长春光机所光刻机进展（长光所光刻机研发）
长春光机所光刻机进展（长光所光刻机研发）
据统计资料显示，2020全年我国半导体芯片产业各项细分领域的设备、材料等， 累计进口数量达到了5341亿个，总价值超过了3500亿美元，约合人民币2.4万亿，这相当于制造500艘辽宁号航母的价值 。
很显然，我国是名副其实的全球第一大半导体芯片消费市场。然而，可恨的是，美国作为芯片产业出口大国， 一边在赚着我们的钱，一边还利用基础技术专利优势，对华为等中企实施高精尖芯片断供 ，妄图以此来遏制我国高新技术的发展。
为了摆脱芯片“卡脖子”，国内芯片市场决定自主制造，并制定了于2025年实现70%芯片自给率的目标，与此同时，国家也推出了各项关于半导体产业的扶持政策，比如减免税收、激赏创新等等。
在自主造芯的浪潮下，国产芯片近两年取得了突飞猛进的发展，中低端芯片的产能、良品率都得到了大幅提升。遗憾的是， 我们的高端芯片制程突破之路却因为EUV设备的缺失而陷入了瓶颈。
众所周知，EUV光刻机是高端芯片制造不可或缺的核心设备，极为精密复杂，全球能生产的只有荷兰光刻巨头ASML。但其产线上含有超过20%的美技术配件，在美国的干预下，ASML始终无法对华出口EUV设备。
也正是由于这个原因，中科院、清北高校等科研机构顶着外界不看好的声音，毅然决然地对光刻核心技术展开了自研，并取得了不俗的成果。
没想到的是， 目睹国产光刻产业的不断崛起，ASML再也坐不住了，为了防止国产化高端光刻机落地之后冲击到其市场地位、不被排除在国内市场之外，ASML在大陆市场展开了一系列的布局。
据悉，ASML近两年在国内市场不仅扩大研究所的规模、广招华人光刻工程师，而且还在多地设立办事处，大量密集的申请光刻专利。 ASML过去十几年也不过只申请了约2000项专利，但这两年时间里却足足申请了约3000项 。更重要的是，ASML方面还宣布要进驻美国市场。
这意味着ASML在我们这里申请的光刻专利极有可能会被老美利用，从而卡住国产光刻机的脖子。要知道，“专利”这个词正是美通信巨头高通所发明的，有专利在手，高通常年都在向下游客户收取着大量的专利费，而且还多次使用拒绝授权的方式，逼迫下游手机厂商不得不采购它的芯片。
如今的光刻专利似乎如出一辙。这或许就是ASML构筑光刻壁垒的主要原因 ，其目的是防止我们在光刻领域摆脱对其的依赖。
但ASML显然还是低估了我们突破EUV垄断的决心，近日，国内光刻市场传出好消息，在业内人士看来，这基本意味着ASML的计划要落空了。
公开资料显示，中科院、四川大学科研团队、长春光机所接连发布了三项关键性的光刻专利，涉及到了光刻技术的应用、光刻设备的制造、以及光刻技术的创新。
首先，中科院发布了极紫外光源技术专利。
光源作为EUV的核心技术之一，实现了光源技术自主，基本就意味着EUV的研发完成了一半。 如今中科院不仅打破了光源技术的垄断，而且还拿到了相应的专利，这意味着ASML的专利壁垒已被彻底打开了缺口 。
其次，四川大学科研团队发布了光源系统专利 。这套光源系统专利可适用于DUV、EUV等中高端光刻设备，能够保证设备稳定高效的产生13.5nm光源。
另外，长春光机所发布了双波长激光专利。
传统硅基芯片在5nm/3nm工艺制程上已经逼近了物理极限， 而若想更进一步，要么更换原材料，要么就是在传统设备上进行升级。 长春光机所发布的这项双波长激光专利，能够解决激光器无法同时运作的弊端，从而实现芯片工艺的再次升级。就连ASML现阶段也未掌握该技术。
凭借着这三项关键性的光刻专利，国产光刻机落地之时，我们将有十足的底气与ASML进行专利交叉授权使用，从而彻底避免卡脖子问题。
在科研机构的技术支持下，国产光刻机已开启了加速模式，除了以上专利之外，国产光刻企业也取得了巨大的进步。
上海微电子自研的高端封测光刻设备已步入商用阶段，其核心技术配件几乎全部来自国产供应商，分别是 提供激光器产品的北京科益虹源 、 提供物镜系统的北京国望光学 科技 、 提供曝光光学系统的长春国科 、 提供双工件台系统的华卓精科 、 提供浸没系统浙江启尔机电技术 。
