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“中国自主研发DUV光刻机大国攻坚行动改变全球半导体格局”!
发布于 2025-09-17 03:10 阅读()
在海外的社交平台,一个简单的问题被无限放大:“中国怎敢在没有美国默许的情况下自行研发DUV光刻机?”这句质问中,似乎蕴含着一种将中国科研成果的取得,简化为向外部递交一份“申请”的荒谬逻辑。然而,事实远非如此。在科技竞争最白热化的那些年,中国面对的不是“允许”与否的询问,而是一系列严苛的封锁。正是在这种封锁与倒逼的交织下,中国科研人员默默攻关,最终啃下了这块硬得不能再硬的骨头。
2018年,美国启动了对华科技打压的序幕,并将战火蔓延至半导体设备领域。次年5月,华为被列入“实体清单”,光刻机等关键技术装备随之被划归敏感品类。2022年10月7日,美国商务部变本加厉,不仅要求荷兰、日本等盟友限制向中国出口深紫外(DUV)光刻机及相关技术,甚至将维修零件也纳入了限制范围,企图从“卡脖子”转向“掐续命”。紧接着,荷兰政府在2023年1月部分吊销了ASML的出口许可证,迫使ASML不得不暂停对中国的DUV设备供应。这一系列组合拳,本意是想让中国半导体产业瞬间熄火,然而,政策的“副作用”却迅速显现:国内自主研发的紧迫感被彻底激发。
如果说2018年是科技竞争的“拐点”,那么中国在半导体领域的战略布局则更为久远。早在2010年,中国就已将半导体产业定位为国家战略性产业。随后,“国家集成电路产业投资基金”持续注入巨额资金,一期注资1387亿元,二期更是追加2041亿元。这些资金的投入,聚焦于装备、材料以及产线协同,而光刻机自然是其中的重中之重。
2015年,“02专项”这一重大工程项目悄然启动,其目标朴实而坚定:先实现“从无到有”,再将设备推向实际应用。“可用性”成为衡量标准——只有能够进入生产线并达到合格良率的设备,才算真正迈过第一道坎。正是这种工程化的路线与资本的耐心相结合,才为中国赢得了抵御外部封锁的坚实基础。
面对前所未有的压力,上海微电子装备有限公司(SMEE)肩负起主攻的重任,联合中科院、清华大学等国内顶尖科研机构,汇聚了上千名科研精英,接力攻坚。光刻机堪称一台精密的“交响乐器”,193纳米的氟化氩(ArF)光源必须长期保持稳定,镜头组需将光束聚焦到纳米级别,而机械平台则要在极高的速度与精度下完成同步扫描。任何一个环节的短板,都会导致整机“走音”。
尤其是ArF激光光源,其稳定性和纯度要求极高,长期被美德企业所垄断。自2019年起,SMEE团队携手中科院光电所,直面这一“卡点”,投入了以“百亿”计的资金。从材料体系、腔体结构、气体纯化到光束整形,每一个环节都进行了从零开始的重塑。在2019年至2023年的四年间,研发人员几乎常驻实验室,尝试了上千种材料与工艺的组合。
镜头领域的突破同样艰辛。为了将193纳米的光束精准聚焦到芯片图形上,镜片误差必须控制在“头发丝万分之一”以内;而扫描台则要在纳米级的定位中完成高加速运动。直至2023年10月,SMEE的首台DUV光刻机在测试中成功产出了28纳米芯片,其精度和稳定性达到了预期。这一刻,中国在光刻机领域完成了从“跟跑”到“并跑”的历史性跨越。
设备的最终价值,不在于实验室的宣言,而在于产线的良率和节拍。中芯国际、华为等国内龙头企业,积极引入样机进行试用,提供真实的工艺窗口数据,这反过来又倒逼设备团队不断迭代控制软件与工艺库。到了2024年初,国产DUV光刻机已实现小批量交付,首批投用的制程区间覆盖了28纳米至7纳米。尽管与ASML的顶尖机型尚存在差距,但凭借国内成熟的工艺配合,已能满足相当一部分产线的需求。更关键的是,设备的维护保养实现了自主化,供应也变得可控,彻底摆脱了受制于人的局面。
国际舆论的目光并不总是友善。有人质疑中国“短期内不可能造出DUV”,也有人忙于给中国扣上“逆向工程”的帽子。然而,2024年6月,一位台积电分析师的公开评价让这些议论声戛然而止——他认为中国大陆在DUV光刻机自主生产上“已经没啥大障碍了”。同年9月9日,工信部正式宣布国产氟化氩光刻机实现了“从零到一”的突破,并详细梳理了其技术脉络与工程节点。
商业层面的变化更为直观。2024年10月,ASML发布的财报显示,其在中国市场的份额出现了几个百分点的下滑,与此同时,国产光刻机的市场占有率显著上升。对此,社交媒体上出现了另一种声音:有网友在Quora上直言,美国的制裁反而逼迫中国走上自主研发之路,结果是“美国丢了自己的市场”。新加坡网友的评论则一针见血:“中国做事低调务实,一旦取得突破,美国可能都未必知晓。”更有加拿大网友以嘲讽的口吻评论美国的管制冲动:“管天管地,结果却管掉了自己的竞争力。”
