2024年,一个美国网友在Quora上抛出一句让人摸不着头脑的问题:“没有美国的允许,中国咋敢私自研发DUV光刻板?”DUV光刻板,深紫外线光刻技术,芯片制造的“刻字机”,用193纳米的光源刻画电路,技术成熟,成本低廉,是全球芯片量产的支柱。
可美国网友这话里透出的意思,却好像中国连摸这技术都得先经过他们点头似的。几十年来,美国没少在科技上给中国使绊子,中国硬是把DUV光刻机从零做到能用,中国这条自立之路,到底藏着多少不为人知的故事?
被“卡脖子”后的觉醒2024年,有个美国网友跑到Quora上发了个问题,原文差不多是:“没有美国的允许,中国咋敢私自研发DUV光刻板?”言下之意,好像中国连搞点科技项目都得先去美国那儿递个申请,盖个章才行似的。
这种语气摆明了透着一股莫名其妙的优越感,仿佛全世界都得围着美国的规矩转。可事实是,科技发展这事儿,谁也没规定非得经过谁的同意,中国在这条路上走得稳稳当当,完全没必要看谁的脸色。

美国的科技遏制对中国来说,早就不是什么新鲜事儿,尤其是芯片领域,这事儿得从好几十年前说起。那时候,西方国家在芯片技术上确实遥遥领先,美国、日本、荷兰这些国家,把高端芯片制造的核心设备——光刻机——攥得死死的。
光刻机这东西,简单说就是芯片生产的“大脑”,没有它,芯片就是空谈。美国的策略特别直接,他们不光自己锁住技术不卖给中国,还拉着其他国家一起玩“封锁游戏”。
比如,日本有尼康和佳能,荷兰有ASML,这些都是光刻机领域的顶尖玩家,可在美国一声令下,他们的设备出口全都得听指挥。
2019年,美国正式把华为列入实体清单,顺带着把光刻机相关的技术出口也卡得严严实实。ASML本来跟中国有订单在谈,一台DUV光刻机都快装船了,结果美国一插手,交易直接黄了。

日本和荷兰这些公司虽然技术牛,但面对美国的压力,也只能硬着头皮执行禁令,没人敢冒着得罪美国的风险偷偷卖设备。
这波操作下来,中国算是彻底被“卡住了脖子”。芯片制造需要光刻机,光刻机买不到,生产线就得停摆,当时国内不少企业只能干瞪眼。
2010年代初,中国芯片进口额一年就超过2000亿美元,比石油还高,可见依赖有多严重。但这事儿也像一记警钟,敲醒了中国上下。靠别人送技术,那是靠不住的,指望西方松口更是天方夜谭。
从那时候起,国家开始把资源往自主研发上倾斜。2014年,国家集成电路产业投资基金成立,第一期就募了1387亿元,专门砸向芯片产业链。科研院所、企业全都动起来,光刻机的研发成了重中之重。

上海微电子装备公司(SMEE)扛起了国产光刻机的大旗,从基础光学系统到精密机械,步步推进。
到了2020年,国产DUV光刻机的原型机已经能跑起来了,虽然跟ASML的顶尖货还有差距,但起码迈出了关键一步。几年下来,供应链、技术链一点点补齐,DUV光刻机的突破成了自力更生的最好证明。
DUV光刻机到底是个啥?要说DUV光刻机是个啥,得从芯片制造的过程讲起。这玩意儿本质上是台高精度的“刻字机”,专门用来把电路图案刻到硅片上。它用的是193纳米的深紫外线光源,这种光通过一整套复杂的光学系统,把设计好的芯片蓝图投射到涂了光刻胶的硅片上。
光刻胶被光照过的地方会发生化学反应,留下图案痕迹,再经过蚀刻、沉积等步骤,芯片的线路就成型了。

193纳米这个波长听着挺玄乎,其实是氩氟激光器发出来的深紫外线,比更先进的EUV光刻机(用13.5纳米极紫外线)粗糙点,但好处是技术成熟,设备造起来没那么费劲。
DUV光刻机特别适合生产7纳米到28纳米的芯片,这些芯片不算最尖端,可却是电子产品里的“主力军”,像智能手机、汽车电子、服务器,哪样都离不开。
全球范围内,能造光刻机的国家真不多。荷兰的ASML是老大,市场份额一度占到80%以上,他们的DUV光刻机全球畅销,连美国自己的芯片厂都得排队买。日本的尼康和佳能也有份儿,虽然份额不如ASML,但技术底子不差。
中国这边,上海微电子是主力军,2002年公司刚成立时,只能造90纳米级别的光刻机,离DUV还差得远。可这些年进步飞快,到2023年,国产DUV光刻机已经能做到28纳米制程,离完全自主生产只差临门一脚。

