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文 |荷气生财
编辑 | 荷气生财
光刻机的世界:追平巅峰的漫漫征途光芒耀眼的太阳从地平线上升起,照亮了江浙沿海的一座新建园区。紧挨着高速公路,园区里错落有致地分布着几十幢厂房,大门正对着的就是占地最广的那一幢,外墙印着"浙江XX光刻机有限公司"的字样。
园区的建设还在持续,可已有不少工人开始了新一天的工作。这里将是中国光刻机产业的新航母,承载着强国梦的重望。而就在百里之外的杭州,一群技术人员正在加班加点,争分夺秒地攻克最后的技术难关……
恰如其分的"皇冠明珠""芯片产业中,光刻机就好比是一柄无上宝剑,它的锋芒彰显了整个武林的水平高低。"曾任半导体巨头台积电副总裁的张先生,如今加盟国内某科技公司,为我国的光刻机发展贡献自己的经验。
这样比喻是贴切的。芯片的制作工序复杂又精密,其中的光刻环节就如同编织一件织锦,需要手工逐点勾勒出细密的花纹图案。而光刻机,则是操控这根"针"的大师,它的"针芯"越尖,能勾勒出的图样就越精细。
从20世纪60年代起,光刻机的性能就与整个半导体工艺的发展紧密相连。当年90纳米的工艺已算领先,可随着摩尔定律的涌进,光刻机也跟着不断提升分辨率,先后突破28、20、14、10纳米,直至今日5纳米量级。这背后不啻是一场科技的马拉松。
"我们终于赶上了世界水平,但更高的目标还在前方。"光刻机研发团队的年轻主管周文杰显然无意止步。他们下一个目标,是让国产光刻机突破3纳米量级的技术瓶颈,迈向更高的时代"。
那是一个全新的领域,意味着在原子级尺度精雕细刻,挑战物理学的终极极限。不过即便是那样,周文杰也自信有能力引领团队再向前一步。
中国芯局里的"卡脖子"一环"请大家回想一下10年前,当时中国芯片行业的窘境。"张先生的一席话,将我们拽回往昔的低谷时期。的确,在上世纪90年代末开始的十年间,中国电子信息产业异军突起,制造业遍地开花。可就在这片欣欣向荣的表象下,芯片等核心技术的缺失如一把利剑,时刻悬在行业发展的咽喉上。
最明显的就是光刻机。彼时国内的工艺水平仅限于90纳米,这在已进入14纳米时代的全球晶圆代工市场,简直就是一支"绣花针"在对攻"核武器"。
"缺少自主可控的芯片制造力量,我们的电子产品就无法在根本上摆脱被'卡脖子'的困境,永远只能是'剪布'的地位。"张先生话语生动地比喻道。
这能否追平世界水平,已不仅关乎一个行业的生死存亡,更事关国家的战略高度。因此在上世纪末期,中国科技界奋起直追,迎难而上。
突破28纳米的第一道坎儿"好不容易,在2015年,我们终于突破了28纳米的技术瓶颈!"回忆起那个夜晚,已是耄耋之年的老专家王有水热泪盈眶。
"那一刻,我们欢呼雀跃,好不容易迈出了最关键的一步。虽然相比国际先进水平还远远落后,但这至少证明了我们具备了突破的基础技术积累。"
在此之前,要完成28纳米光刻机的研制可谓是艰难重重。最初的团队成员寥寥无几,资金和设备却捉襟见肘,别说是5纳米先进工艺了,就连90纳米线宽的芯片都制造不出来。
"那时我们就像身陷绝境的武僧,只能靠着一种自我修行的念头在黑暗中摸索。每个人都怀揣着一颗赤子之心,丝毫不为外界的质疑和嘲弄所动摇。"
那几年,他们翻遍了世界公开发表的论文,研究掌握每一种可能的新原理新方法;他们四处讨教先进企业的老前辈,虚心求教国外同行的点点滴滴;更有甚者,不惜在陈旧报废的设备上习练无数次操作......
