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封鎖、逆境、曙光:國產光刻機的艱難往事
2022/10/18 19:52:05瀏覽97|回應0|推薦0



2018年,大洋彼岸的一則禁令,讓國人感受到了一小顆晶片的力量。


光刻機也逐漸成為熱詞,網上關於光刻機的討論鋪天蓋地。


面對今天的困境,人們可能很難想像,中國不僅曾經獨立研發出光刻機,把與美國的差距縮短到只有7年,而且還是在國外對我們封鎖禁運的情況下完成的。


今天,我們還能做到嗎?



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1


開局


新中國成立之初,百廢待興,全國科研人員加起來不過5萬人,難以滿足建設需要。


為了擺脫困境,1956年國家成立科學規劃小組,集中600多位科學家,開始編制《十二年科學技術發展規劃》。


這是新中國成立以來第一個科技規劃,提出了57項重大科學技術任務、616個中心問題,規劃初步完成時,資料多達600萬字。


但是這麼多重點,主要應該抓哪些呢?


最終四個國際上發展很快,而我國還處於空白的領域,成為了最重要、最緊急的“四大緊急措施”,其中之一,便是半導體。


1961 年,美國GCA 公司制造出了第一臺接觸式光刻機。


關於我國最早的光刻機,有一種說法是1966年,中國科學院微電子研究所的前身——109廠與上海光學儀器廠協作,研製成功我國第一臺65型接觸式光刻機。


新中國對半導體的重視並不算晚,但發展過程卻充滿艱辛。


一方面是我們本身底子就薄,另一方面是美國主導的“巴統”,對華實行封鎖禁運,中國拿不到任何國外的技術資料。


比如清華大學的徐端頤團隊,成立之初多達數百人,有技術超群的鉗工、搞精密機械加工的師傅,還有搞電腦控制的技術工人,但是沒有一個人懂光刻機,徐端頤團隊研製新設備,全部圖紙都要自己設計,全部零部件都是自己加工製造,一切從零開始,邊幹邊學。


外部的封鎖,再加上種種波折,中國光刻機研發落後在所難免。


70年代初,美日等國分別研製出接近式光刻機,而國內卻一直停留在接觸式光刻機。




1977年,江蘇吳縣舉行了全國性的光刻機座談會,明確要改進光刻設備,儘快趕超世界先進水準。於是清華大學精密儀器系、中電科45所等先後投入研製更先進的光刻機。




進入80年代後,國產光刻機研發捷報頻傳。


1980年,清華大學徐端頤團隊經過沒日沒夜的攻關,終於研製出分佈式投影光刻機。




1985年,中電科45所研製出的分步式投影光刻機,通過電子部技術鑒定:達到美國GCA在1978年推出的4800DSW光刻機水準。


至此,中美光刻機技術差距不過7年。日後將稱霸光刻機領域的阿斯麥,此時才剛剛誕生。


雖然基礎薄弱、一切從零開始,但是在無數先輩的日夜努力之下,中國光刻機還是贏得了一個比較好的起點。


真正尷尬的是,雖然有了國產光刻機,但是科研成果不代表批量化生產的能力,產業化一直停滯不前。


1977年7月,人民大會堂舉行的科教工作者座談會上,半導體靈魂人物王守武直言:“全國共有600多家半導體生產工廠,其一年生產的積體電路總量,只等於日本一家大型工廠月產量的十分之一。”


2


逆境


改革開放之後,全國興起了引進外國設備的熱潮,半導體產業開始受到猛烈的外部衝擊。


1980年,無錫的江南無線電器材廠(724廠)引進日本東芝的電視機積體電路5微米全套產線,這是國內第一次從國外引進積體電路生產線,短短幾年,廠裏的晶片產量就達到了3000萬塊,742廠一躍成為我國產能最大的積體電路生產廠。