台积电的分析师2024年公开提到,中国大陆在DUV光刻机上的技术瓶颈基本扫清,设备稳定性、良品率都在稳步提升。这不是空话,背后是几十年的技术积累。光刻机的核心部件,像光源系统、镜头组、工件台,每一块都得从零开始攻关。
上海微电子跟中科院光电所合作,花了十几年时间,才把193纳米光源的国产化搞定。相比之下,美国自己并不直接造光刻机,他们更依赖ASML的供货,眼看着中国在这块迎头赶上,难免有点坐不住。
DUV光刻机这东西,说白了就是量产芯片的“工作马”,中国一旦彻底掌握,全球芯片格局就得重新算账。
从“落后”到站稳脚跟中国科技的崛起不是一朝一夕就能完成的,回头看上世纪,那时候的情况确实不容乐观。20世纪50年代,新中国刚成立,工业基础几乎是零起点,技术储备更是稀薄。别说造芯片了,连基本的工业设备都得靠从苏联进口。

到了60年代,虽然有了些进步,但跟西方比,差距还是天上地下。芯片这东西,当时对中国来说完全是“洋玩意儿”,全靠从美国、日本这些国家买成品。70年代末改革开放后,情况才开始慢慢改观,但技术依赖的问题依然严重。
1980年代,中国开始意识到半导体的重要性,可那时候国内连一台像样的光刻机都没有,芯片制造完全是空白。西方国家趁着技术优势,把高端设备和高精尖技术牢牢锁在手里,中国想买都买不到,只能从低端做起。
这种落后局面一直持续到90年代,直到国家下决心要改变。1990年,国家启动了“908工程”,专门针对集成电路产业,投入资金开始建厂、搞研发。虽然起步艰难,但总算迈出了第一步。
2000年以后,“863计划”又加了一把火,把光刻机列为重点攻关项目。上海微电子装备公司那时候已经成立,开始从最基础的光刻机型号摸索。

2002年,他们造出了第一台90纳米的光刻机,虽然跟国际主流比还差得远,但好歹有了自己的设备。接下来的20年,研发脚步没停过。
2010年代,国家集成电路产业投资基金(大基金)成立,第一期就砸了1387亿元,专门扶持芯片产业链上下游。从材料到设备,再到制造工艺,每一块都在补课。到了2020年,国产DUV光刻机的原型机正式亮相,能做到28纳米制程。
反过来看美国,他们在尖端技术上确实还有领先的地方,比如EUV光刻机的研发和应用,可他们更习惯用霸权手段压人。2019年对华为的制裁,2020年对ASML的出口限制,都是这种套路。面对中国一步步追上来,他们的招数似乎越来越不管用了。
全世界都在看美国的笑话ASML的DUV光刻机卖不出去,荷兰的损失就得自己扛,美国的半导体企业也少不了跟着吃亏。

2021年,全球芯片短缺闹得沸沸扬扬,美国自己都得求着台积电、三星加班加点生产,连汽车厂都停产好几个月。反过来,中国这边没闲着,光刻机被卡住后,国产替代的步伐反而更快了。
2024年5月,塔斯社放出一条重磅消息:俄罗斯的第一台光刻机已经造出来了,正在紧锣密鼓地测试中。这事儿可不是随便说说,俄罗斯联邦工业和贸易部副部长瓦西里·什帕克(Vasily Shpak)亲自站出来确认,这台设备能干啥?它能生产350纳米工艺的芯片。
自从2014年克里米亚事件后,美国带头拉着盟友对俄罗斯实施制裁,高科技设备的进口渠道被掐得死死的,尤其是荷兰ASML这种光刻机巨头,直接断了供。
350纳米工艺听起来不算先进,毕竟现在全球芯片早就奔着7纳米、5纳米去了。可对俄罗斯来说,这台光刻机的意义不在于跟谁比尖端,而在于迈出了自主的第一步。这种工艺能造的芯片,用在军工设备、工业控制系统上完全够使,比如雷达、通信基站这些领域。

美国的霸道做法,慢慢让其他国家看透了它的套路。加拿大一家媒体就刊文讽刺,美国的制裁要是再细化下去,是不是连工厂的地皮、水泥,甚至工人的空气都要管。
这种夸张的说法,点出了美国政策的荒唐。欧洲国家也开始嘀咕,荷兰政府就曾公开抱怨,美国的出口管制让他们左右为难。

日本企业同样不爽,尼康的高管私下说过,美国的压力让他们丢了不少订单。其他国家看着中国顶住压力往前走,也多了几分摆脱依赖的底气,美国的霸权招数,渐渐成了全球眼里的笑话。
参考资料:[1]程小梅,尹春梅.专利视角看光刻机技术应用[J].中国科技信息,2024(19):42-44
