研发光刻机有多难进（研发光刻机有多难进去）

ASML是唯一能制造极紫外光刻机的厂商，高端芯片制造到底有多难？

近几年来，中国科技行业遭到国外的严重打压，尤其是电子芯片成为我国半导体领域最突出的短板，生产芯片最重要的设备是光刻机，世界上先进的光刻机主要由荷兰一家名为阿斯麦（ASML）的公司制造，市场占有率超过80%，而其中最先进的极紫外光刻机（EUV光刻），全世界只有ASML一家公司能制造。

ASML

ASML虽然是一家荷兰的公司，但是出口光刻机受到西方国家的严格控制，ASML的大股东包括美国因特尔、台湾积体电路制造（台积电）、韩国的三星、荷兰皇家飞利浦电子公司等等，其中因特尔占有股份大约为15%，台积电大约5%。

ASML的股份结构相当复杂，国际上众多大公司参股，使得ASML形成一个庞大的利益共同体，但是ASML受到《瓦森纳协定》的约束，中国也是被该协定限制的国家之一，一些敏感的设备和技术无法出口到中国。

光刻机是当今世界科技领域的集大成者，是人类当前科技的巅峰产物，ASML之所以能制造最先进的光刻机，也是因为特殊的股权结构，使得ASML能汇集当前各项前沿科技，整合各种零部件。

一台光刻机重达几十吨，包含十多万个零部件，每台机器从下单到交付要21个月，单价格超过1亿美元，即便这样买家还是排着长队，数据显示，ASML在2017年交付了12台光刻机，2018年18台，2019年26台，预计2020年达到35台。

电子芯片

第一台电子计算机诞生于1946年，位于美国的宾夕法尼亚大学，当时研究人员使用了18000个电子管，1万多个电阻和电容，6000多个开关，总重量30多吨，启动时功率高达150千瓦，运算能力为每秒5000次。

每秒5000次的计算能力，还远远比不上现在几块钱的掌上计算器，人类科技之所以有这么大的进步，就是因为有了芯片的发明，而芯片的发明者是美国人杰克·基尔比，他在2000年因此获得诺贝尔奖。

杰克·基尔比1947年毕业于美国伊利诺斯大学，然后就职于德州仪器，担任研发工程师，期间产生了一个天才的想法——把所有的元器件弄到一块材料上，并相互连接成电路。

杰克·基尔比很快付诸实践，并开始构思这个电路，然后以硅作为材料，制造出了人类第一个芯片，他把自己的想法告诉公司后，受到了公司的高度重视，次年，杰克·基尔就申请了专利。

利用杰克·基尔比发明的芯片，我们就可以把一台几十吨的计算机“装进”一个指甲盖大小的体积内，而且运算速度大幅提高，功耗大幅降低。

光刻机原理

光刻机的基本原理并不是机密，但其中的零部件不是谁都能制造的，以至于外国人对我们说“即便把光刻机的所有图纸给你们，你们也造不出来光刻机。”

制造芯片首先需要用到的材料就是高纯度硅，然后把硅切片得到晶圆，接下来就是高精度的晶圆加工，也是光刻机中的核心技术。

我们首先在晶圆上涂一层特殊的材料，该材料在光线的照射下会融化蒸发，于是我们使用绘制好图案的透光模板，经过特殊激光照射后，就能在晶圆表层的材料上刻出图案，然后用蚀刻机刻蚀晶圆，分化学刻蚀和电解刻蚀（比如用等离子体冲刷等等），而没有涂感光材料的部分将保留下来。

经过刻蚀后，晶圆表面就留下了很多凹槽，我们向其中选择性地掺入磷等元素，就能形成N型半导体；掺入硼等元素，就能形成P型半导体；掺入铜等元素，就相当于导线；三者按照一定的空间结构结合，就形成了PN结（PN结可以理解为一个开关），大量PN结按照一定方式进行组合，就能完成相应的数学运算。

实际当中，一块芯片的结构是三维的，在一层光刻和蚀刻完成后，需要清洗干净，然后再光刻和刻蚀下一层，这样一直叠加十几二十层，形成了立体的芯片，也就是这么一张小小的芯片，里面包含了数十亿、甚至上百亿个晶体管（晶体管包括二极管、三极管等等），比如华为麒麟990的晶体管数达到了103亿。

ASML生产的EUV光刻机，每小时能雕刻100多块晶圆，每块晶圆又能分割成许多个块芯片。

光刻机的关键技术

物镜制造技术

光刻机的原理并不难，但是要生产其中的零件并不容易，其中最昂贵且最复杂的零件就是投影物镜，由于芯片光刻的尺寸只有几纳米，所以对投影物镜的误差要求极高，一张直径30厘米的物镜，要求起伏误差不超过0.3纳米，相当于地球这么大的球体，要求表面凹凸不能超过10cm。

