧掰，國家信息安全將會面臨怎樣的威脅？ 隨后，《鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》出臺，光刻機(jī)被列入“863重大科技攻關(guān)計劃”。 在政策的大力支持下，芯片行業(yè)進(jìn)入了海歸創(chuàng)業(yè)和民企崛起的時代，國產(chǎn)光刻機(jī)事業(yè)再次艱難起步。 此時，國際上光刻光源已經(jīng)被困在193nm長達(dá)20年，最終臺積電在2002年提出了浸入式光刻方案，阿斯麥也憑此擊敗尼康，成為新一代光刻機(jī)霸主。 而此時國內(nèi)剛剛啟動193nm光刻機(jī)項目，落后國際水平20多年。 經(jīng)過5年的艱苦追趕，終于在2007年，上海微電子宣布研制出90nm光刻機(jī)。但是由于元器件大部分來自國外，西方立刻實行了禁運，導(dǎo)致無法量產(chǎn)。 2008年，“02專項”啟動，繼續(xù)攻關(guān)，主攻高端光刻機(jī)技術(shù)，同時鑒于之前的教訓(xùn)，“02專項”的重點，還有提升材料和工藝等產(chǎn)業(yè)配套能力。 2016 年，上海微電子90nm光刻機(jī)實現(xiàn)量產(chǎn)，華卓精科成功研制出兩套雙工作臺樣機(jī)，成為繼阿斯麥之后，世界上第二家掌握這項技術(shù)的企業(yè)。 至此，國產(chǎn)光刻機(jī)雖然還沒有完全走出困境，但是經(jīng)過20多年的艱難追趕，中國的光刻機(jī)乃至整個芯片產(chǎn)業(yè)，在吸取了之前的發(fā)展教訓(xùn)后，總算逐漸開花結(jié)果。 就在形勢一片向好時，美國開始了對中國芯片產(chǎn)業(yè)的圍堵，十幾年前的擔(dān)憂最終成為了現(xiàn)實。 回顧中國光刻機(jī)過去60年間的發(fā)展，前20年，在科研人員夜以繼日的攻關(guān)下，中美光刻機(jī)差距被縮短到了7年，中間十幾年，因為種種原因，國內(nèi)外的光刻機(jī)差距越拉越大，直到2000年后，面對斷供的威脅，以及與國外的恐怖差距，國產(chǎn)光刻機(jī)再次開始奮力追趕。 如今中國的芯片產(chǎn)業(yè)鏈與國外雖然仍有差距，但與之前不同的是，國家政策持續(xù)發(fā)力，資金支持到位，工程師隊伍不斷壯大，產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)也已今非昔比。 中國芯片產(chǎn)業(yè)鏈，已經(jīng)擁有了走向成功的眾多因素。 好了，本期內(nèi)容就到這里了，有什么感興趣的話題歡迎留言，我們下期見。 參考文獻(xiàn)： 1.中國曾經(jīng)的光刻機(jī)研發(fā)與徐端頤，章正遠(yuǎn) 2.國產(chǎn)光刻機(jī)五十年：星星之火，可以燎原？陳辰 3.中國芯酸往事：熬過多少苦難，才能實現(xiàn)追趕和超越？戴老板 4.中國科學(xué)院109廠階段（1958－1986年）之二，中國科學(xué)院微電子研究所 5.【中國科學(xué)報】為祖國繪制科技藍(lán)圖——中國科學(xué)院學(xué)部成立60周年特別報道之一，丁佳 6.GK—3型半自動光刻機(jī)工作原理及性能分析，劉仲華 7.光刻機(jī)座談會在江蘇吳縣召開，半導(dǎo)體設(shè)備 8.我國自行設(shè)計制造的 KG-3 型半自動光刻機(jī)在滬通過鑒定，徐鑫培 9.光刻技術(shù)六十年，陳寶欽 |
