中国光刻机自主研发成果（自主光刻机研发进展）

目前中国最先进的光刻机（国产28nm光刻机进展）

;     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。

      华为现在最先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最先进的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。

中国有自己的光刻机吗？

中国有自己的光刻机，由中国科学院光电技术研究所承担的国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”通过验收，这是世界上首台用紫外光实现了22nm分辨率的超分辨光刻装备，为纳米光学加工提供了全新的解决途径。

在光电所的努力下，中国的光刻机研制跳出了缩小波长、增大数值口径来提高分辨力的老路子，为突破22nm甚至10nm光刻节点提供了一种全新的技术，也为超分辨光刻装备提供了理论基础。

扩展资料：

利用超分辨光刻装备，项目组为航天科技集团第八研究院、中科院上海微系统与信息技术研究所、电子科技大学、四川大学华西二院、重庆大学等多家单位制备了一系列纳米功能器件。

包括大口径薄膜镜、超导纳米线单光子探测器、切伦科夫辐射器件、生化传感芯片、超表面成像器件等，验证了超分辨光刻装备纳米功能器件加工能力，已达到实用化水平。

参考资料来源：光明网——我国新一代超分辨光刻机通过验收

中国的光刻机是什么水平？与世界先进还有多大差距？如何追赶？

中国光刻机距离世界先进水平，还有较大的差距。

第一，目前全球最先进的光刻机，已经实现5nm的目标。这是荷兰ASML实现的。

而ASML也不是自己一家就能够完成，而是国际合作才能实现的。其中，制造光源的设备来自美国公司；镜片，则是来源于德国的蔡司公司等。这也是全球技术的综合作用。

第二，中国进口最先进的光刻机，是7nm。

2018年，中芯国际向荷兰ASML公司定制了一台7nm工艺的EUV光刻机，当时预交了1.2亿美元的定金。请注意，当时这台机器还没有交付，而是下订单。

但国内市场上，其实已经有7nm光刻机。在2018年12月，SK海力士无锡工厂进口了中国首台7nm光刻机。海力士也是ASML的股东之一。

第三，目前国产最先进的光刻机，应该是22nm。

根据媒体报道，在2018年11月29日，国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”通过验收。该光刻机由中国科学院光电技术研究所研制，光刻分辨力达到22纳米。

请注意该报道的标题：“重大突破，国产22纳米光刻机通过验收。”

也就是22nm的光刻机，已经是重大突破。

22nm的光刻机，关键部件已经基本上实现了国产化。“中科院光电所此次通过验收的表面等离子体超分辨光刻装备，打破了传统路线格局，形成一条全新的纳米光学光刻技术路线，具有完全自主知识产权。”

有关报道中的“全新的技术”，也就是中国科研工作者在关键部件完全国产化情况下，实现的这一次技术突破

中国和世界顶尖光刻机制造还有很大差距。

华为麒麟受制于人，中芯国际不堪大用，澎湃芯片久不见进展，虎愤芯片勉强能用。

实用更是有很远的路要走。

大家放平心态。

清华团队新成果在《自然》发表，这次研究成果有何重要作用？

有人说，如果能在《自然》上发表一篇文章，国内高校随便你选。从中可以看出，能在Nature上发刊的难度之高了。

据清华大学官网消息称，清华大学工程物理系教授唐传祥研究组与来自亥姆霍兹柏林材料与能源研究中心以及德国联邦物理技术研究院的合作团队在《自然》（Nature）上发表了题为“稳态微聚束原理的实验演示”（Experimental demonstration of the mechanism of steady-state microbunching）的研究论文，报告了一种新型粒子加速器光源“稳态微聚束”（Steady-state microbunching，SSMB）的首个原理验证实验。

这次研究成果究竟有何重要作用？

简而言之就是

有望解决光刻机自主研发难题 

那又有人问，什么是光刻机？

光刻机是制造微机电、光电、二极体大规模集成电路的关键设备。其分为两种，一种是模板与图样大小一致的contact aligner，曝光时模板紧贴晶圆；另一种是利用类似投影机原理的stepper，获得比模板更小的曝光图样。高端光刻机被称为“现代光学工业之花”，制造难度很大，全世界只有少数几家公司能制造。 因此曝光机价格昂贵，通常在 3 千万至 5 亿美元。

那制作光刻机究竟有什么用呢？

可以说，如今我们使用的任何智能设备，都离不开一个东西，那就是二极体大规模集成电路，而光刻机就是制造这个东西的。

所以，完全自主生产光刻机也被认为中国制约中国科技发展的又一大障碍。

国内传来消息，清华大学科研成果再立功，光刻机之路一片坦途

相信很多人都知道，华为被芯片禁令限制了进一步的发展，但这个限制也仅仅是在制造端，而不是设计端。此前华为任正非就曾表示，所谓封锁也只是封锁了制造芯片的光刻机等设备，而并不能阻碍中国自主研发设计芯片的发展。这意味着，华为是有能力设计出全球最顶尖的芯片，而仅仅是受制于制造端。

杀不死我的必将使我更加强大，就在芯片禁令生效之后，华为内部甚至中国企业，纷纷都开始重新认识自主研发 科技 的重要性。将重要的 科技 掌握在自我手中，不用再受制于人，是每一个出海的中国企业必须面临的问题。与此同时，也开始投入重金在半导体 科技 领域。