这样的精度要求，全世界只有德国的蔡司公司能制造，连日本尼康、佳能这样的透镜大厂也做不出来，更不用说中国的公司了。

光源技术

另外，光刻机中的光源也是一项难以攻克的技术难关，对于深紫外光（DUV）刻，使用的光源波长是193nm，这是光刻机中的一个技术分水岭，芯片发展曾经在193纳米光源停滞了十多年的时间，后来浸没技术缩短波长（原理是在表面镀上一层薄薄的水膜，利用光的折射现象，可以缩短光的波长），加上各项技术的改进，最终193nm光源可以把芯片制程推进到28nm，这也是深紫外光刻的极限。

极紫外光刻（EUV）使用波长更短的激光（13.5nm），相对于深紫外光刻，需要重新研发刻蚀材料、光刻胶、刻蚀工艺等等，对精度的要求进一步提高，目前只有荷兰ASML一家公司能制造极紫外光刻机。

而且西方国家对我国的技术打压是非常狠的，比如2009年的时候，中国上海微电子研发出90纳米的光刻机，在2010年西方国家就解除了90纳米以上的光刻机对中国出口的限制，2015年又解除了65纳米光刻机对中国出口的限制，让中国的光刻机技术发展完全失去市场。

在这样的情况下，中国芯片产业的发展举步维艰，光刻机包含的关键技术太多，一时半会我们是绕不过去的；其实中国并不缺乏人才，只不过人才要用到什么领域，需要政策引导才行，想到中国天眼FAST在2018年的一次网上招聘，年薪10万难觅驻地科研人才，让人感慨不已。

造光刻机比原子弹更难？为何荷兰有人说：图纸给我们也造不出来？

我没研究过芯片生产工艺，但了解过晒字工艺，理论上来讲是相同的，个人认为解决了高倍放大镜和高倍微缩镜就攻克了50％困难，剩下的50％就是制造工艺的精度问题了，其实想解决工艺差重点在于电机精控，可以采用双级或许多级来缩小工艺误差。

荷兰人这么说是有道理的，图纸只是把光刻机的结构和尺寸告诉你，内部的各个零部件不是有图纸就能自己制造出来的，就像现在的华为手机，美国断供芯片后我们只能用自己的，不过手机性能要回到过去了，为了解决这个问题就要进口荷兰的光刻机，理所当然更难。

之前说航空发动机是工业皇冠，中国人绝对造不出来，现在太行已经普遍装配，涡扇15也初步成功，所以没有什么是不可能的，中国有人有钱，又不是什么未知领域的黑科技，都是成熟技术，只是加工工艺的问题，只要舍得投入，良品率低些就低些，总会造出来的。这么给你说吧，给你图纸你都造不出来。

第一，零件精度，光刻机是纳米级别的机器，它所需的零件需要高精密度，误差很小，中国为啥好多零件要从外国买，包括发动机，大部分原因就是零件精度不够，你拆卸了，就是造不出来，第二，装配，几万个零件你怎么装，只要其中一两个装不好，那最终误差可就大多了，这不是你装高达，你高达都装不好。第三，技术，其中用到好几百种专利，有些技术中国都没有，你怎么造。这还是最普通的，你真正造起来问题很大的。

我觉得光刻机难度主要是涉及的国际大厂太多，再加上美国对中国的技术封锁中国想要独立制造光刻机涉及的领域太多所以这不是一年两年能做出来的，最起码得等到其他领域都发展到一定得能力才能咱们自己制造。所以只是时间问题。

这个怎么说呢，从工艺角度绝对是高精度的光刻机更难，但技术都是不断改进来的，花5年十年以中国的精神并非不可实现，原子弹这个从政治角度，从实现角度更难，世界那么多国家能造原子弹的也没多少，这种武器谁不想造？但事实是很多国家偷偷搞了几十年依然搞不出来，更别说氢弹了，作为如今的中国来说，光刻机更难，因为它需要更多产业链的支持，如果全产业链都成熟，造光刻机对中国来说那还不跟玩一样。

光刻机难，从专业人才，设计，材料，工艺，各方面我国都缺。原子弹氢弹那时候我国有一大批高级尖端人才，可以说各个都是世界级人才天才，才把原子弹这些搞出来的，现在我国没这方面人才以及技术。

