2025年1月3日,哈尔滨工业大学赵永蓬教授团队研发的“放电等离子体极紫外光刻光源”项目,成功实现13.5纳米波长极紫外光的稳定输出,这一突破让外媒纷纷惊呼:“中芯国际赢麻了!”
在荷兰ASML总部的会议室里,高管们盯着屏幕上跳动的技术参数,脸色凝重。
他们清楚,这个远在万里之外的中国团队,正在改写全球半导体设备的竞争格局,而在上海张江科技园的中芯国际总部,技术人员们也在连夜召开会议,讨论这项突破对未来产能提升的可能性。
然而,很多人对于哈工大的这项技术有一个误区,实际上,他们创造出来的并不仅仅是光刻机。
极紫外光(EUV)波长仅13.5纳米,是制造7纳米以下先进制程芯片的核心技术。长期以来,ASML凭借其LPP(激光等离子体)光源技术,牢牢掌控着全球高端光刻机市场。
而哈工大另辟蹊径,采用DPP(放电等离子体)技术,通过高压电场电离气体产生等离子体,进而辐射出极紫外光。这种技术路径避开了ASML的专利壁垒,实现了100%核心部件国产化。
实验室数据显示,哈工大研发的光源能量转换效率提升了50%,设备体积缩小40%,且功耗降低30%。更重要的是,其输出波长与ASML的EUV光刻机完全一致,这意味着未来国产光刻机无需重新适配现有芯片制造工艺。
“就像手机充电器,接口标准一致才能通用。”一位不愿具名的半导体行业分析师打了个比方,“哈工大解决了‘接口’问题,剩下的就是把‘充电器’做得更稳定、更高效。”
哈工大的这项创新,会给中芯国际带来什么样的变化呢?
中芯国际作为国内晶圆代工龙头,近年来在成熟制程领域取得显著进展,但在先进制程上始终受制于EUV光刻机的进口限制。
其7纳米芯片采用DUV光刻机多层曝光技术,成本比台积电高30%,良率差距约15%,华为Mate60搭载的中芯7纳米芯片,性能较台积电同级别产品仍有约15%的差距,核心原因就在于缺乏EUV设备的支持。
2025年第二季度财报显示,中芯国际营收22.09亿美元,同比增长16.2%,但毛利率仅20.4%,环比下降2.1个百分点。
联席CEO赵海军在财报会议上坦言,公司每年投入七八十亿美元用于扩产,但受制于设备供应,部分产能无法释放。“我们有6-7万片的产能挂在账上,却无法接单。”他无奈地说。
哈工大的突破让中芯国际看到了转机。如果国产EUV光刻机能够在2025年下半年推出样机,中芯国际有望在2026年实现7纳米以下工艺的量产,届时成本将降低20%以上,良率提升至90%以上。
新加坡毕盛资产管理创始人王国辉在彭博电视台表示:“一旦中芯国际获得国产EUV设备,其市值有望从目前的1000亿美元追平台积电的1万亿美元。”
在如今这个时代,光刻机究竟有牛,为何能给中芯国际带来这么大的收益?
光刻机被誉为“超精密尖端装备的珠穆朗玛峰”,包含10万多个零部件,涉及全球5000多家供应商。哈工大的光源突破只是第一步,后续还需攻克物镜系统、双工件台、控制系统等核心技术。
在物镜系统方面,长春光机所已实现32纳米间距电路图样的绘制,其研发的反射镜面形精度达到50皮米(1皮米=1万亿分之一米),接近ASML的水平。
华卓精科的双工件台技术,通过磁浮平面电机驱动,实现了纳米级运动精度,为国产光刻机的高速对位提供了可能。
产业链配套也在加速推进。上海芯上微装交付第500台步进光刻机,国产28纳米光刻机全自主生产线良品率达70%-75%,14纳米验证机进入调试阶段。
福晶科技提供的核心光学元件,清溢光电的高精度掩膜版,彤程新材的ArF光刻胶,均已通过客户验证。“这就像组装电脑,CPU、显卡、主板都有了,现在要做的是把它们整合得更流畅。”一位行业观察家指出。
面对中国在光刻机领域的快速突破,ASML的反应耐人寻味。
其CEO彼得・温宁克曾公开表示:“中国芯片厂商和世界领先水平还差10到15年。”但实际行动却暴露了其焦虑。
自2021年起,ASML在中国建立了16个办事处、15个仓储物流中心、3个开发中心和1个培训中心,试图通过本地化布局稳固市场份额。
然而,中国科技发展的速度远超预期,哈工大的光源技术从实验室样机到原型机研发仅用了1年时间,2024年上半年通过关键测试,2025年获得11亿元投资启动量产测试。
这种“中国速度”让ASML始料未及。清华大学团队研发的微聚束光源技术,试图从原理上突破传统光源的功率限制。
北京航空航天大学主攻的混合随机数芯片,通过架构创新绕开先进制程依赖。这些技术储备,让中国在半导体领域的“换道超车”成为可能。
尽管前景光明,中国半导体产业仍需保持清醒,台积电2023年研发投入360亿美元,已实现3纳米量产,2纳米工艺进入研发阶段。
其2纳米晶圆价格是5纳米的两倍,2025年1月起3纳米、5纳米工艺将再次涨价,凸显先进制程的高门槛。
有鉴于此,中国半导体产业在2025年选择了“双线并行”策略,一方面继续推进EUV光刻机研发,另一方面夯实成熟制程优势。
中芯国际计划将28纳米及以上成熟制程的产能占比提升至70%,通过规模效应降低成本。这种策略既能满足国内市场对汽车芯片、工业控制芯片的需求,又能为先进制程研发提供资金支持。
在政策层面,中国四大行业协会联合呼吁谨慎采购美国芯片,推动国产供应链的自主可控。
国家集成电路产业投资基金(大基金)三期已投入1200亿元,重点支持设备、材料等关键领域。“这不是一场短跑,而是马拉松。”一位半导体行业资深人士说,“我们需要耐力,更需要智慧。”
哈工大的光源突破无疑是中国半导体产业发展史上的重要里程碑,它不仅打破了ASML的技术垄断,更点燃了全产业链自主创新的信心。
外媒的惊呼背后,是对中国科技发展潜力的重新评估,当哈工大的光源技术从实验室走向生产线,当国产光刻机的镜头第一次对准硅片,我们看到的不仅是一个技术突破,更是一个民族在科技自立道路上的坚定步伐。
正如赵永蓬教授在获奖感言中所说:“这只是开始,我们的目标是星辰大海。”而这片星辰大海,正等待着中国科技工作者去探索、去征服。
更新时间:2025-08-14
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