从1947年美国贝尔实验室里诞生的点接触型的锗晶体管开始，芯片半导体产业迅猛发展，如今已精密到

　　中美贸易摩擦从2018年开始不断升级，影响全球，其中技术封锁和非法断供是美国一系列施压措施的武器之一，以打击国内一批高科技企业。首当其冲就是芯片半导体产业。

　　但前不久，IT之家报道了台积电因美国施压可能无法向华为稳定供货14nm芯片的消息，虽然还不确定结果，但不得不令人担忧。

　　根据美国《出口管理条例》的限制，产品涵盖硬件、软件等的美国技术含量超过25%，就会被要求禁止销售给中国。

　　这意味着若美国真的将“源自美国技术”的标准从25%下调至10%，那么14nm芯片的供货将受到限制。

　　作为台积电重要客户之一，华为将深受不利影响。更让人担忧的是，万一未来7nm、甚至5nm芯片供应也被限制，那华为无疑也将被扼住7寸。

　　IDM意思是芯片的设计、制造、封测都能做，有完整能力，像三星；Foundry的意思是只做代工，例如台积电；Fabless就是专注于芯片设计与销售，例如华为海思。

　　而纵观国际市场，能满足华为代工要求的，只有三星和台积电两家。三星本身和华为有着竞争关系，所以一直以来华为和台积电合作紧密。

　　并且最近市场还有传闻，台积电担心华为过度建立库存，因而减少华为7nm芯片的供货，重新分配产能。

　　而这一天很可能来得比想象中快，就像去年美国政府将华为列入实体清单，几天之后谷歌就暂停了安卓和其他服务对华为的支持。

　　还好华为意识到了这一点，IT之家之前也报道，华为正积极将14nm芯片订单转交给大陆芯片代工厂中芯国际。

　　中芯国际2019年已经成功实现第一代14纳米FinFET工艺量产。2020年1月14日，中芯南方厂投产国内首条14nm生产线nm技术已经进入客户导入阶段，这是一个令人振奋的消息。

　　对于目前十分关键的7nm工艺，中芯国际早在2017年就开始布局，并打算在今年年内进行风险试产。

　　但是，目前有一个问题横亘在面前：他们缺少一台7nm EUV光刻机。这是决定能否大规模量产7nm芯片的关键设备。

　　2018年末，就在接近7nm EUV光刻机向中芯国际交付的时间点上，ASML的元器件供应商Prodrive突遇火灾，工厂部分库存、生产线年的交货计划也被迫延迟。

　　然后，英国路透社称援引不具名的知情人士消息，美国政府从2018年开始就与荷兰官员至少进行了4轮会谈，企图阻止ASML向中国出售EUV光刻机。为此美国国务卿蓬佩奥甚至亲自游说荷兰政府。

　　这中间，还有荷兰当地媒体报道称ASML美国子公司的中国员工窃取ASML的技术并泄露给中国企业的事件。

　　不过好在，ASML方面都及时作出了澄清，他们表示媒体有关“延迟交货”的说法是存在错误的，所谓“中国间谍”窃取技术的事件也存在误读，ASML只是在几年前被硅谷的一小部分员工侵犯了知识产权，其中恰好部分涉案员工是中国人而已。