阿斯麦其实只是一家组装厂，光刻机是世界上最精密的机器，其需要瞬间的精确移动和停止，移动精度误差不大于2纳米，才能造出7纳米制程的cpu芯片，5纳米芯片的移动过程误差不超过1.5纳米。好比两家在飞机跑道上起飞的飞机，一家飞机上伸出一把刀，另一家飞机上伸出一粒米，需要在这粒米上刻一个A字。另外，聚焦激光的光束斑的直径要正好5纳米，控制软件也要纳米级的要求精度。你怎么玩？阿斯麦的各个零部件汇聚了全球各个国家最顶级的技术产品，有镜头、极紫外光激光、超精密机床、精密控制软件等，这些技术是全人类几百年不断累积的智慧结晶，若中国能评一国之力获得突破，那中国在这些领域将同时登顶世界技术之最。

要知道自身有几斤几两，高端科技那么好搞不至于很多领域被掐脖子，人家赚大头我们只是赚点代工费。汽车发动机相比较芯片来说，肯定是芯片难度大一点，目前为止国产发动机哪个是自主研发的！这个不是吹出来的，有些东西即使可以仿造只是形似，内在的东西差的太远了，不然很多人喜欢买进口的或者代购呢。

可口可乐的配方一直是公开的，为什么这么多年，都没有人可以做到和它一样的味道？还有路虎，以前路虎还没有卖给印度塔塔公司的时候，用美国的发动机，德国的变速箱和软件，基本没有什么大问题，卖个塔塔公司以后，德国仅仅是不给它供软件，其他配件都没有改变，路虎就上了315。

原子弹只要造出来能引爆它就行，没有标准，也不需要考虑市场能不能接受，但这个问题肯定说的不是普通的光刻机，这里说的是世界最先进的光刻机。原子弹如果像考试，代表着高分，考出高分有很多种原因的，甚至抄袭都有可能，但顶级光刻机就代表着你不光要考高分，而且还要保持第一名，这个不是你能抄袭到的。

准确的说原子弹是刚需，光刻机不是，你真的以为荷兰人是外星人？只有他们才能制造最牛逼的光刻机？这是商业因素驱动的，就像美国人的因特尔，不是别的国家做不了，是没必要，如果光刻机牵扯到国家命运，你还会天真的以为地球上只有荷兰人才能掌握这个尖端技术吗？先不说别的国家，美国第一个就能搞出来这玩意。

光刻机不是靠荷兰一家之力造出来的，它是世界（特别是西方阵营）最尖端科技的集大成者，其汇集了多个发达国家的多项尖端技术。以此看得出美国是多么的深谋远虑，它主导了高科技产业在同盟国中分工合作，控制了世界上最发达最先进最尖端的科技，根根需要，一些技术只在它们之间分享，但非同一阵营绝对被排斥。

航空发动机技术也与此类似。世界上最发达的美欧大洋洲等国家（如美英法意澳加日韩瑞丹荷挪新等国）均属它们同一阵营。可想而知，我们要突破它们的技术壁垒有多难！我们应当与时俱进，放弃不结盟过时陈旧思维，多结交朋友，结成盟友，集思广益，合作攻关，共同战斗！

科学技术一直在进步，光刻机虽然我们起步晚，并不是说我们就不能攻克了。困难是困难，难道困难就不做了吗？举国之力，一个领域一个领域的突破，我相信国家的能力，我也相信中国人自古以来的聪明和能力，现在这个时刻才是关键，让国家让国民清醒，什么才是国家发展的最重要因素，不是一天靠炒房地产，不是靠一天做明星梦，而是靠科技靠知识，靠的是不向老天低头的骨气。中国自古不缺人才。

原子弹是研发集成，光刻机是成果集成。难度前者最大，没有现成实物，基本所有都要从理论到实物，各种验证，从无到有，再集成，再优化，再验证。后者难度在优化整合上。攻城不怕坚，攻书莫畏难。科学有险阻，苦战能过关。我们现在各方面条件比刚建国时不知好多少倍，更何况我国已经有了能生产14纳米的光刻机。我坚信我国的科学家和能工巧匠们一定能攻坚克难，再创奇迹！

光刻机到底有多难以生产？

光刻机很难生产的，这个东西对我们来说是一个技术难关，或者说技术壁垒，我们没有这样的技术，就算有精度也不够。不能达到现在实际生产需要的这个要求，这东西真正生产出来不是靠一家厂商可以搞定的。