值得强调的是， 富士康青岛封测晶圆厂一口气向上海微电子采购了46台国产高端封测光刻机。 另外，根据此前多次传出的消息可知，上海微电子自研的可媲美DUV的浸没式光刻机将于明年正式落地。
这足以看出国内光刻市场蕴藏的潜力，不管是技术配件供应商，设备整合制造商，或者是下游客户群体等等，都在很大程度上优化着国内光刻市场环境。由此可见，我们突破EUV设备的垄断只是时间问题，正如王传福所说，再*的设备也是人造的，而非神造的。
回顾国产 科技 的崛起历程，几乎每一项重大技术的突破都是踩着海外的严密封锁走过来的，老美为了遏制我国高 科技 的发展，在数十年前就与其他41个国家签署了《瓦森纳协定》，主要内容就是禁止一切*设备技术对华出口，就连EUV设备也在近两年被纳入协定之中。
但结果显而易见，就像比尔盖茨所发出的警告那样：对华为实施技术封锁、断供，只会加快他们实现自给自足的步伐，而到头来受到损失的只会是以出口为主的美半导体市场。
我国能生产光刻机。只是在技术水平上与国外*进的有差距。
不过我们一直没放弃努力，现在已经有望缩小差距了。再坚持一下，黎明前的黑暗就会过去。
光刻机是芯片生产的关键设备之一。
芯片生产，需要用到几个最关键的设备：分别是光刻机、刻蚀机、清洗机、等离子注入机。我们都能生产。刻蚀机已经达到世界最*水平。清洗设备和等离子注入也堪用。现在差的就是高精度的光刻机。
光刻机有什么用呢？下面通俗说一下光刻机在芯片生产中的作用。
下面把芯片生产比喻成木匠雕花，可以方便普通人理解。（二者主要是精度差别，材质差别。木匠雕花精度到毫米即可，芯片要到纳米。木匠用木头雕刻，芯片用硅的晶圆雕刻）

芯片生产：
第一步：设计。芯片设计公司进行设计，最后出图。这就像木匠雕花，先由设计师画图。
第二步：备料。芯片的主料是圆晶，就是硅，当然还要用些辅助材料。木匠买来木料等。
第三步：放样。这时要用到光刻机了。要用光刻机把设计好的图纸画到圆晶上。这里要求精度必须和设计精度匹配。如果这一步做不了，后面就只能干瞪眼了。木匠也要放样，根据图纸，在木料上把要雕刻的图样描画好。。
第四步：施工。这时刻蚀机上场。有等离子刻蚀或者化学刻蚀可选。刻蚀时按图施工。这就好比木匠师傅按画好的图案雕刻，使用凿子，刻刀是一样的。施工中要注意保持环境卫生。
第五步：清洗。其实是和施工混合在一起的，边施工边清洗。这就好比木匠雕刻时用毛刷，或者用嘴巴吹木屑。只是芯片要求的清洗超级严格。
第四、第五步要重复多次，具体情况视加工芯片的复杂情况而定。
第六步：封装。施工完毕后要保持住施工成果，隔绝一切可能的伤害，芯片封装要求也很高，要用到离子注入等设备。木匠这环节简单。施工完毕后，现场都清理干净了，弄点清漆把作品保护好。
如果不能用高精度的光刻机放样，是生产不出来高水平的芯片的。光刻机在制造流程中要使用多次，包括最后的封装环节也要用。
下面说说光刻机的市场状况：
现在高等级的光刻机世界上有美国、荷兰、日本三个国家5个公司能生产。分别是荷兰的ASML、日本的Nikon、日本的cannon、美国的ultratech以及我国的上海微电子（SMEE）。
这五家里面，荷兰的ASML一家独大，完全垄断了高精度光刻机。
目前还在追赶的，只有中国，其他几家都放弃了。因为难度太大。
目前ASML的技术是10nm，马上是7nm。
上海微电子的技术是90nm。
我们能买到的*设备的技术是中芯国际即将投产的生产线1

好消息是2017年，长春光机所承担的国家科技重大专项项目“极紫外光刻关键技术研究”顺利通过验收，这标志着国产22-32 nm设备就要出来了。我们离ASML又近了一步。
长春光机所EUV光刻机此次进展是国产光刻机光源的突破性进展，技术水平领先世界。
众所周知，EUV光刻机是目前制造高端芯片所需要的最关键设备，只有荷兰的ASML公司能生产，这也是我国科技方面卡脖子的关键技术之一。
我国目标是要在2025年实现芯片自给率70%，要想实现这个目标，在高端EUV光刻机上实现突破是关键。
