cpu——被誉为人类造物的巅峰。
当然,这个说法可能并没有经过准确的科学论证,但是也能从中看到芯片制造确实是最顶尖,科技含量最高的产业之一。
以新冠病毒为代表的病毒,其整体尺寸一般在300nm。
Intel长期被人嘲讽”已经落后“的工艺制程为14nm。
而最先进的手机芯片甚至已经到了3nm。
虽然相比生物体来说,芯片的复杂性相对较低,但是想做到细菌,病毒等生物体的同等尺寸也是绝不容易的。
……
谈及芯片制造就离不开“光刻机”——这个人类尖端科技的集大成者。
1956年,我国第一只晶体三极管诞生,自此与发达国家一样,中国也进入半导体新纪元。此时距离贝尔实验室研发的世界上第一只点接触三极管已经过去了9年。
195年我国第一枚锗晶体管试制成功。
1961年我国第一个集成电路研制课题组成立。
1962年我国第一代硅平面晶体管问世。
1965年,我国第一块集成电路在北京、石家庄和上海等地相继问世。其中包括中国科学院半导体研究所、河北半导体研究所(简称13所)、BJ市无线电技术研究所(简称沙河器件所)等。
1977年,中国恢复高考制度,中国年轻人被压抑10年的悸动与渴望得到释放,而正是在这一年,我国最早的光刻机GK3型半自动光刻机诞生,这是一台接触式光刻机。
当时的美国在20世纪50年代就已经拥有了接触式光刻机,期间相差了二十几年,并且在一年之后,GCA又推出真正现代意义的自动化步进式光刻机(Stepper),分辨率比投影式高5倍达到1微米。
此时的光刻机巨头ASML还没有出现,RB的尼康和佳能已于60年代末开始进入这个领域。
之后一年,改革开放,也就是197年,1445所在GK3的基础上开发了GK4,把加工圆片直径从50毫米提高到75毫米,自动化程度有所提高,但还是没有摆脱接触式光刻机。
同一年,中国科学院半导体所开始研制JK1型半自动接近式光刻机,并在191年研制成功两台样机。
192年科学院109厂的KHA751光刻机,这些光刻机在当时的水平均不低,最保守估计跟当时最先进的canon相比最多也就不到4年,而且从jkg系列至今仍再销售的情况来看,都具有不错的使用价值。
195年,机电部45所研制出了分步光刻机样机,通过电子部技术鉴定,认为达到美国400DSW的水平。
按照这个时间节点算,中国在分步光刻机上与国外的差距不超过7年(美国是197年)。
五十年代开了个好头,到六七十年代的时候,中国大陆的电子工业、半导体工业仅次于美国,领先于韩、台、日。
1979年上海元件五厂和无线电十四厂甚至成功仿制英特尔公司1974年推出的00CPU,比德国仿制成功还早一年。
一切都向着美好的方向发展,老一辈革命者和建造者奉献自己的青春,造就了中国的半导体产业,很多资料显示,当时中国的半导体产业虽然没有超越当时世界最先水平,但是差距并不大。
更重要的是,打造了从单晶制备、设备制造、集成电路制造的全产业链,基本不依赖国外进口,也就是说,中国以一国的供应链去追赶整个西方发达国家联盟的供应链。
要知道,当时英特尔也是用的RB的光刻机。
……
被丢失的0年代:
然而0年代来了。
194年,实属平常也不平常的一年,有一些东西开始悄然发生改变。脱下朴素的衣着,年轻人开始穿喇叭裤跳霹雳舞,理发店永远排满人,那是个以梦为马的年代。
同年,苹果发布了营销史上最伟大的电视广告《194
还是这一年尼康已经和GCA平起平坐,各享三成市占率。Ultratech占约一成,Eaton、P&E、佳能、日立等剩下几家每家都不到5%。
就是这一年,日后的光刻机市场的绝对霸主ASML诞生了。
0年代底,中国开始奉行的“造不如买”的政策,一大批企业纷纷以“贸工技”为指导思想。产业抛却独立自主,自力更生的指导方针,盲目对外开放。
没有顶层设计,中国的集成电路在科研,教育以及产业方面出现了脱节,中国独立的科研和产业体系被摧毁,研发方面是单打独斗,科研成果转化成产品的微乎其微。
产业在硬件上沦为组装厂,为外资企业提供廉价劳动力;在软件上围绕国外制定的技术标准和技术体系马首是瞻,软件工程师转变为廉价的码农。
极其少数坚持独立自主路线的企业,在买办和外资的夹缝中求生存。
眼看他起朱楼,眼看他楼塌了,中国半导体在五十年代到七十年代创造的盛景成了泡沫。
覆巢之下无完卵,此时的光刻机产业又能好到哪里去?
虽然后续一直在跟进研发,但大环境的落后加上本来就与世界先进企业有差距,纵使中国在各个时间点上都有代表性成果,却终究没有在高端光刻机领域留下痕迹。
……
千禧年的醒悟:
九十年代,光刻光源已被卡在193纳米无法进步长达20年,科学家和产业界一直在探讨超越193纳米的方案。
当然这个难点最后在2002年被台积电所攻破。
此时的中国才刚刚开始启动193纳米ArF光刻机项目,足足落后ASML20多年。
这时候ASML已经开始EUV光刻机的研发工作,并于2010年研发出第一台EUV原型机,由三星、台积电、英特尔共同入股推动研发。
这时候的半导体产业突然活了过来,2000年之后,中国芯片进入了海归创业和民企崛起的时代:
中星微的邓中翰于1999年回国,中芯的张汝京于2000年回国,展讯的武平和陈大同于2001年回国,芯原的戴伟民于2002年回国,兆易的朱一明于2004年回国,他们带着丰富的经验和珍贵的火种,跳进了中国半导体行业的历史进程之中。
2002年,上海微电子装备有限公司承担了“十五”光刻机攻关项目,中电科45所把此前从事分步投影光刻机的团队迁到了上海,参与这个项目。
至2016年,上海微电子已经量产90纳米、110纳米和20纳米三种光刻机,其中性能最好的是90nm光刻机。目前,我国从事集成电路前道制造用光刻机的生产厂商只有上海微电子(SMEE)和中国电科(CETC)旗下的电科装备。
到这个节点,国际上已经放弃了157纳米的光源,除ASML掌握了EUV光源技术之外,其他各家使用的都是193纳米ArF光源,中国在这点上与除ASML之外的“外国”是同步的。
总结来说,中国光刻机研制起于70年代后期,初期型号为接触式或接近式光刻机,5年完成第一台分步光刻机,此后技术一直在推进,各个时间点均有代表性成果,并未出现所谓完全放弃研发的情况,但也并没有多大的起色。
……
不知有多少人会可惜曾经失去的0,90年代……