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比原子彈還稀有,全世界僅有兩個(gè)國(guó)家掌握,高端光刻機(jī)究竟有多難

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原子彈是國(guó)家的底線武器,光刻機(jī)則是信息時(shí)代的頂級(jí)“卡脖子”神器。**造一枚氫彈,全世界有五個(gè);但要造出一臺(tái)EUV光刻機(jī),目前全人類只靠阿斯麥(ASML)一家。這臺(tái)機(jī)器不是威力強(qiáng),而是精得離譜。怎么個(gè)精法?



你用功率20千瓦的激光瞄準(zhǔn)20微米的錫珠,一秒鐘轟五萬(wàn)次,還得讓一束13.5納米的光不走偏,它才剛剛開始運(yùn)轉(zhuǎn)……這玩意兒,遠(yuǎn)比你想象的“燒腦”,哪怕圖紙公開了,地球上也沒(méi)有第二個(gè)廠能接盤。這就是工業(yè)皇冠的皇冠——EUV光刻機(jī)。

說(shuō)白了,高端光刻機(jī)不是單靠裝配線堆出來(lái)的,而是每一個(gè)零部件都向人類工程極限發(fā)起挑戰(zhàn)。

ASML那款EUV光刻機(jī),體重大到180噸,全程得運(yùn)行在真空和無(wú)塵環(huán)境里。就這一個(gè)設(shè)備,就比航母上的動(dòng)力控制系統(tǒng)還復(fù)雜,里面裝了10萬(wàn)個(gè)以上零部件,每顆螺絲都是“物理巔峰”。



最吊詭的部分其實(shí)是光——不是照明的光,是極紫外線。這種波長(zhǎng)只有13.5納米的光,連空氣都能把它吸掉,想要“用它畫電路”,就得先從自然界里“掏”出來(lái)。

ASML的辦法堪稱科幻大片:一顆液態(tài)錫珠,直徑20微米,類似于白細(xì)胞大??;接著你用大功率激光朝它猛轟,一秒鐘射5萬(wàn)發(fā),把它擊穿成等離子體,在那短短幾十皮秒的爆炸瞬間,能激發(fā)出可用的極紫外光。

可光出來(lái)了,還得正確引導(dǎo)它。這時(shí)出場(chǎng)的是德國(guó)制造的“國(guó)寶鏡片”——蔡司的反射鏡。拋光精度得精細(xì)到什么程度?假如把鏡子放大到德國(guó)國(guó)土那么大,它表面的“最高點(diǎn)”不能比最低點(diǎn)高出一根頭發(fā)絲。這還只是拋光標(biāo)準(zhǔn)。幾十塊鏡片要連續(xù)反射,誤差累積必須控制在納米段,任一樣出了差錯(cuò),千億設(shè)備瞬間變廢銅爛鐵。



而為了能讓這些部件安靜穩(wěn)定地一起工作,這臺(tái)“怪物”機(jī)器的整個(gè)操作臺(tái),甚至要懸浮在氣墊之上,以避開地球本身的微小震動(dòng)。就這么個(gè)設(shè)備,ASML每年能勉強(qiáng)造出20來(lái)臺(tái),不是因?yàn)闆](méi)人要,是全世界誰(shuí)都做不了它的替代品。

大家不免犯嘀咕,既然這么高端的技術(shù),為啥不是美國(guó)搞出來(lái)的,反而是荷蘭一家小公司唱獨(dú)角戲?難道美國(guó)研發(fā)人員休年假去了?

恰恰相反,美國(guó)從頭到尾都是這局棋的布局者。原本在上世紀(jì)六七十年代,先進(jìn)光刻技術(shù)是由美企壟斷的,只是后來(lái)日本的尼康橫空出世,把這塊蛋糕搶得干干凈凈。到了九十年代,日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)直接打蛇上棍,快把美企盤得沒(méi)脾氣。美國(guó)這才明白,把技術(shù)都交給商業(yè)公司,隨時(shí)可能“反噬”。



于是他們換了思路。技術(shù)不能所有人都玩,只能扶持“聽話”的兄弟搞封閉式研發(fā)。1997年,英特爾牽頭搞了個(gè)“EUV LLC”聯(lián)盟,里面不只是科技公司,連美國(guó)能源部、勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室都扎進(jìn)來(lái)了。誰(shuí)最有技術(shù)?當(dāng)然是日本尼康。但美國(guó)人硬是把他們擋在門外,理由就一個(gè):技術(shù)不能再落到“外籍”公司手中。

荷蘭ASML這時(shí)還在給飛利浦打工,沒(méi)資源也沒(méi)野心。但它講規(guī)矩,而且愿意“入制約”。建廠?行,美國(guó)優(yōu)先。采購(gòu)?可以,過(guò)半美國(guó)供貨。監(jiān)督?安排,檢查隨時(shí)歡迎。政治配合+技術(shù)潛力,這種合作模式簡(jiǎn)直像是給美國(guó)量身定制的代工廠。