　　根据瓦圣纳协议，ASML出口EUV到中国，必须取得荷兰政府出口许可，但该出口许可在今年到期，所以ASML在到期前重新进行申请，目前正等待荷兰政府核准。

　　说到这里，可能有IT之家小伙伴仍然不清楚光刻机对于芯片行业的重要意义，它到底是什么？汐元利用这一节给大家科普一下。

　　我们经常听说，芯片是沙子做成的。没错。芯片制造第一步就是将沙子液态化，然后去除杂质，提取高纯度的硅。

　　晶圆需要进一步处理，包括在表面形成矽化合物、植入离子、化学气相沉积等各种操作，最后在晶圆表面覆盖光阻（一种光敏材料）。

　　然后，关键的操作来了，我们需要将芯片设计师设计的电路图写到很多层的光罩（掩膜）上，然后用光源透过光罩，像幻灯机一样把光罩上的电路图显影在晶圆表面。

　　接下来，还要对已经显影了电路图的晶圆进行蚀刻、物理气相沉积等操作，就是给晶圆表面的元件加入金属导线。

　　回到刚才说到的光刻环节。光刻光刻，是把光当作刀子一样在晶圆表面刻画电路图。所以，这里的光源，非常重要。

　　光源的精密程度，决定了写入晶圆的电路的精密程度，也就决定了芯片上的晶体管能做多小，这，也就和我们挂在嘴边的XX纳米工艺直接相关。

　　在此之前，行业里主流的光刻机使用的是DUV深紫外光源。深紫外光源就是波长短于300nm的紫外光线，主要使用的是KrF和ArF两个波段，他们制造40nm制程以下半导体已经比较吃力了。

　　但是科技厂商们发挥聪明才智，一直让DUV的支持延续到了10nm甚至7nm（也就是所谓的第一代7nm工艺），但是再往下，DUV就真Hold不住了，只能使用波长为13nm左右的EUV极紫外光线。

　　我们知道，工艺制程越小，技术挑战的难度就越高，当工艺制程小于10nm的时候，逼进物理极限，摩尔定律也面临失效，这种极限挑战下，需要投入的技术资源以及研发资金是不可想象的，全球其实没有多少家半导体企业能支撑。

　　而当今世界，唯一能够造出EUV极紫外光刻机的，就是ASML。所以它被人们誉为“摩尔定律的拯救者”。

　　可能有IT之家小伙伴会问：为什么只有ASML能造出EUV光刻机呢？这个EUV光刻机到底难在哪里？

　　上一节我们讲过，光刻这部分原理其实很简单，就是让光透过写有电路图的多层光罩，将电路图显影在晶圆上。

　　极紫外光源怎么产生？方法不止一种，ASML的办法是，用强烈的雷射光两次轰击“锡液滴”，就可以产生波长13.5nm的极紫外光。

　　变成的雷射光还要经过一段复杂的照明光学系统，目的是将雷射光整形成需要的样子，然后通过光罩来成像。

　　首先，如何让雷射准确击中锡液滴？而且是前脉冲和主脉冲能够击中锡液滴2次，同时每秒钟击50000次。怎么样，吓人吧。

　　再就是刚才说的，EUV光产生后，还需要经过复杂的光学系统，怎么样让光不被光学镜片吸收，保证转换效率？这需要极端强大的光学技术支持。

　　有数据说，每台EUV光刻机有超过10万个零件、3千条电线公里长的软管等零组件，最大重量达180公吨。

　　根据媒体报道，此前中芯国际订购的EUV光刻机是1.2亿欧元，相当于人民币9亿多元，而先进的EUV光刻机可以达到1.5亿美元，约合人民币10亿元！这比美国第四代战斗机F35的价格还贵！

　　虽然这么贵，但想买EUV光刻机还不止是钱的问题，关键是它的产量极低，ASML一年也就能生产十几到二十台EUV光刻机，全球那么多半导体企业，争破头皮也不一定买得到。

　　简单来说，其实早期的光刻机制造并不复杂，最早是日本的尼康和佳能进入这个领域，但后来让美国的Perkin Elmer和GCA公司捷足先登。

　　不过他们很给力，第二年就和蔡司合作改进光学系统，1986年就推出了自家很棒的第二代产品PAS-2500。

　　到了八十年代末，GCA衰亡，Perkin Elmer卖身给美国另一家巨头光刻机SVG。但后来，SVG发展也不行了，在2000年被ASML收购，ASML在这次收购中获得了关键的反射技术。