一台真正高端的光刻机，不要说现在还在实验阶段的，两纳米的这种，就是5纳米7纳米的这种机子，基本上国外只有有限的几家厂商可以生产。他们可以生产并不是说技术都是他们自己的，而是说他们与世界上其他很多尖端科技公司，上千家公司存在这方面的技术往来，就是每一个公司他负责一部分的精密零件，然后只有少数的世界上的这几个公司，他们具备这样较为完整的产品供应。然后自己具备关键的这个组装技术，有一些主要的框架技术核心技术，在他们自己这经过这样的整合，他们才能制造出一台真正可以投入生产的光刻机。

而国外对于这个东西是很保守的，就是统一态度，你要是想制造芯片可以我们给你代工，我们可以帮你生产，你给钱就行了。但是你想要光刻机不可以，你给多少钱也不能卖给你，就是不卖。这不是钱的问题，这东西在市场上是有市无价的，不要说10亿了，你就是出更多的钱也没有厂商敢卖给你，这不单纯是商业公司的问题，这是涉及到国家与国家之间技术壁垒的问题。

这东西很重要，因为你平常所使用的智能设备，手机智能手环电脑包括电视，它里面都会有芯片，有些芯片有些芯片是我们能自己制造的。但是真正高端的芯片，我们现在还是没有这个机子这是我们现在已经逐渐具备的设计的能力，我们能研发出来了，但是我们不能量产，没有真正高端的芯片还得靠国外的企业代工。但现在人家封锁你，人家不给你代工，这事情就很麻烦了，我们未来肯定是要集中资源和力量攻关这些技术的，但这个确实不是短期内可以搞定的。

光刻机是什么？造一台有多难？

光刻机是制造集成电路中非常重要的设备，特别是现在市面上大部分的芯片都是属于电子芯片，当电子芯片的工艺小于一定的尺寸的时候，就必须依靠光刻机在制作芯片，也就是说如果没有光刻机就没有办法制造出顶级的芯片，比如市面上7nm芯片、5nm芯片等都不可能造出。而芯片在生活中是非常重要的，比如电脑、手机等电子产品都少不了。

光刻机的制造难度

光刻机制造难度之大可以用荷兰ASML公司的一句话来表示，对方表示就算把光刻机的图纸拿出来，我们也制造不出光刻机。且不说对方是不是小看了中国制造，从侧面也反映出了光刻机的制作难度之大。因为现在还没有一个国家可以独立的制造出顶级的光刻机，就算是现在行业领先的ASML公司制造出来的光刻机，也是 *** 了十几个国家的顶尖技术。

一台小小的光刻机上面就有十几万的小零件，而且为了让光刻机可以领先，所有的零部件都是采用了全世界最领先的技术，所以说光刻机从插头、配件等都是选用了其他国家的顶尖技术，这相当于全世界的技术融合在一起才可以制造出顶级的光刻机，而且ASML公司背后有台积电、三星以及英特尔这样顶尖的企业投资支持，也是花了几十年的时间才有今天的成绩。

ASML光刻机

荷兰的ASML光刻机基本上都是供不应求，中国也一直想要购买，但是现在还没有收到货。ASML的光刻机基本上都是内部消化了，毕竟台积电、三星以及英特尔本来就是芯片大户，台积电能够在芯片代工领域有今天的成绩，跟手上有这么多的光刻机也有很大的关系。

光刻机技术很难吗，为何只有极少国家掌握了该技术？

光刻机的技术的确很难，哪怕放眼世界上的发达国家当中，也就是荷兰和日本两大国家拥有光刻机，并且大多数顶尖的技术都是被荷兰asml公司给掌握垄断的，这一家公司 *** 了很多欧美国家的技术，也有了时间的沉淀，所以才成为了世界上光刻机的王牌，并不是一朝一夕就可以做到的，我国还是需要很长的路要走。

我们都知道，这几年我国的科技和经济发展的非常迅速，一跃而起成为了世界第二大经济体，并且在不少科技领域都取得了很大的成就，比如说5G，高铁技术等，但是同样也有不少技术依然掌控在发达国家手中，一些顶端的科技还是被美日欧垄断，今天要说的光刻机也是我国科学技术上面的一大难题，目前世界上光刻机只有荷兰和日本两个国家研发了出来。

那么我国现在经济如此强大，为何还研发不出光刻机，是因为光刻机真的研发出来吗，说得对，光刻机的技术难度的确不是一般的国家可以短时间做到的，我国虽然目前科研水平增长的很快，但是比起一些老牌发达国家来说，不少领域方面还是有一定差距的，毕竟我国才发展了这么短的时间，论沉淀也不如其他的国家，目前世界上大多数顶尖光刻机技术掌握在了荷兰手中，也就是asml公司。