长春光机所EUV光刻机此次进展无疑给高端EUV光刻机的研究工作打了一剂强心针。
长春光机所科研成果：
2015年，研究所研制出*台红宝石激光器、第一台大型电影经纬仪等多种先进设备仪器，创造了十几项“*”。
先后参与了包括“两弹一星”、“载人航天工程”等多项国家重大工程项目，先后组建和援建了西安光机所、上海光机所、成都光电所、长春光机学院等10余家科研机构、大专院校和企业单位。
完成了一批国家重大任务，取得了以“神舟五号”、“神舟六号”有效载荷等为代表的一批重大科研成果。
成为中国航天光学遥感与测绘设备、机载光电平台及新一代航空遥感设备和靶场大型光测装备的主要研究、生产基地，在光电对抗、地基空间探测等领域具有影响力。
2016年11月11日，由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所承担的国家重大科研装备研制项目“大型高精度衍射光栅刻划系统的研制”通过验收，并制造出世界*面积中阶梯光栅。
这标志着我国大面积高精度光栅制造中的相关技术达到国际领先水平。
不仅打破了我国在该领域受制于人的局面，而且能帮助我国光谱仪器产业改变低端化现状，提升拓展国际市场的能力。
; 在新能源飞速发展和产品智能化的大背景下，高科技进入蓬勃发展阶段，所有高科技产品最不可或缺的核心部件就是芯片了。作为以智能手机为主要业务的
华为
，对芯片的需求量更是巨大。
大家都知道生产芯片最重要的器械就是
光刻机
，但由于受到来自
漂亮国
的制约，“实体清单”规则被修改后，
ASML
因为生产光刻机的技术有一部分来自于漂亮国，受此影响，连带着芯片代工厂也无法为华为公司提供芯片代工服务。
华为现在*进的芯片是采用台积电5nm工艺制作的
麒麟9000芯片
，但随着“限制令”的制约，
麒麟9000
芯片的库存正在一天一天减少，在无法获得5G芯片的情况下，华为只能采用
高通
的4G芯片，没有
5G
芯片的支持，华为的5G手机只能当成4G来用，也因此，华为的手机业务受到了重创。
事实上，不仅是华为，我国其他高科技企业现在都处于“缺芯”状态。如果要解决“缺芯”难题，首先我们就要解决光刻机的自产自研问题。
中科院
立功了
为了实现我国高端光刻机的国产化，中科院长光所、上光所联合光电研究院在2009年，启动了“高NA浸没光学系统关键技术研究”，进行高端光刻机的攻坚。该项目于2017年在长春国科精密验收，曝光光学系统研发核心的骨干人员也在同年间转入长春国科精密继续钻研光刻机技术难题。
在此之后，国望光学引入
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
，以及
上海光学精密机械研究所
推动国产光刻机核心部件生产。在2016年，国望光学研发出90nm节点的ArF投影光刻机曝光光学系统，之后将继续向28nm节点ArF浸没式光刻曝光学系统研发进攻。
长春国科经济在2018年也传来好消息，攻克了高NA浸没光学系统的关键技术研究。这也是我国实现完全拥有自主知识产权的高端光刻机曝光光学系统的标志。这些成就的达成都离不开中科院的技术支持，可以说中科院立了大功了。
为什么要花费那么大的精力去研发曝光光学系统呢?这对光刻机的制造很重要吗?这我们就要从光刻机的工作原理说起了。光刻机又叫掩模对准曝光机，它的工作原理简单地说类似于照片冲印的技术。
光刻的过程就是在制作好的硅圆晶表面涂上一层光刻胶，然后通过紫外线或深紫外线透过
掩膜
版，把上面的精细图形通过光线的曝光印制到硅片上，在
光刻胶
的覆盖下，这些被光线照射到的部分会被腐蚀掉，而没有被照射到的部分就会被保留下来，形成我们所需要的电路结构。所以曝光系统可以说是光刻机的核心组成之一。
国产光刻机正式传来好消息
根据国望光学在发出的公示，
投影光刻机曝光光学系统将应用于28nm芯片的批量生产当中。
在这之前，我国只能制造出用于90nm制程的光刻机，但随着这两项技术的突破，我国对于28nm光刻机制程实现了突破性的进展。
28nm芯片有着比90nm芯片更加优越的性能，用途也更加广泛，尤其是对于新能源产业，如新能源汽车或者智能家居产业填补了对于28nm芯片缺失的空缺。