　　90年代末21世纪初，行业需要超越193nm的解决方案，这实际上是ASML和尼康的决战。ASML在2002年接受台积电提出的浸入式193nm的技术方案，光源也就是DUV深紫外光。

　　于是ASML从此逐渐超越尼康，成为光刻机领域的霸主。后来英特尔离开了尼康，转身投向ASML阵营。

　　至于EUV光刻机，其实最早是英特尔牵头搞的，还联合很多公司以及实验室成立了一个专门研究EUV的组织，其中就包括ASML。

　　2012年，英特尔、三星和台积电分别以41亿、5.03亿、8.38亿欧元入股ASML，因为要打造EUV光刻机，耗资巨大。

　　当然，英特尔、三星和台积电也没吃亏，后来事实证明，他们不仅享有EUV光刻机的优先供货权，并且由于ASML股价暴涨，在后来出售或减持ASML股份时，这三巨头都获利颇丰。

　　这个积淀有两个途径，一个是自身研发投入，另一个是并购，例如前面说的，收购SVG获得了关键的反射技术，还有收购美国光学技术供应商Cymer得到了光源技术，收购蔡司半导体公司24.9%的股权，并与之共同研发最顶尖的光学技术。

　　ASML有一项独特的规定，就是要想获得光刻机的优先供货权，必须入股自己，这样就等于将半导体巨头们绑定成利益共同体，无论是资金还是技术资源，都有保证。

　　其实，ASML光刻机设备90%的零部件都依赖外购，正是因为和众多技术供应商形成利益共同体的关系，ASML才能整合最顶尖的资源来办大事。

　　本文开头对当前局势的分析，相信IT之家小伙伴们也很清楚，对于中国来说，只有自己掌握了核心科技，才能不被外界掣肘。

　　中国对光刻机的研究起步并不晚，大概在上世纪70年代，早期的型号主要是接触式光刻机。所谓接触式光刻机，也就是光罩贴在晶圆上的。中科院1445所在1977年研制出了一台接触式光刻机，比美国晚了二十年左右。

　　1985年，机电部45所研制出了第一台分步投影式光刻机，而美国在1978年研制出这种光刻机，当时使用的是436nm G线年代的时候，国内光刻机在技术上和国外其实相差还不远，大概相当于国外80年代中期的水平。

　　不过要知道，光刻机这种东西，工艺（即采用光源的波长）每向前进一个台阶，制造的难度、需要的资金，都是指数级增长的，越往后越难搞。

　　2000年开始，我国开始启动研究193nm ArF光刻机的项目。正如前文所说，那个时候ASML已经正在研究EUV光刻机了。

　　2002年，光刻机被列入国家863重大科技攻关计划，由科技部和上海市共同推动成立上海微电子装备有限公司来承担。

　　上海微电子基本上也代表了目前国产光刻机的最高水平。经过十多年的发展，目前其自主研发的600系列光刻机可以实现90nm制程工艺芯片的量产，使用的还是193nm ArF光源。

　　。不过，国际上其他国家也基本没有量产157nm及以下光刻机的，从这个角度看，国产光刻机和除ASML之外的国际水准也并未落后多少。目前上海微电子还在研究为65nm制程芯片服务的光刻机，什么时候能够做出来，还不好说。

　　例如2019年4月，武汉光电国家研究中心的甘棕松团队成功研发出9nm工艺光刻机，这个就还是实验室里取得的成果，使用的也不是ASML的那一套方案。

　　再例如2018年11月，中国科学院光电技术研究所“超分辨光刻装备研制”项目通过验收，实现了22nm的分辨率，引起媒体一阵沸腾。

　　只有一个制程节点一个制程节点地去攻破，积淀技术。想要追赶国际领先的水平，只有付出更多的精力，投入更多的资源。光刻机，当然至关重要，

　　同时，这个行业进化节奏之快，对于科研人员来说，也没有太多成绩上的激励，必须十年甚至几十年如一日地沉下心来去做。