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首臺國產(chǎn)28納米工藝浸沒式光刻機(jī)有望交付

國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會（SEMI）公布的數(shù)據(jù)顯示，2020年全球半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的銷售達(dá)到了712億美元，較2019年的598億美元增加114億美元，同比增長19%。中國大陸市場的設(shè)備銷售額比上年增長39％，達(dá)到187.2億美元。由5G的普及和新冠肺炎疫情導(dǎo)致的居家辦公需求，半導(dǎo)體代工企業(yè)的投資旺盛。

我國在光刻機(jī)方面的技術(shù)積累和人才儲備相對不足，雖無法制造高端光刻機(jī)，但可以制造一些低、中端的光刻機(jī)。

2008年起，我國開始重視光刻機(jī)的研發(fā)。為推動我國集成電路制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國家決定實(shí)施科技重大專項(xiàng)“極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝”項(xiàng)目（又稱“02專項(xiàng)”）。在該項(xiàng)目下，我國研究團(tuán)隊(duì)一路攻堅(jiān)克難，國產(chǎn)首套90納米高端光刻機(jī)已經(jīng)研制成功。

2019年4月，武漢光電國家研究中心甘棕松團(tuán)隊(duì)通過2束激光，在自研的光刻膠上，突破光束衍射極限的限制，并使用遠(yuǎn)場光學(xué)的辦法，光刻出最小9納米線寬的線段。該成果一舉實(shí)現(xiàn)光刻機(jī)材料、軟件和零部件的三大國產(chǎn)化。

2020年6月，上海微電子設(shè)備有限公司透露將在2021—2022年交付首臺國產(chǎn)28納米工藝浸沒式光刻機(jī)。這意味著國產(chǎn)光刻機(jī)工藝從以前的90納米一舉突破到28納米。

雖然國產(chǎn)28納米光刻機(jī)與已面世的5納米頂尖制程存在較大差距，但常見的射頻芯片、藍(lán)牙芯片、功放芯片、路由器上的芯片、各種電器的驅(qū)動芯片等非核心邏輯芯片，仍采用28~90納米工藝。

在光刻工藝進(jìn)入28納米以下制程之后的較長一段時(shí)間里，16納米和14納米制程的成本一度高于28納米，與摩爾定律的運(yùn)行規(guī)律相反，這也使得28納米制程工藝極具性價(jià)比。在實(shí)際應(yīng)用中，28納米光刻機(jī)不僅能用來生產(chǎn)28納米芯片，更有望通過多重曝光的方式生產(chǎn)14納米、10納米、7納米芯片。盡管我國自主光刻機(jī)與外國先進(jìn)水平仍有不小代差，但未來可期。

2020年7月，中國科學(xué)院上海光機(jī)所在計(jì)算光刻技術(shù)研究中取得進(jìn)展。關(guān)鍵圖形篩選技術(shù)是決定光源掩膜優(yōu)化技術(shù)（SMO——主要計(jì)算光刻技術(shù)之一）速度與效果的關(guān)鍵技術(shù)。

中科院上海光機(jī)所信息光學(xué)與光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)室提出了一種SMO關(guān)鍵圖形篩選技術(shù)，并聯(lián)合中科院微電子所研究團(tuán)隊(duì)，利用國際主流商用計(jì)算光刻軟件進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明該技術(shù)優(yōu)于國際同類技術(shù)水平。

避免閉門造車式創(chuàng)新：全面發(fā)力實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)光刻機(jī)和半導(dǎo)體的突破

當(dāng)前，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正在發(fā)生以5G、物聯(lián)網(wǎng)為標(biāo)志的第三次大轉(zhuǎn)移，為我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)崛起提供了機(jī)遇。產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移疊加安全需求，半導(dǎo)體國產(chǎn)化趨勢明確。

我國電子行業(yè)仍大規(guī)模依賴美國技術(shù)，尤其是中上游對外依賴度高，半導(dǎo)體材料與設(shè)備國產(chǎn)化率平均不足20%。尤其是芯片、射頻器件和FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）等核心元器件，仍面臨著美國的大規(guī)模壟斷。

