光刻机为何在我国是个难题

光刻机是芯片制造最为重要的设备之一。目前，ASML垄断了全世界的高端光刻机。中国一直以来都想掌握光刻机技术，但是上海微电子经过17年的努力，才造出90nm的光刻机，这已经十分不容易了，这可是0的突破。那么为什么光刻机这么难造呢？

首先，光刻机分为光刻机分为前道光刻机、后道光刻机等。前道光刻机就是大家熟知的ASML的光刻机，用于芯片制造。后道光刻机主要用于芯片封装，上微目前在后道光刻机上已经达到了全球主流技术水准，而前道光刻机，也就是大家所熟悉的ASML光刻机，这才是难度最高的光刻机。

2002年，上海微电子装备公司总经理贺荣明去德国考察时，有工程师告诉他：“给你们全套图纸，也做不出来。”

贺荣明几年后理解了这句话。光刻机，被称为现代光学工业之花，其制造难度之大，堪称人类智慧集大成的产物。

光刻机跟照相机差不多，它的底片，是涂满光敏胶的硅片。电路图案经光刻机，缩微投射到底片，蚀刻掉一部分胶，露出硅面做化学处理。制造芯片，要重复几十遍这个过程。

位于光刻机中心的镜头，由20多块锅底大的镜片串联组成。镜片得高纯度透光材料+高质量抛光。SMEE光刻机使用的镜片，得数万美元一块。ASML的镜片是蔡司技术打底。镜片材质做到均匀，需几十年到上百年技术积淀。

“同样一个镜片，不同工人去磨，光洁度相差十倍。”SMEE总经理贺荣明说，贺荣明在德国看到，抛光镜片的工人，祖孙三代在同一家公司的同一个职位。

除此之外，光刻机需要体积小，但功率高而稳定的光源。ASML的顶尖光刻机，使用波长短的极紫外光，光学系统极复杂。有顶级的镜头和光源，没极致的机械精度，也是白搭。光刻机里有两个同步运动的工件台，一个载底片，一个载胶片。两者需始终同步，误差在2纳米以下。两个工作台由静到动，加速度跟导弹发射差不多。

SMEE最好的光刻机，包含13个分系统，3万个机械件，200多个传感器，每一个都要稳定。这些上微都很难达到。

除此之外，英特尔、三星、台积电等半导体巨头都会给予ASML资金还要技术支持，像有一年，英特尔、台积电、三星等彼此竞争的三大巨头，竟联袂投资ASML41亿、8.38亿、5.03亿欧元。

如今，ASML研发经费倍增到每年十三亿欧元的规模。多出的一倍，ASML自己出一半，三大半导体巨头合出另一半。

而技术支持，现任台积电研发副总、世界微影技术权威林本坚，在当时力排众议，认为将市面既有的193nm微影透过水折射，效果可较当时被期待接棒的157nm为佳。

ASML也迅速呼应台积电，一年后，推出世界第一台以水为介质的浸润式微影实验样机。该技术大受欢迎，迅速成为业界主流，日本的Nikon与佳能投入巨资研发的157nm微影技术，竟从此被搁置。自此Nikon与佳能再也无法与ASML在高端光刻机上竞争。

另外，ASML还有很多研发伙伴，包括荷兰的大学、欧洲研究机构。比如ASML和比利时校际微电子研究中心（IMEC）关系很密切。这样IMEC可以用很低的价格，拿到ASML最新的机台；而ASML也可以借此提前了解下一代晶片技术的需求，形成了一个良好的合作循环。

这些都是上海微电子所不具备的，先不提国外对我们的技术封锁，就目前我们也无法将设备做到如此精细，而且我们的大学研究机构在半导体领域也偏薄弱，无法提供有效的技术支持。

不过上微也一直在努力探索，不断寻求突破，上微如今也快要掌握45nm光刻机技术，希望上微可以坚持不懈，再获突破。