这一家公司几乎聚齐了世界上大部分欧美国家的先进技术，所以通过了时间的沉淀积累，才成为了世界上最大的光刻机供应商，目前美国为了遏制我们，就禁止荷兰对我国出口光刻机，所以想要研发出这样的光刻机，并不是短时间内可以做到的，目前我国研发的光刻机依然还是精度不算高的那种，所以说我国还有很长的路需要走。

光刻机到底有多难制造？可能比原子弹还稀有，全世界仅两国掌握

我们都知道，自从华为在5G技术上占得了先机，美国就一直采取各种措施限制和针对华为，甚至直接采取干扰措施。此前，华为消费者业务CE0余承东表示，因为美国对华为实施的芯片制裁已经开始生效，作为华为芯片供应商的台积电，在此后将会终止与华为的合作，华为手机使用的高端芯片在失去供应商以后，过不了多久，华为手机就会出现无芯片可用的情况。

此消息一出，大家一方面因为美国的制裁感到愤怒，另一方面，则是非常惊讶，同时还感到了无法理解，现在的 科技 水平已经这么高了，华为更是国内的优秀企业，为什么芯片还得靠别人，而自己却没有能力造呢？很遗憾，但是事实就是如此，高端芯片，不但华为现在还造不出来，国内也很少有企业的制造水平能达到这种地步，最关键的原因就是，我国在半导体领域的技术还不够高，还没有达到那个高度，所以没有条件建造出精度更高光刻机，而如果没有光刻机的话，就完全没有办法造出符合条件的高端芯片。

其实理由也很简单，就一条，因为关键技术太难掌握造不出来，之前有过这么一句话，是评价光刻机的，他说，以我国目前的技术水平来说，我们造的出各种新式导弹，但是却造不出光刻机，所以说，光刻机的稀有程度比原子弹都高。这样的评价可以说是相当中肯的，现在世界上，有9个国家已经可以自行建造原子弹了，而且原子弹的数量还不少，可是完全掌握了高精度光刻机技术的，现在也就只有两个国家，日本和荷兰，差距非常明显。

所以，光刻机的技术难点到底在哪里呢？其中一个关键原因是，要想完成光刻机制造，这个国家的科学水平一定要非常高，而且底蕴深厚，积累足，不仅如此，想完成光刻机的建造，光靠自己是不可能的，其中要用到的很多东西，都必须从国外买。还有一个原因，研发时耗费的资金会非常多，可以说是天文数字。对于中国而言，钱都不是阻碍我们发展光刻机的原因，可是因为中国发展时间不足，所以对该行业不是很了解，熟悉程度也低，别说建造了，研制的时候究竟该从哪里开始，我们刚开始都是一头雾水。想要成功破解光刻机难度是非常大的，在中国看来，难度更是上升了一个档次，让我们在这个方面寸步难行的原因，除开客观条件的影响，还有一道壁垒横在我们面前，那就是西方国家依然还在对中国实行技术封锁，我们当初本来想从国外先引进光刻机，然后再自己进行研制的，所以就和荷兰商议了相关的细节，双方都已经决定交易了，可是美国横插一脚，百般阻拦，荷兰也没有勇气得罪美国，因为美国的再三施压，和中国的光刻机贸易计划只能一拖再拖。

这件事情发生于数十年以前，到了今天，在努力这么久以后，我国对于光刻机的研究又进行到了什么程度呢？根据官方给出的数据我们可以看出，现在来说，数据还不是特别理想，因为我们拥有的光刻机，它的制程是90纳米，而依然处于研制阶段的光刻机，制程缩短到了28纳米的样子，看样子的确是进步颗很多，但是需要注意的是，荷兰的光刻机制程可以达到5纳米至7纳米，我们可以非常直观的感受到，和真正意义上的高精度光刻机相比，我国在这方面还有很长的路要走，所以，华为现在完全没有办法自行制造华为手机需要的高端芯片，用华为的麒麟1020芯片为例，它的制程为最小的5纳米，国内的技术水平完全赶不上。

其实关于这件事情，我们只需要牢记一点就行，那就是，光刻机具有非常关键的意义，如果能拥有它，就代表着我国的科学技术水平又有了新突破，美国的芯片制裁带来的严重危机也在警醒着所有中国人，要是再关键的高新领域发展不起来的话，就相当于把命脉交到了别人手上，别人随时都可以在这方面拿捏你，这样的情况，会让中国在未来陷入困境。如果想彻底不再受制于人，中国必须在这些高新领域继续发展，继续保持全速前进的状态，加大马力，争取在短时间内提高自己的水平

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