隨著摩爾定律逐漸無以為繼，通過快速技術(shù)升級提升半導(dǎo)體供應(yīng)能力的路線難以走通，全球?qū)Π雽?dǎo)體的需求卻隨著人工智能、5G等新一代技術(shù)加速部署，以及數(shù)據(jù)中心的擴(kuò)張而快速增長，半導(dǎo)體行業(yè)供需關(guān)系出現(xiàn)倒掛，未來半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的地位越發(fā)關(guān)鍵，對半導(dǎo)體的投資也將迎來黃金時(shí)刻。

此外，技術(shù)更迭的速度逐步加快，在對半導(dǎo)體加大投資的過程中，須對產(chǎn)業(yè)前景做好預(yù)判，防止出現(xiàn)半導(dǎo)體行業(yè)成果出現(xiàn)后賽道被拋棄的局面。

發(fā)揮體制優(yōu)勢，建立協(xié)同的投資和發(fā)展模式。我國擁有“集中力量辦大事”的體制優(yōu)勢，在市場經(jīng)濟(jì)條件下，也應(yīng)發(fā)揮社會資本的重要作用，堅(jiān)持國家資本和社會資本雙管齊下投資產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

相對于國家資本而言，社會資本對行業(yè)具有天然的親和性，更貼近行業(yè)現(xiàn)狀，對動向的洞悉更敏銳，也更容易實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。利用國家大基金等資本的帶動作用，引導(dǎo)社會資本深入半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，布局先進(jìn)技術(shù)，更能推動產(chǎn)業(yè)整體進(jìn)步。

對于光刻機(jī)等技術(shù)要求高、研發(fā)投入大的領(lǐng)域，可以由國家推動，仿照荷蘭ASML公司構(gòu)建產(chǎn)業(yè)同盟。即以最先進(jìn)的半導(dǎo)體技術(shù)為目標(biāo)，以實(shí)用為導(dǎo)向，拉攏最優(yōu)質(zhì)、對技術(shù)應(yīng)用最了解的客戶，與世界領(lǐng)先的供應(yīng)商合作，通過利益共同體的模式帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。這就要求我國在專注核心技術(shù)的前提下堅(jiān)持全球范圍內(nèi)的開放合作，通過對整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的開放合作降低技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用成本，促進(jìn)技術(shù)快速迭代升級。

堅(jiān)持人才托舉。我國半導(dǎo)體人才培養(yǎng)應(yīng)堅(jiān)持以人為本，參照世界半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)的人才從業(yè)模式，創(chuàng)造最適合、最能吸引人才的工作和生活環(huán)境，對中國籍、華裔和外國人才一視同仁，向歐洲、日本等國家和地區(qū)的人才敞開國門，鼓勵(lì)國內(nèi)外人才以各種形式投身我國半導(dǎo)體行業(yè)建設(shè)，發(fā)揮人才的溢出效應(yīng)。

對人才引進(jìn)不能只是刻板地引入，更要嘗試“外放”式人才引進(jìn)，只要人才為我所用，可通過海外研究基地等模式挖掘人才，并將國內(nèi)人才送至海外基地培養(yǎng)，堅(jiān)持引進(jìn)與培養(yǎng)“兩條腿走路”。

避免閉門造車式創(chuàng)新。日本尼康公司在與荷蘭ASML公司的競爭中失敗的一個(gè)重要原因，是尼康堅(jiān)持自產(chǎn)自研的發(fā)展模式；不論是光刻機(jī)中的零件，還是關(guān)鍵技術(shù)，尼康都希望通過自主研發(fā)獲得完全掌控。ASML則背靠荷蘭飛利浦，以歐洲精密機(jī)床和儀器為基礎(chǔ)，以美國先進(jìn)技術(shù)為核心，與臺積電等制造公司緊密合作，堅(jiān)持互利共贏、開放合作的發(fā)展模式。

在半導(dǎo)體這個(gè)對技術(shù)要求苛刻、資金需求巨大的行業(yè)內(nèi)，閉門造車式創(chuàng)新不僅成本過重，而且后繼乏力，更難以形成正向的產(chǎn)業(yè)循環(huán)，我國應(yīng)引以為戒。

《硬科技：大國競爭的前沿》，國務(wù)院發(fā)展研究中心國際技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所、西安市中科硬科技創(chuàng)新研究院著，中國人民大學(xué)出版社2021年10月。