一、国产光刻机真实现状

中国的光刻机现在达到22纳米。在上海微电子技术突破之前，我国国产光刻机还停留在只制造90nm芯片的阶段。这一次中国从90nm突破到22nm，意味着光刻机制造的一些关键核心领域实现了国产化。掌握核心技术的重要性不言而喻。突破关键区域后，高阶光刻机的R&D速度只会越来越快。国产光刻机突破封锁，成功研发22nm光刻机。中国芯逐渐崛起。随着信息社会的快速发展，手机、电脑、电视等电子设备变得越来越“迷你”。从以前的“手机”到现在只有几个硬币厚的时尚手机，从老式的矮胖电视到现在的轻薄液晶电视，无一不离开集成电路的发展，也就是我们通常所说的“芯片”。自从1958年世界上第一块集成电路问世以来，体积越来越小，性能却越来越强。光刻机是半导体芯片制造行业的核心设备。以光刻机为代表的高端半导体设备支撑着集成电路产业的发展，芯片越来越小，集成电路越来越多，可以把终端做得小而精致。2002年，光刻机被列入国家863重大科技攻关计划，由科技部和上海市共同推动成立上海微电子设备有限公司(以下简称“SMEE”)。2008年，国家启动了“02”重大科技项目，持续攻关。经过十余年的研发，我国基本掌握了高端光刻机的集成技术，部分掌握了核心部件的制造技术，成为集光学、机械、电子等多学科前沿技术于一体的“智能制造行业的珠穆朗玛峰”。

二、中国光刻机

中国光刻机历程

1964年中国科学院研制出65型接触式光刻机；1970年代，中国科学院开始研制计算机辅助光刻掩膜工艺；清华大学研制第四代分部式投影光刻机，并在1980年获得成功，光刻精度达到3微米，接近国际主流水平。而那时，光刻机巨头ASML还没诞生。

然而，中国在1980年代放弃电子工业，导致20年技术积累全部付诸东流。1994年武汉无线电元件三厂破产改制，卖副食品去了。

1965年中国科学院研制出65型接触式光刻机。

1970年代，中国科学院开始研制计算机辅助光刻掩模工艺。

1972年，武汉无线电元件三厂编写《光刻掩模版的制造》。

1977年，我国最早的光刻机GK-3型半自动光刻机诞生，这是一台接触式光刻机。

1978年，1445所在GK-3的基础上开发了GK-4，但还是没有摆脱接触式光刻机。

1980年，清华大学研制第四代分步式投影光刻机获得成功，光刻精度达到3微米，接近国际主流水平。

1981年，中国科学院半导体所研制成功JK-1型半自动接近式光刻机。

1982年，科学院109厂的KHA-75-1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。

1985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4800DSW的水平。这应当是中国第一台分步投影式光刻机，中国在分步光刻机上与国外的差距不超过7年。

但是很可惜，光刻机研发至此为止，中国开始大规模引进外资，有了＂造不如买”科技无国界的思想。光刻技术和产业化，停滞不前。放弃电子工业的自主攻关，诸如光刻机等科技计划被迫取消。

九十年代以来，光刻光源已被卡在193纳米无法进步长达20年，这个技术非常关键，这直接导致ASML如此强势的关键。直到二十一世纪，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。

三、中国作为世界上唯一拥有全产业链的国家，为什么还会被光刻机卡住脖子呢？

中国拥有41个工业大类、207个工业中类、666个工业小类，是联合国认证的在全世界范围内唯一拥有完整工业门类的国家。

但是就是这样一个拥有全产业链的国家为什么还会被光刻机卡住脖子呢？

光刻机的原理

尽管光刻机的原理网上一搜到处都是，但这里我们试图用一些通俗易懂的概念来讲解光刻机的大致原理。

光刻机的主要用途是用来制造芯片。往往芯片的大小就如同人的指甲，就是在这小小的指甲片上集成着数十亿个元器件，说起来你的指甲片上附着的细菌都没这么多。

那么如此多的元器件是怎样集成在这么小的地方上的呢？一般来说，我们要制造某种东西都是先将组成这种东西的零件制造出来然后拼接起来，但对于芯片来说，世界上还没有能够将芯片上的元器件单独制造出来的工具，所以只能从整体出发。

芯片制造简单流程

光刻机正是沿用整体思路，但是要在这么小的地方“刻”出数十亿个元器件传统的方法肯定行不通，总不能用刀刻，用水洗出来元器件吧，所以“刻”出元器件的工具也非同寻常那就是“光”。以过去颇为流行的胶卷相机为例，胶片是黑色的而且不能见光，见光就会变白变得没什么用了，研制光刻机的工程师们也找到了遇到光线就很容易溶解的胶片，这种特殊胶片就是光刻胶。

举个例子，如果我们想在芯片上刻上去一个正方形，那么我们就用正方形的光线去照射涂抹光刻胶的芯片，光刻胶溶解的同时也会连带下面的硅层溶解，这样在经过后期的一些处理芯片上就会出现刻出来的正方形。而正常的光刻是数十亿个元器件一同进行的。

光刻示意图

但还有一个问题是这些芯片上的元器件不可能都是像方形、圆形这样的简单图形，总不能为此制造不同光线的发射器吧，光刻机的工程们又想到的了投影仪的原理，或者是中国古代传统的皮影戏，只要制作出了“剪影”，然后将“剪影”用光线投射到硅片上就可以了。

光刻机领域被卡在哪里？

中国被光刻机卡脖子这句话其实有些片面，我们并非不能制造出光刻机。

中国的上海微电子装备有限公司是世界上少数可以制造光刻机的公司，根据最新的消息，该公司已经成功研制出28nm制程的光刻机。

那么，光刻机既然能被制造出来那么它又被卡在哪里了呢?