此外，根据媒体消息，上海微电子也做出披露，在2021到2022年将会交付出第一台28nm工艺的国产沉浸式光刻机。这表明我国完全能实现28nm芯片自由。拥有完整的知识产权和自主产业链，就无畏海外市场在芯片上对我们“卡脖子”了。
虽然28nm芯片已经能满足大部分的生产需求，但是对于华为这些手机厂商和其他一些国产芯片来说，28nm的精度还是不够用的，接下来我国的下一步目标便是进行5nm制程光刻机的攻克，手机对于芯片的精度要求要更高，所以目前我国还是不能停下研发的脚步。
虽然目前我国还没研发出5nm制程的光刻机，但已经可以制造出5nm制程的刻蚀机了，这对于我国芯片发展也是一个鼓励性的好消息。
成果是喜人的，但如果拿来与世界上*进的7nm制程光刻机比的话还是远远不够的，国产化光刻机的道路还要走很远。
长春中科院在光刻机技术上面获得巨大突破，目前来说芯片制造仍然是我们的卡脖子问题，其实短时间内难以突破完成自主，这也是事实，目前来说整个芯片制造生产相关技术，我们自己的国产化不到50%，也就是说目前半导体领域产业链，我们还是非常依赖进口技术设备。
很多人都说芯片这个最主要的问题在光刻机，这个其实也没有错，但是也是并不完全对，光刻机是半导体芯片领域的最重要的环节之一，我们目前来说芯片领域的问题其实并不只是卡在光刻机技术上面，很多人都认为我们把光刻机技术攻克了，我们就可以完全实现自主化，这个说法有点草率了。
光刻机是我们众多难题里面的一个，其实其他的难题还在努力解决，不说其他就说硅片平面打磨技术我们都还是靠进口设备，这些只是被光刻机技术难题掩盖了而已，绝大多数人根本不知道这些，不过光刻机技术的确是我们目前最头疼的问题，也是最想要快速解决的问题，光刻机技术的难点在于四大方面。
第一方面就是光源系统，第二方面就是光学镜头系统，第三点就是双工平台系统，第四就是EDA系统，这四个只要有一个做不好，那么基本上就是达不到想要的成果，荷兰阿麦斯光刻机之所以能独霸，原因就在于它的十万个零件有欧美日韩等几十个国家共同提供，也就是说几乎是世界上科技最发达国家都加入了进去，并不是单独一个国家的水平。
我们国家之所以短时间难以突破，原因还是在于我们一个跟几十个较量，所以难度可想而知是什么样子的，知道这些了以后就不会觉得我们的科学家不够努力了吧，毕竟全世界没有哪个国家能单独生产出来高端光刻机，美国不行日本不行德国不行英国不行法国同样也不行，意大利荷兰更不可能，我们正在做他们做不到的事情。
虽然说我们现在的*进的二十八纳米技术光刻机还在实验室里面，并没有真正的下线进入市场，主要的原因其实还是在精密度以及稳定性方面迟迟没有获得突破，虽然说过去几年陆陆续续都报道出来一些关键技术的突破，现实却是这些技术突破还在实验室里面，并没有真正的运用到实践当中，离真正运用到光刻机上面还有不少的时间。
这次长春突破的技术是光刻机关键技术之一，这种技术就是物镜系统里面的光学投影物镜制造，这个技术其实就是最关键技术之一的镜头物镜折射，用德国科学家的说法就是，这个镜头的镜片平面的平整度非常光滑，打一个比方就是把镜片放大到面积100平方公里 平整度需要保持在十厘米误差以内的平整度，可想而知难度有多高。
这次长春光机突破的这个技术就是这个了，镜片上面的突破，可以说光刻机最难的难点之一已经解决的时间不会太久，加上我们国家的光源系统稳定性也是非常好的，所以现在的两个核心问题技术获得突破，这个是可喜可贺的，但是也要明白突破并不代表已经完成，只是说技术突破离实际运用还早。
以我们这些年了投入跟技术突破，我们的光刻机很多技术已经得到解决，但是想要真正达到*进水平并且用到生产上面，短时间内几乎不可能，按照现在的技术突破速度，我们想要达到先进水平，十五年内很难，因为这是一个产业链，并不是单独的某一样设备问题，整个产业链技术的提升才会真正帮助我们在光刻机在半导体领域获得全面突破达到自主话先进水平，所以说单独技术突破值得高兴，但是还是要认清现实需要更加努力，全方位努力才可以，不能偏科。