功夫不负苦心人。终于在2015年的岁暮,他们研制出第一台国产28纳米光刻机,虽然性能指标还达不到量产的水平,但这至少证明中国人有这个造"芯"的种子。
那一年,当陈运浩在仪式上按下开关,看着薄片在光刻机内精准转动时,久违的成就感油然而生。科技报国的赤诚之心,终于现出第一缕光芒。
7纳米量产的大跨越时光飞逝,很快就到了2020年。而在这一年,国内的光刻机团队又取得了新的重大突破:7纳米制程终于被攻克,第一台7纳米光刻机成功下线。
也就是说,中国的芯片制造水平已经赶上了当下主流的发展方向,能够进行量产并满足市场的绝大部分需求。
这一成果,实属来之不易。从28纳米到7纳米,期间还隔着20、16、14纳米等数道坎坷。每突破一道新的瓶颈,对于精度、分辨率、稳定性等各方面要求就又提高一个层级。
"我们简直就是在一点点啃掉'硬骨头'。"研发人员邹强如是说。他记得最困难的阶段是16纳米和10纳米之间的跃迁,当时他们曾陷入一段漫漫的瓶颈期,几乎失去了突破的方向。
"我们白天钻研新原理,晚上琢磨新设计,寝食俱无,有时甚至会怀疑,自己是否真的有坚持下去的勇气和动力。"
幸而,他们最终熬过了那段黑暗。经过几年的钻研反复试验,终于在2020年迎来了转机。随着第一台7纳米光刻机成功下线,阴霾渐渐散去,取而代之的是刚升起的朝阳。中国芯片产业的发展,终于扫清了最后一重阻碍,站上了新的高地。
激荡芯片世界格局的大规模集群一个产业的兴衰荣枯,从来不是单打独斗。芯片领域尤甚,光刻机技术再先进,如果上下游的配套生态不健全,也难以独木难支。
因此,中国在光刻机研发取得突破性进展后,紧接着就开始了产业集群的重大布局。这正是浙江50亿光刻机工厂应运而生的重要原因。
"大批量的生产制造是最终目标,没有这一步,点滴的技术突破都是徒劳无益。"项目总经理沈涛直言不讳地说。作为整个产业链的"皇冠明珠",光刻机自身已经具备量产实力,接下来就需要下游芯片制造商、设计人员等环环相扣的大规模配合和聚集。
通过产业集群的方式,一方面能集中优势人才和资金,营造浓厚的创新氛围;另一方面也能提高上下游的协同效应,让资源高度聚集、实现最大化利用。
"未来这里将是中国芯片产业加速崛起的主力军。"沈涛如此展望着集群区的未来。从各方渠道可以看到,已经有不少芯片设计公司、装备制造企业等在这里落地。一旦整个生态系统形成,全国各地能人的智慧和力量都将聚合在这里。
此外,产业园区的规模化运营,也将为建立自主品牌、提升市场影响力创造良机。这不仅仅是中国芯片的"世界工厂",更将孕育出"中国芯片"的世界知名品牌。
与旧有国际巨头叫板的"新秀"优秀的成绩无疑值得骄傲,但更应当谦逊。因为,山外有山、路漫漫其修远。"我们的光刻机研发能力现在虽然已处于世界主流水平,但仍面临诸多挑战。"张先生如此开门见山,对于国产光刻机的现状,他可没有丝毫自满。
首先就是要跟上技术的节奏。以7纳米为代表的深紫外光刻所达到的极限,其实已被渐行渐近。未来芯片制程必将向更先进的EUV(极紫外)路线发展,这也正是全球芯片领军者正在孜孜以求的目标。
"EUV的光刻,相当于是翻开一本全新的书,里面的困难重重。我们若想与时俱进,就必须在这个领域全面突破。"
其次,下一代极紫外光刻机的抬头很可能会引来旧有巨头的反扑。面对极度残酷的利润蚕食,他们必定不会坐视不理。届时中国的光刻产业恐怕将迎来前所未有的"讨伐"。
面向光芒的坚韧之路无论曾经的道路有多崎岖,未来将通往何方,都不应被我们小觑。中国半导体产业的飞速发展,已被全球瞩目。几十年来,我们从几乎一穷二白开始,逐步积累并掌握了诸如光刻机等核心技术,最终站上了新的高地。
但这绝非是中场休息,而只是征途中的一个重要里程。面对未知的更高处,我们决不能自满止步。因为芯片这片科技的热土,正蓄势待发、勃勃生机。
当下,让国产光刻机赶超国际水平的"EUV之路"并不平坦,面前还有重重技术瓶颈待突破;与此同时,全球芯片领头羊绝不会坐视我们蚕食市场,必将展开新一轮的较量。
因此,我们不但要在科研上精益求精,而且要因势利导、趁热打铁,在产业化和品牌营销上也下足功夫,为可能到来的"长期战"做好充分准备。
毫无疑问,这条"芯"路充满了荆棘和坎坷,但只要我们怀揣梦想、保持韧劲,定能一步一个脚印地登上光芒万丈的顶峰!
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