大家好，這里是好奇心爆棚的一心博士。
2018年，大洋彼岸的一則禁令，讓國(guó)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(duì)今天的困境，人們可能很難想象，中國(guó)不僅曾經(jīng)獨(dú)立研發(fā)出光刻機(jī)，把與美國(guó)的差距縮短到只有7年，而且還是在國(guó)外對(duì)我們封鎖禁運(yùn)的情況下完成的。
今天，我們還能做到嗎？
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開(kāi)局
新中國(guó)成立之初，百?gòu)U待興，全國(guó)科研人員加起來(lái)不過(guò)5萬(wàn)人，難以滿(mǎn)足建設(shè)需要。
為了擺脫困境，1956年國(guó)家成立科學(xué)規(guī)劃小組，集中600多位科學(xué)家，開(kāi)始編制《十二年科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》。
這是新中國(guó)成立以來(lái)第一個(gè)科技規(guī)劃，提出了57項(xiàng)重大科學(xué)技術(shù)任務(wù)、616個(gè)中心問(wèn)題，規(guī)劃初步完成時(shí)，資料多達(dá)600萬(wàn)字。
但是這么多重點(diǎn)，主要應(yīng)該抓哪些呢？
最終四個(gè)國(guó)際上發(fā)展很快，而我國(guó)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(guó)GCA 公司制造出了第一臺(tái)接觸式光刻機(jī)。
關(guān)于我國(guó)最早的光刻機(jī)，有一種說(shuō)法是1966年，中國(guó)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(guó)第一臺(tái)65型接觸式光刻機(jī)。
新中國(guó)對(duì)半導(dǎo)體的重視并不算晚，但發(fā)展過(guò)程卻充滿(mǎn)艱辛。
一方面是我們本身底子就薄，另一方面是美國(guó)主導(dǎo)的“巴統(tǒng)”，對(duì)華實(shí)行封鎖禁運(yùn)，中國(guó)拿不到任何國(guó)外的技術(shù)資料。
比如清華大學(xué)的徐端頤團(tuán)隊(duì)，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(jì)算機(jī)控制的技術(shù)工人，但是沒(méi)有一個(gè)人懂光刻機(jī)，徐端頤團(tuán)隊(duì)研制新設(shè)備，全部圖紙都要自己設(shè)計(jì)，全部零部件都是自己加工制造，一切從零開(kāi)始，邊干邊學(xué)。
外部的封鎖，再加上種種波折，中國(guó)光刻機(jī)研發(fā)落后在所難免。
70年代初，美日等國(guó)分別研制出接近式光刻機(jī)，而國(guó)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(guó)性的光刻機(jī)座談會(huì)，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(guó)產(chǎn)光刻機(jī)研發(fā)捷報(bào)頻傳。
1980年，清華大學(xué)徐端頤團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)沒(méi)日沒(méi)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(guò)電子部技術(shù)鑒定：達(dá)到美國(guó)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(guò)7年。日后將稱(chēng)霸光刻機(jī)領(lǐng)域的阿斯麥，此時(shí)才剛剛誕生。
雖然基礎(chǔ)薄弱、一切從零開(kāi)始，但是在無(wú)數(shù)先輩的日夜努力之下，中國(guó)光刻機(jī)還是贏得了一個(gè)比較好的起點(diǎn)。
真正尷尬的是，雖然有了國(guó)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(huì)堂舉行的科教工作者座談會(huì)上，半導(dǎo)體靈魂人物王守武直言：“全國(guó)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?！?/p>
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逆境
改革開(kāi)放之后，全國(guó)興起了引進(jìn)外國(guó)設(shè)備的熱潮，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)開(kāi)始受到猛烈的外部沖擊。
1980年，無(wú)錫的江南無(wú)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(guó)內(nèi)第一次從國(guó)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(wàn)塊，742廠一躍成為我國(guó)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(lái)看，芯片產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了重復(fù)引進(jìn)和過(guò)于分散的問(wèn)題。
在擴(kuò)大對(duì)外開(kāi)放的背景下，“造不如買(mǎi)”的思潮迅速蔓延全國(guó)。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(jì)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(bào)告指出，引進(jìn)過(guò)程中，大量引進(jìn)硬件，而忽視了技術(shù)和管理，同時(shí)科研與生產(chǎn)結(jié)合不緊密，經(jīng)費(fèi)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(méi)有得到全面貫徹，而是一而再、再而三地引進(jìn)。