DUV与EUV的疆界: DUV光刻机使用193纳米光源,配合多重曝光等工艺,可达到28纳米、14纳米乃至更先进的制程节点。而EUV光刻机则采用13.5纳米光源,目标是7纳米及以下的先进制程。EUV技术难度远超DUV,涉及高功率极紫外光源和超高反射率多层镜等尖端工程。
供应链的“命门”: 除了整机设备,光源、镜头、控制软件、工艺库以及维保服务,同样是光刻机产业的关键“软肋”。封锁不仅针对整机销售,更延伸至备件供应和维修服务,企图切断设备的全生命周期。
出口管制的逻辑: 美国商务部通过“实体清单”等制度性工具对企业实施限制,并联合盟友,将规则延伸至设备供应和技术服务。此类管制的一个核心要点,是在“维修”和“升级”的名义下,持续控制高端产能的释放。
2024年9月,国产光刻机在国内芯片制造企业中得到了更广泛的应用,首批订单覆盖28纳米至7纳米制程。上海微电子的生产线小时全速运转,设备源源不断地运往全国各地。市场的积极反馈不仅来自国内,东南亚和欧洲的芯片制造商也开始主动接触,洽谈合作可能。这既是出于对成本和交货期的考量,也反映了全球供应链去风险化的趋势。
与此同时,官方和学术界也为国产光刻机提供了“量化背书”。截至2024年,中国在芯片领域的专利申请量已占全球40%以上,光刻机相关技术论文也频繁刊载于国际顶级期刊。技术谱系的构建并非一日之功,而是长期积累后在关键时刻实现的集中爆发。
尽管取得了重大突破,封锁的脚步并未停止。2023年,美国仍试图说服荷兰进一步收紧对中国光刻机的维修服务。然而,当市场订单悄然发生变化,荷兰方面也开始显露出犹豫——彻底掐断维保通道,意味着其在这一超大规模市场上的未来存在感将进一步削弱。到了2024年底,从ASML的财务报告中,外界已清晰地看到端倪:中国国产设备正在逐步蚕食属于ASML的市场份额。短期内,封锁或许让一些企业满足了“政策正确”,但从长远来看,却为他人做了嫁衣,拱手让出了宝贵市场。
DUV光刻机的突破,仅仅是中国半导体自主化之路的开篇。更为艰巨的EUV技术,正摆在中国科技界面前。13.5纳米光源和高反射镜面的严苛要求,将技术难度提升了不止一个量级。2025年初,上海微电子已正式启动EUV项目,科研团队再次投入到新的攻坚战中。尽管有人预测“追赶EUV至少需要十年”,但回望DUV的突破历程,人们不禁相信,这个时间表或许是可以被改写的。至少,中国产业链已积累了宝贵的攻坚组织和协同验证经验,接下来的比拼,将是问题清单与资源配置的精细化管理。
政策的取向: 2018-2023年的持续封锁,虽然在短期内施加了巨大的压力,但长期来看,它重塑了中国研发和供应链的优先级,锻造了“不需允许,也要坚持”的战略定力与耐心。
工程的取舍: 自2015年“02专项”启动以来,研发路线聚焦于“从零到一”,不急于追求纸面上的技术指标,而是牢牢锁定“可进入产线”这一工程化标准。这一策略最终转化为2023年10月28纳米芯片的产出和2024年初的小批量交付。
市场的逻辑: ASML、尼康、佳能等企业曾长期主导高端市场。然而,当封锁剥夺了交易空间,自主化窗口便被动开启。2024年10月财报反映的市场份额变化,证明了商业世界的铁律:“谁能交付”才是王道,而非仅仅“谁曾经最强”。
在Quora等平台上,质疑与调侃并存。有人将中国的突破归因于“逆向工程”,也有人对此不以为然。中国对此的回应,不在于口舌之争,而是体现在工厂的轰鸣声、科研项目的里程碑事件以及市场份额的变化中:2019-2023年的实验室坚守,2023年10月的28纳米节点成果,2024年初的小批量交付,2024年6月台积电分析师的认可,9月9日工信部对国产氟化氩光刻机的“从零到一”官宣,以及10月财报所揭示的市场格局变动,共同勾勒出一条清晰而坚实的科技发展时间线。
或许,“天行健,君子以自强不息”这句古语,虽不能详尽解释所有复杂的技术细节,却能精准描绘一种坚韧不拔的心态。美国的封锁并未停止,荷兰、日本的犹疑也未完全消散,而EUV的门槛更高,所需的时间和资源也更为庞大。然而,经历了DUV这场硬仗洗礼后,外界已很难再用“允许与否”的简单逻辑来解释中国的选择。更贴切的说法或许是:当全球供应链被迫重塑,研发能力、产业协同与资本耐心叠加,就能将“不可能”转化为“开始可能”。
因此,DUV光刻机的突破,仅仅是中国科技自立自强之路的一个起点。这段波澜壮阔的故事,不仅关乎资金与工程的耐心,更彰显了在规则缝隙中寻求生存与发展的强大韧性。尽管美国的限制措施仍在升级,盟友的态度也可能摇摆不定,但技术与市场的内在逻辑正按其自身的节奏演进。终有一天,疑问将从“谁允许你做”转变为“谁还能阻止你去做”。这并非空洞的口号,而是自2010年以来,由无数个数字、一批批人才和一条条生产线共同书写的坚实现实。
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