儘管742廠的技術引進大獲成功,但從整體來看,晶片產業出現了重複引進和過於分散的問題。


在擴大對外開放的背景下,“造不如買”的思潮迅速蔓延全國。33家單位不同程度地引進各種積體電路生產設備,累計投資約13億元。


然而引進的設備大多是落後淘汰的二手貨,最終只有少數幾條產線建成使用。


而且當年的一份研究報告指出,引進過程中,大量引進硬體,而忽視了技術和管理,同時科研與生產結合不緊密,經費不足也是重要原因。


因此原本構想的“引進、消化、吸收、創新”方針沒有得到全面貫徹,而是一而再、再而三地引進。


到1988年,我國的積體電路年產量終於達到1億塊。美國1968年達到這一標準,日本在1970年達到,而中國自1965年生產出第一塊積體電路以來,經過23年,才終於達到了這一標準。


所以在80年代,中國半導體不僅大幅落後於美國日本,也逐漸被韓國超過。


面對與發達國家的恐怖差距,橫跨十年的908、909工程宣告啟動。


但實際效果卻與預期相差甚遠,晶片行業的發展一日千里,而沒有市場、資金和人才的支撐,結果要麼引進即落後,要麼吃不透引進來的技術,更談不上自主創新。


3


曙光


時間來到1999年,北約入侵科索沃時,美國通過電子信息戰癱瘓了南聯盟幾乎所有網路系統。


為此有關部門多次緊急召開會議討論:一旦和美國鬧掰,國家資訊安全將會面臨怎樣的威脅?


隨後,《鼓勵軟體產業和積體電路產業發展的若干政策》出臺,光刻機被列入“863重大科技攻關計畫”。


在政策的大力支持下,晶片行業進入了海歸創業和民企崛起的時代,國產光刻機事業再次艱難起步。


此時,國際上光刻光源已經被困在193nm長達20年,最終臺積電在2002年提出了浸入式光刻方案,阿斯麥也憑此擊敗尼康,成為新一代光刻機霸主。


而此時國內剛剛啟動193nm光刻機專案,落後國際水準20多年。


經過5年的艱苦追趕,終於在2007年,上海微電子宣佈研製出90nm光刻機。但是由於元器件大部分來自國外,西方立刻實行了禁運,導致無法量產。


2008年,“02專項”啟動,繼續攻關,主攻高端光刻機技術,同時鑒於之前的教訓,“02專項”的重點,還有提升材料和工藝等產業配套能力。


2016 年,上海微電子90nm光刻機實現量產,華卓精科成功研製出兩套雙工作臺樣機,成為繼阿斯麥之後,世界上第二家掌握這項技術的企業。


至此,國產光刻機雖然還沒有完全走出困境,但是經過20多年的艱難追趕,中國的光刻機乃至整個晶片產業,在吸取了之前的發展教訓後,總算逐漸開花結果。


就在形勢一片向好時,美國開始了對中國晶片產業的圍堵,十幾年前的擔憂最終成為了現實。


回顧中國光刻機過去60年間的發展,前20年,在科研人員夜以繼日的攻關下,中美光刻機差距被縮短到了7年,中間十幾年,因為種種原因,國內外的光刻機差距越拉越大,直到2000年後,面對斷供的威脅,以及與國外的恐怖差距,國產光刻機再次開始奮力追趕。


如今中國的晶片產業鏈與國外雖然仍有差距,但與之前不同的是,國家政策持續發力,資金支持到位,工程師隊伍不斷壯大,產業鏈的各個環節也已今非昔比。


中國晶片產業鏈,已經擁有了走向成功的眾多因素。


好了,本期內容就到這裏了,有什麼感興趣的話題歡迎留言,我們下期見。


參考文獻:



1.中國曾經的光刻機研發與徐端頤,章正遠


2.國產光刻機五十年:星星之火,可以燎原?陳辰


3.中國芯酸往事:熬過多少苦難,才能實現追趕和超越?戴老闆


4.中國科學院109廠階段(1958-1986年)之二,中國科學院微電子研究所


5.【中國科學報】為祖國繪製科技藍圖——中國科學院學部成立60周年特別報導之一,丁佳


6.GK—3型半自動光刻機工作原理及性能分析,劉仲華


7.光刻機座談會在江蘇吳縣召開,半導體設備


8.我國自行設計製造的 KG-3 型半自動光刻機在滬通過鑒定,徐鑫培


9.光刻技術六十年,陳寶欽
( 時事評論政治 )
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引用
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