按照我们目前国家的技术,造一台全球先进的光刻机需要多少年

以我国当下半导体产业的发展状态来说,造一台达到世界先进标准的光刻机可能需要至少二十年之久,但是要成真的制造出世界上最先进的光刻机,很现实的说“永远也追不上,不可能“。
光刻机虽然只是整个半导体产业链中的一个制造加工环节,但是因为光刻机自身的性能表现直接决定了制造出来的芯片自身的性能表现,而芯片被越来越多的应用到民用越来越多的设备和军用设备中,对于民用产品而言,使用制程工艺更先进的芯片意味着芯片自身性能表现个功耗表现更为优秀,能够很好的提升产品自身的性能和功能性表现,继而增强产品的市场竞争力。
同样对于军用设备来说,其对于芯片工艺制程的要求虽然没有那么高,但是在保障芯片适应工况可许的前提下,制程工艺更先进的芯片同样能够提升军用装备的性能表现,特别是随着自动化水准提升后需要运算的数据越来越多后,芯片自身的性能表现更直接决定了军事武器装备的性能表现。
当前世界上最先进的光刻机就是荷兰研发制造的极紫深外光刻机,能够被用于制造甚至更先进的芯片,所以自研发初始的光刻机就迅速被三星台积电英特尔这样的芯片制造大厂所预定。
当然也正因为这类先进的光刻机能够被广泛用于制造先进的民用芯片或者军用等级芯片,所以这类高端光刻机和高端数控机床一样同样受《瓦森纳对华条约》限制,此前我国本土半导体制造商中芯国际曾订购了一台的还是级别的光刻机,但是到现在该光刻机依然没有拿到荷兰政府的出口许可。
的成功离不开其能够及早的看清芯片未来发展趋势,并且在研发进程中没有和当时的对手尼康佳能一样选择闭门造车,而是采用商用化研发体系,比如在一开始就迅速拿到了包括台积电三星英特尔这样的芯片代工制造大厂的巨额投资,这为后期研发先进光刻机过程中,需要大量的研发经费解决了先决困难。
而台积电三星英特尔这些芯片大厂之所以巨额投资也只为了能够尽早拿到最新产品,继而提升自身的制造实力,为其拿下更多的芯片代工大单。
其次在技术集成上,相比当前的对手尼康佳能富士这些日本大厂普遍选择自研零部件或者在日本范围内选择供应商不同。
从一开始就将光刻机领域重要的化学激光器光学镜头微电子数控系统选择了外包形式,其中高功率激光源选择了为美国军方制造激光武器的某家美国企业作为激光源供应商,其次在决定芯片制程精度和加工良品率的光学镜头上,直接选择了拥有百年光学镜头研发制造经验的德国卡尔蔡司作为其光学镜头供应商,卡尔蔡司的光学镜头素质有多高不用细说了吧,当年阿波罗登月飞船上装备的就是其生产定制的镜头,到今天蔡司的光学镜头依然是机圈梦寐以求的终极选择;再有在同样决定芯片制造工艺和良品率的微电子数控系统上,也没有选择自研,而是直接选择了比利时微电子研究所作为其微电子数控系统的供应商,比利时微电子研究所是一家掌握了微电子领域大量技术专利,并且为全球很多地区企业直接或者间接提供微电子数控技术的企业;可以说从之所以能够干掉佳能尼康这些日本大厂,成长为光刻机领域的世界寡头,最核心的还是其能够吸纳集成世界上最尖端的技术于一身“的研发设计理念。
我国虽然近十年一直在大力发展半导体产业,毕竟当下每年中国光进口半导体产业额就已经超过石油成为我国第一大进口高附加值产品,所以掌握这数千亿产业不光能够有效降低进口成本和进口压力,更重要的是是随着芯片的应用越来越广泛后,自主掌握先进芯片研发制造能够彻底的避免受制于人,被他国制裁等断供而影响自身发展。
其中在光刻机产品的研发制造领域中,上海微电子研究所是当前国内技术最先进的,其自主研发的光刻机已经被台积电和中芯国际所采购能够制造的半导体芯片,并且中芯国际已经掌握芯片量产工艺,但是从芯片制程工艺标准来说,上海微电子的光刻机和世界尖端的光刻机还存在很大差距,这是不可忽略的。
对于当前的中国而言,又该如何奋进追赶世界先进光刻机技术标准呢?如果只是一味的跟在身后走曾经走过的路,虽然是最为成熟可靠的路线,但是在你追我赶的技术发展历程中,首先我们受限于《瓦森纳条约》限制,所有用于光刻机研发制造的技术零部件都必须自研解决,而且光刻机研发制造领域我国还处于初学者,在研发制造经验上相比还相差甚远;但是这样的国际光刻机寡头不管是从技术水准和零部件的供应还是在研发制造经验上都要比我们有很大优势,所以这种走成熟的路线追赶虽然看起来成熟可靠,但是未必是一条正确的道路。
试想一下在当下光刻机普遍采用的极紫外蚀刻技术之前,是深紫外芯片蚀刻技术,再往之前翻的话也就是当下微电子束光刻技术之前,光刻机的技术路线走的是光学光刻技术,也就是曝光机投影技术来生产芯片。
但是从最早的光学光刻开始到微电子束光刻技术所取代也就只有年时间,而现下的微电子光刻技术也发展了近年时间了,而且当下芯片制程工艺也即将实现年实现量产到年实现芯片制程量产。
那未来芯片工艺又该如何发展呢?其实从当下随着芯片制程工艺越来越高后,芯片加工的良品率反而并没有显著提升,特别是早在几年前芯片制程发展到的时候,当时为了实现更小的芯片面积下堆砌更多的晶体管,台积电率先采用了更先进的晶体格栅工艺,结果三星在追赶的过程中没有很好的解决晶体格栅之间漏电的问题,结果就是当年三星代工的高通骁龙芯片功耗大被称为”火龙“。
所以可以预见的是线下的微电子光刻技术最多也就存活年就会被市场彻底淘汰,那么我国要是在发展光刻机的道路上追赶的话,首先受限于自身资源的不足肯定不能很快的时间内追赶的上,后面花了近年时间好不容易掌握了能够制造芯片的极紫外光刻机技术,但是却已经开始被市场主动淘汰。
所以对于我国光刻机产业的发展其实最好的方式就是”弯道超车“,比如年在当时世界第三大芯片代工厂格罗方德知道自己在微电子这条路上是追赶不上台积电和三星后,果断宣布放弃后续芯片研发工作后,选择了当时还处于实验室验证阶段的硅基光电子技术,并且在年末格罗方德宣布已经完成了首个光电子芯片的封装测试环节。
光电子相比现有的微电子区别在哪呢?简单来说就是使用光传输代替现有的铜线传输,优势在哪呢?其实最大的优势就在于芯片的性能先进与否并不直接和光刻机的制程工艺有直接关系了,而是更多的和光电子的物理设计有直接关系。
也就是说就算是使用制程工艺制造出来的芯片,其性能和功耗也能达到传统微电子的性能表现。
所以明知在可预见的时间内我国根本无法追赶的上世界最先进的光刻机生产技术,那么提早介入下一阶段的光刻机研发中去,占据研发先机反而更有机会追赶的上世界先进水准,彻底解决我国光刻机和整个半导体产业受制于人的囧势。

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