到1988年，我國(guó)的集成電路年產(chǎn)量終于達(dá)到1億塊。美國(guó)1968年達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)，日本在1970年達(dá)到，而中國(guó)自1965年生產(chǎn)出第一塊集成電路以來(lái)，經(jīng)過(guò)23年，才終于達(dá)到了這一標(biāo)準(zhǔn)。
所以在80年代，中國(guó)半導(dǎo)體不僅大幅落后于美國(guó)日本，也逐漸被韓國(guó)超過(guò)。
面對(duì)與發(fā)達(dá)國(guó)家的恐怖差距，橫跨十年的908、909工程宣告啟動(dòng)。
但實(shí)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(méi)有市場(chǎng)、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(lái)的技術(shù)，更談不上自主創(chuàng)新。
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曙光
時(shí)間來(lái)到1999年，北約入侵科索沃時(shí)，美國(guó)通過(guò)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(mén)多次緊急召開(kāi)會(huì)議討論：一旦和美國(guó)鬧掰，國(guó)家信息安全將會(huì)面臨怎樣的威脅？
隨后，《鼓勵(lì)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(tái)，光刻機(jī)被列入“863重大科技攻關(guān)計(jì)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(shí)代，國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)事業(yè)再次艱難起步。
此時(shí)，國(guó)際上光刻光源已經(jīng)被困在193nm長(zhǎng)達(dá)20年，最終臺(tái)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(shí)國(guó)內(nèi)剛剛啟動(dòng)193nm光刻機(jī)項(xiàng)目，落后國(guó)際水平20多年。
經(jīng)過(guò)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(lái)自國(guó)外，西方立刻實(shí)行了禁運(yùn)，導(dǎo)致無(wú)法量產(chǎn)。
2008年，“02專(zhuān)項(xiàng)”啟動(dòng)，繼續(xù)攻關(guān)，主攻高端光刻機(jī)技術(shù)，同時(shí)鑒于之前的教訓(xùn)，“02專(zhuān)項(xiàng)”的重點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，華卓精科成功研制出兩套雙工作臺(tái)樣機(jī)，成為繼阿斯麥之后，世界上第二家掌握這項(xiàng)技術(shù)的企業(yè)。
至此，國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)雖然還沒(méi)有完全走出困境，但是經(jīng)過(guò)20多年的艱難追趕，中國(guó)的光刻機(jī)乃至整個(gè)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(kāi)花結(jié)果。
就在形勢(shì)一片向好時(shí)，美國(guó)開(kāi)始了對(duì)中國(guó)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(shí)。
回顧中國(guó)光刻機(jī)過(guò)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?yàn)榉N種原因，國(guó)內(nèi)外的光刻機(jī)差距越拉越大，直到2000年后，面對(duì)斷供的威脅，以及與國(guó)外的恐怖差距，國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)再次開(kāi)始奮力追趕。
如今中國(guó)的芯片產(chǎn)業(yè)鏈與國(guó)外雖然仍有差距，但與之前不同的是，國(guó)家政策持續(xù)發(fā)力，資金支持到位，工程師隊(duì)伍不斷壯大，產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)也已今非昔比。
中國(guó)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(jiàn)。
參考文獻(xiàn)：
1.中國(guó)曾經(jīng)的光刻機(jī)研發(fā)與徐端頤，章正遠(yuǎn)
2.國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)五十年：星星之火，可以燎原？陳辰
3.中國(guó)芯酸往事：熬過(guò)多少苦難，才能實(shí)現(xiàn)追趕和超越？戴老板
4.中國(guó)科學(xué)院109廠階段（1958－1986年）之二，中國(guó)科學(xué)院微電子研究所
5.【中國(guó)科學(xué)報(bào)】為祖國(guó)繪制科技藍(lán)圖——中國(guó)科學(xué)院學(xué)部成立60周年特別報(bào)道之一，丁佳
6.GK—3型半自動(dòng)光刻機(jī)工作原理及性能分析，劉仲華
7.光刻機(jī)座談會(huì)在江蘇吳縣召開(kāi)，半導(dǎo)體設(shè)備
8.我國(guó)自行設(shè)計(jì)制造的 KG-3 型半自動(dòng)光刻機(jī)在滬通過(guò)鑒定，徐鑫培
9.光刻技術(shù)六十年，陳寶欽