总体来说，光刻机的镜头、光源、掩膜台等方方面面都受到一定的制约，但这不能全部归咎于中国产业链全而不强，因为世界经济贸易呈现全球化的特点，即使是光刻机的制造龙头荷兰的ASML，也是从全世界采购光刻机元件，最后进行组装。

荷兰ASML公司

而中国由于受到高科技设备进口的限制无法购买制造光刻机的高端器件，所以生产的光刻机大部分只能成为“备胎”或低端芯片的生产设备，大陆最大的芯片代工公司中芯也不得不花费数亿美元进口ASML，而且时不时面临延迟交货、断供的风险。

光刻机内部结构图

这里，我们以光刻机的配套材料光刻胶谈谈卡脖子问题。

美国的两个小弟，日本与韩国早就互看不顺眼，所以经济实力比较强的日本对韩国发动了经济制裁，禁止出口有关半导体的生产材料，虽然进出口名单中并不包含光刻胶，但显然也是制裁韩国的利器之一，原因无它，日本在光刻胶的生产上占据垄断地位，约占全世界80%的光刻胶份额。

世界光刻胶份额

光刻胶大致分为正光刻胶和负光刻胶，大致的成分多是以脂类的感光物质以及其他溶剂。光刻胶对于光刻机的重要性就如同胶片对于胶片相机，光刻胶质量不合格，就算是1nm制程的光刻机也不会有生产力。

光刻胶的制造难点不在于它的化学成分是什么，这些很多资料上都有，最重要的还是制造光刻胶的工艺流程，比如说制造出来的光刻胶其金属残留浓度要极低而这做到这一点不仅需要大量资金的投入还要不同学科科研人员以及工程师们共同的努力配合。

当然，中国也是可以制造光刻胶的，但是主要是应用在低端产业的（主要应用于印刷电路板），而半导体光刻胶（代表光刻胶最先进水平）、面板光刻胶在国内基本没什么份额，见下图。

国内光刻胶分布

目前，中国的光刻胶正在向LCD光刻胶即面板光刻胶发力，一些企业也逐渐采用国产化光刻胶，目前的国产化率虽然不高，约为10%但份额仍在有序上升，而半导体光刻胶国内正在进行攻关，一些半导体光刻胶如KrF光刻胶已经通过国内验证。

国产化光刻胶之路仍然路途迢迢，但是胜利的希望在不断扩大。

对于光刻机领域的常见误解

由于光刻机对于普通人就是高大上的存在，所以对于光刻机有很多的误解。

误解一：有了光刻机就能制造芯片。

这是很常见的误解之一。实际上，光刻机也只是制造芯片流程的一部分，或者说主要工具之一，其他的等离子刻蚀机、离子注入机、晶圆划片机等设备也是制造芯片缺一不可的设备。

除此之外制造工艺也是和设备等同重要的，如果制造工艺不合格不仅芯片生产不出来甚至还会导致设备损坏，就像台积电尽管设备是自己的，但使用了美国的技术依旧无法为华为代工，另外设备的维护也需要专业人员操作。

芯片生产过程

很遗憾的是，除了少数设备我们追平了国际先进水平，其他的仍然有一定差距，光刻机只不过是被推出来反思的工具而已。当然，光刻机的确是最重要的设备，而国外对我们的封锁也主要在这里。

误解二：关于光刻机的称呼问题

网络上包括一些新闻媒体用 xx 纳米光刻机来指代光刻机能制造什么级别的芯片，其实这是不严谨的说法，准确的说法应该是光刻机的xx纳米制程，或者xx纳米制程光刻机，这也体现了上面说的工艺流程的重要性。

光刻芯片

实际上，根本没有所谓的什么14nm光刻机、5nm光刻机，我们看到的也只是xx纳米的工艺研发成功而并非光刻机。

四、中国光刻机最多的城市

中国光刻机最多的城市

江苏无锡。光刻机（lithography）又名：掩模对准曝光机，曝光系统，光刻系统等，是制造芯片的核心装备。它采用类似照片冲印的技术，把掩膜版上的精细图形通过光线的曝光印制到硅片上。

生产集成电路的简要步骤：

利用模版去除晶圆表面的保护膜。

将晶圆浸泡在腐化剂中，失去保护膜的部分被腐蚀掉后形成电路。

用纯水洗净残留在晶圆表面的杂质。

其中曝光机就是利用紫外线通过模版去除晶圆表面的保护膜的设备。

一片晶圆可以制作数十个集成电路，根据模版曝光机分为两种：

模版和晶圆大小一样，模版不动。

模版和集成电路大小一样，模版随曝光机聚焦部分移动。

其中模版随曝光机移动的方式，模版相对曝光机中心位置不变，始终利用聚焦镜头中心部分能得到更高的精度。成为的主流