【專題 | 「光刻機」光刻技術_ASML光刻機_國產光刻機_EUV光刻機】

近年來，我國的科學技術在不斷迎來突破。在發展的同時，在一些技術的發展方面仍然處于劣勢，這些技術都需要進行更多的研發投入，進而促進行業的良性發展。

指甲蓋大小的芯片，密布千萬電線，紋絲不亂，需要極端精準的照相機——光刻機。光刻機精度，決定了芯片的上限。高精度光刻機產自ASML、尼康和佳能三家;頂級光刻機由ASML壟斷。

光刻機需要解決精密度問題

光刻機的研制技術難點主要是解決精密度問題，光刻的原理就像在米粒大小的面積上，雕刻納米級大小的文字，其難度可想而知，所以這需要持續的研發和技術攻關。此外，我國光刻機的研發還面臨資金和人才的調整。研發光刻機這種高精尖設備投入大、投資回報時間長，民營企業出于發展目的，很少會主動投入光刻機的研發，所以這需要國家進行投資和組織，從國外發展來看，英特爾、臺積電、三星為推進光刻機的研發，都是持續投入巨資，比如三星以38億歐元購買ASML23%的股份支持其EUV光刻機的研發，可以說是不計成本，也由此奠定了他們在光刻機領域的地位。

光刻機跟照相機差不多，它的底片，是涂滿光敏膠的硅片。電路圖案經光刻機，縮微投射到底片，蝕刻掉一部分膠，露出硅面做化學處理。制造芯片，要重復幾十遍這個過程。位于光刻機中心的鏡頭，由20多塊鍋底大的鏡片串聯組成。鏡片得高純度透光材料+高質量拋光。SMEE光刻機使用的鏡片，得數萬美元一塊。ASML的鏡片是蔡司技術打底。鏡片材質做到均勻，需幾十年到上百年技術積淀。

“同樣一個鏡片，不同工人去磨，光潔度相差十倍。”SMEE總經理賀榮明說，他在德國看到，拋光鏡片的工人，祖孫三代在同一家公司的同一個職位。另外，光刻機需要體積小，但功率高而穩定的光源。ASML的頂尖光刻機，使用波長短的極紫外光，光學系統極復雜。

3萬個機械件都要可靠

ASML作為世界工業體系的積累結晶，每一個零件每一項技術都是最頂尖的，他的鏡片來自德國蔡司，每一塊都不能有絲毫偏差，這是數十年的技術積淀，其光源來自美國極紫外光龍頭cymer公司(已被ASML收購)，這家公司是euv領域的領頭羊，在機器組裝方面選擇了三星和臺灣代工，所有方面ASML都在選用最好的東西，這是國內無法比擬的。

有頂級的鏡頭和光源，沒極致的機械精度，也是白搭。光刻機里有兩個同步運動的工件臺，一個載底片，一個載膠片。兩者需始終同步，誤差在2納米以下。兩個工作臺由靜到動，加速度跟導彈發射差不多。賀榮明說：“相當于兩架大飛機從起飛到降落，始終齊頭并進。一架飛機上伸出一把刀，在另一架飛機的米粒上刻字，不能刻壞了。”

而且，溫濕度和空氣壓力變化會影響對焦。“機器內部溫度的變化要控制在千分之五度，得有合適的冷卻方法，精準的測溫傳感器。”相關業內人員表示。SMEE最好的光刻機，包含13個分系統，3萬個機械件，200多個傳感器，每一個都要穩定。像歐洲冠軍杯決賽，任何一個人發揮失常就要輸球。

圖紙不是關鍵，光刻機需要高端人才

2002年SMEE成立，是中國政府為了填補光刻機空白而立項。賀榮明去德國考察時，有工程師告訴他：“給你們全套圖紙，也做不出來。”賀榮明幾年后理解了這句話。并不是說圖紙不重要，賀榮明說，如何將系統的誤差分配到子系統，設計有高下之分。但頂級光刻機也需要細節上的技術潔癖。“一根光纖，一行軟件編碼，一個小動作，如果不兢兢業業做好，整個系統就不優秀。”業內人員表示。

“發展光刻機，需要高素質的人群。所以我們做來做去，做最多的是培養人，改變人。”賀榮明說，這需要他們用五十年一百年的長遠眼光去做事情，而不是期望幾個月解決問題。光刻領域本來就屬于極其小眾的高端技術領域，因為長期缺乏光刻設備，這樣的人才和專業也就更加稀缺，即使有朝一日買來了先進的光刻機，有多少人能熟練掌握也是一大難題。

資金方面也是目前制約我國光刻機發展的主要原因，近兩年雖然國家清楚的認識到了半導體對一個行業對一個國家的重要性，并且大力投入資金，扶持了一大批企業，這些資金也只能解一時之急，光刻機龍頭企業ASML每年在光刻機上面的投入是以百億人民幣為單位，這是目前我國半導體企業達不到的。

資金方面的投入是限制光刻機發展的重要原因。現在的半導體行業已經在進行大力投資和企業扶持。但是和國外的光刻機研發投入相比，我國的半導體投入仍然不足。

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