美國(guó)打技術(shù)牌、布政治局,從源頭上設(shè)下“只此一家、別無(wú)分號(hào)”的市場(chǎng)規(guī)則。別人不是沒(méi)本事,是沒(méi)機(jī)會(huì)。而這背后的鎖鏈已經(jīng)不是市場(chǎng),而是政治的鋼索。



這么一塊完全“封死”的工業(yè)高地,中國(guó)就全無(wú)機(jī)會(huì)了嗎?還真不是。西方的通病在于,把封鎖當(dāng)終點(diǎn)。可在中國(guó),這往往成了起跑的發(fā)令槍。

EUV光刻機(jī)本身很復(fù)雜,但它不是一個(gè)“密閉黑箱”。它是由無(wú)數(shù)個(gè)子系統(tǒng)咬合協(xié)同的集合體。如果你沒(méi)法一次做出整機(jī),也可以一個(gè)個(gè)地把核心釘點(diǎn)拔掉。這就是中國(guó)正在干的事。

你卡我激光器?OK,科益虹源搞出了自主準(zhǔn)分子激光器,正向更高功率挑戰(zhàn)。你壟斷光學(xué)反射鏡?長(zhǎng)春光機(jī)所、南玻院就把蔡司的鏡片作為標(biāo)桿開始干。雙工作臺(tái)、浸液系統(tǒng)、控制總線、電磁屏蔽設(shè)備,從頭到尾,一個(gè)點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)補(bǔ)。就像拆炸彈一樣拆開來(lái)長(zhǎng)記性,也重新焊出來(lái)體系。



你說(shuō)我們還造不出EUV?行,我們先把28nm搞下來(lái),然后追16nm,想盡辦法讓自己的產(chǎn)業(yè)用得起、用得穩(wěn)、用得上。別忘了,當(dāng)年原子彈也不是一下就成的。光刻機(jī)是極限設(shè)備沒(méi)錯(cuò),但它不是“魔法”。既然它遵循物理定律,那就一定能被人按規(guī)律復(fù)現(xiàn)。

ASML背后集結(jié)的是美國(guó)、德國(guó)、日本幾十年穩(wěn)定工業(yè)體系,中國(guó)能不能追上,考的不是一兩個(gè)企業(yè)的資源,而是一整個(gè)國(guó)家工業(yè)配套的韌性。而這套韌性,正是在被打壓中,被打出來(lái)的。

今天,全世界看芯片產(chǎn)業(yè)繞不開ASML。而ASML每天都上演著“供應(yīng)鏈焦慮癥”:德日美三國(guó)缺一個(gè),機(jī)器就得停線。這決定了它絕不是“技術(shù)帝國(guó)”,更像是“協(xié)同方舟”。站在這個(gè)方舟邊看,中國(guó)要翻身不是搶一艘船,而是把水下的造船廠全都重建。



這就不只是造設(shè)備的問(wèn)題,而是造體系,是國(guó)家級(jí)產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略的“定海針”。你沒(méi)法靠一家企業(yè)完成“逆襲”,但你可以讓幾百家企業(yè)、幾萬(wàn)名工匠,持續(xù)跑在解決問(wèn)題的路上,把每一次封鎖都變成一次技術(shù)螺旋。

現(xiàn)在看,中國(guó)雖然還沒(méi)把EUV做出來(lái),但長(zhǎng)光所的激光器已經(jīng)頻頻中標(biāo),華卓精科的雙工臺(tái)開始量產(chǎn),啟爾機(jī)電做出的浸液裝備在國(guó)內(nèi)逐步投用。我們正在用“群體智能”來(lái)消解“技術(shù)獨(dú)裁”,用大國(guó)工業(yè)的協(xié)作性來(lái)試圖破解封鎖的單點(diǎn)打擊能力。

這是中國(guó)制造力量的縮影,也是一場(chǎng)產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略的賭注。賭的不是哪天蹦出一個(gè)“中國(guó)ASML”,而是整個(gè)國(guó)家能不能在核心領(lǐng)域里,把系統(tǒng)性卡脖子變成回合戰(zhàn)、陣地戰(zhàn)、甚至反攻戰(zhàn)。



EUV光刻機(jī),一臺(tái)機(jī)器撬動(dòng)的,不只是芯片行業(yè)利潤(rùn),而是國(guó)家控制力的邊界。但越是這種“技術(shù)絕品”,也越容易把封鎖演變成反彈。從原子彈到北斗,這是中國(guó)多次走過(guò)的路,現(xiàn)在換成了“13.5納米的戰(zhàn)役”。勝不勝未知,但只要開始動(dòng)鋤頭,原本不給看的皇冠,也未必拿不到手。

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