这次卡脖子的光刻机技术，是重中之重。不过国外的各种公司却依然投来了鄙视的目光，认为光靠中国自主技术去研发，根本不可能设计出自研芯片。随着国外势力的这种冷嘲热讽，中国各高等院校开始加入了这一场反击战。

让技术的回归技术，光刻机在内部结构中，最主要的三个部件就是光源、光学镜头，以及双工件台系统了。

最近一段时间，年初开始进行光刻机研究的清华科研队伍，终于取得了新的突破。唐传祥带领的科研团队，通过新的验证方式，获得了一种新型加速粒子，命名为稳态微聚束。而它最重要的波长对应的波段，刚好是EUV光刻机所需要的核心光源技术。

这一消息被证实后，许多国外的光刻机设备工程师都不由地赞叹，该来的还是来了。这一步骤的完成，将预示着中国自造的光刻机研发成果，已经进入了新的里程碑。

这个消息也让很多关心中国光刻机进展的朋友们，大为惊讶。也发出了另一种赞叹的声音，有可能中国将在未来几年之内获得更快速的进展，包括了目前难以攻克的光刻机设备。不过来自国内的声音，清华大学科研的成功，预示着光刻机高精尖技术的加速，可能真的用不了几年就能收获更大的惊喜。

果不其然，据最新媒体的报道显示，清华科研团队参与的项目中，华卓精科研发的成果方面，本身产品的应用精度已经达到了世界先进水平，1.8nm的参数足以媲美当今先进的光刻机标准。

而我们知道，双工件是ASML这家机构最看重的技术。ASML不用多解释，作为世界最先进的 光刻机设备制造商，实力非常雄厚。这次清华团队的研究成果能够匹配ASML的1.8nm水平，就已经说明了我国的实力，毕竟连日本的尼康等公司，都没有能够做到1.8nm的水平。

这个结果足以打脸国外之前那些媒体，另外除了我国的高等院校参与之外。目前，中科院的高能辐射光源设备，也已经能够用0.1nm镀膜的参数，全力投入使用。

至此目前EUV光刻机所需的三大件均已完成里程碑的突破，这标志着量变终于引起了质变。国内的中科院教授同样发出这样的感叹，有这样的进度和人才储备，未来3年之内完成光刻机的初步模型，指日可待。

而国外ASML一直以来唱衰中国自研科学实力的做法，其实也很容易理解。一来是各国所处的角度不同，二来是很担心中国来冲击到它的世界光刻机的地位。

打铁还需自身硬，中国自研 科技 实力一步一步增强，也让竞争对手们胆寒。 科技 的博弈是未来的主旋律，不断增强人才储备和技术科研成果的更新，才能够不落后。核心技术就要掌握在自己手中，中国芯势必会走出一条自己的康庄大道。

清华新成果有望解决光刻机自研难题，这是怎么回事？

SSMB光源的潜在应用之一是将来成为EUV光刻机的光源，这是国际社会高度重视清华大学SSMB研究的重要原因。在芯片制造行业，光刻机是必不可少的精密设备，是集成电路芯片制造中最复杂，最关键的工艺步骤，光刻机的曝光分辨率与波长直接相关，在半个多世纪以来，波长光刻技术的光源的规模正在缩小，这已被芯片行业公认为是新一代的主流光刻技术是使用波长为13.5纳米的光源的EUV光刻技术。

相当于使用直径仅为直径的十分之一的极紫外光最后，一块指甲大小的芯片将包含数百亿个晶体管。该设备过程显示了人类技术发展的最高水平。荷兰ASML目前是世界上唯一的EUV光刻机供应商，每台EUV光刻机的价格都超过1亿美元，大功率EUV光源是EUV光刻机的核心基础。目前ASML使用高能脉冲激光轰击液态锡靶以形成等离子体，然后产生波长为13.5纳米的EUV光源，功率约为250瓦。

随着芯片工艺节点的不断缩小，预计对EUV光源的需求将继续增加，达到千瓦级别。简而言之，光刻机所需的EUV光需要短波长和高功率，大功率EUV光源的突破对于EUV光刻技术的进一步应用和发展至关重要。基于SSMB的EUV光源有望实现大的平均功率，并有可能扩展到更短的波长，为突破大功率EUV光源提供了新的解决方案。我国自主研发EUV光刻机还有很长的路要走。基于SSMB的EUV光源有望解决自行开发的光刻机中最核心的“卡死”问题。

这就需要对SSMB EUV光源进行持续的科学技术研究，以及上下游产业链的合作，才能取得真正的成功。专业人士认为这项研究展示了一种新的方法，并且肯定会引起对粒子加速器和同步加速器辐射领域的兴趣，该实验演示了如何结合现有的两种主要加速器光源的特性：同步辐射辐射光源和自由电子激光器，有望将SSMB光源用于EUV中，是光刻和角度分辨光电子能量的未来。清华大学正在积极支持和推动在国家一级建立SSMB EUV光源项目，清华SSMB研究小组已向国家发改委提交了“稳态微束极紫外光源研究装置”的项目提案，并宣布了“十四五”期间国家重大的科学技术基础设施计划”。