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文丨浮世清欢

编辑丨浮世清欢

罗布泊的一声巨响，我国成为世界上第五个拥有核武器的国家，到如今世界上有核国家已经近10个。

然而令人想不到的是，被誉为“工业皇冠”的高端光刻机，全世界仅有两个国家掌握，就连中美国这样的大国都没有掌握，可以说是比原子弹还稀有。

那么掌握高端光刻机的究竟是哪两个国家？高端光刻机又有多难造呢？

高端光刻机制造之艰辛

高端光刻机是制造芯片的关键设备，其制造难度极高，需要攻克多个技术瓶颈，高端光刻机需要产生波长极短的极紫外线，这是实现更高分辨率、更小特征尺寸的关键。

生成极紫外线目前只有一种可行技术，那就是通过高功率激光打击金属锡的等离子体技术。这需要频率极高、精度极高的激光系统与金属锡供给系统。

具体来说，激光的频率需要达到每秒5万次以上，而且每一次轰击都要精确打在直径只有20微米左右的金属锡滴上。

这类似于在每秒5万次的频率下，从地球上精确射击月球表面高速飞驰的F1赛车。目前这样的光源系统功率与寿命都难以满足量产需求，一台光刻机的光源系统就需要耗费上亿美元。

并且，极紫外线无法在空气中传播，必须在真空环境用多层膜反射镜反射。这类镜片表面精度要求达到原子级别，任何微小污染或损伤都会降低反射效率、影响图像质量。

而制作这样的镜片全球只有德国蔡司一家有能力，一套高端光刻机的镜头系统就要花费约10亿美元，而且供不应求。代工周期长达两年，严重制约了光刻机的产能。

高端光刻机的掩模也采用复杂的多层膜结构，制作过程异常复杂，首先需要用高精度的电子束扫描成像，然后还要检测并修复各种微小缺陷。一块高端掩模售价可达10万美元，主要由日本东芝和荷兰ASML寡头垄断，供应严重短缺。

高端光刻机使用的光刻胶属于特殊的高分子化合物，需要在极低的光照剂量下也能产生足够的化学反应。

这对光刻胶的分子结构设计提出了极高的要求。当前的光刻胶成本高达每升1000美元，主要由日本和美国两家大公司控制，产能严重跟不上需求增长。

高端光刻机技术壁垒重重，不仅需要持续研发与人才投入，还涉及到与多国高端供应商的深度合作。这对很多国家的科技实力和产业基础都是巨大的挑战。要实现自主可控，必须打通从材料、部件到软件的全链条。

仅有两个国家掌握技术

光刻机是集成电路制造中极为关键的设备，其精密程度堪比“批量制造”的“艺术品”。如今，在全世界范围内，真正掌握了光刻机核心技术的只有荷兰的阿斯麦尔公司和日本的几家企业。

日本在20世纪70年代就开始涉足这一领域，当时，日本工程师从美国引进光刻机技术，这成为日本光刻机技术发展的起点。

许多日本公司如东京电子、佳能、日立等开始使用光刻机生产半导体，并在使用过程中对设备进行改进。20世纪80年代，这些公司开始自主研发光刻机。

在政府扶持下，日本还从美国引进了专业人才加入研发队伍，经过20年积累，到90年代，日本已经初步确立自己的产业地位。佳能、日立、尼康等主要聚焦中低端市场，通过大规模生产积累制造经验，逐步形成强大的市场实力。

与日本不同，荷兰的阿斯麦尔公司要晚20年才加入这场“竞技”，20世纪80年代，一些荷兰物理学家预见到芯片行业前景广阔，决定自创公司，专注光刻机技术。

公司最初艰难度日，资金链几近断裂，但创始人坚信，只有持续创新才能立足。果不其然，90年代，阿斯麦尔崛起，一举超越日本企业成为行业领导者。

21世纪初，他们又研发出EUV光刻机这一划时代产品，使芯片制造精度提高一个数量级。为实现这一目标，阿斯麦尔重构了技术体系，与全球高校和企业开展广泛合作。正是这种科技拓荒的精神，让阿斯麦尔屡创佳绩。

可以说，荷兰和日本通过几十年探索，积累了大量“独门绝技”，很多关键的发明创新和工艺技能，现已成为两国的瑰宝。正因掌握这些独特技术，两国才能在市场上长期占据主导地位。

我国虽在芯片领域取得长足进展，但在尖端光刻技术上还有差距。高端光刻机市场几乎被荷兰和日本两国垄断。希望未来能看到更多国家进军这一领域，让这项关键技术造福人类。

我国光刻机技术

我国在光刻机技术领域的发展始于20世纪90年代，经过30余年的发展，已经初步具备自主研发和生产的能力。

2018年，我国成功研制出90纳米DUV光刻机，并在次年实现量产，这标志着我国在该领域迈出重要一步。

但是，若与全球尖端水平相比，我国在光刻机技术领域的整体发展程度仍然较大差距。高精度的EUV光刻机等多项关键技术仍高度依赖进口。

仅光刻机的年度进口量就高达数百台，单台设备的价格更是高达数亿美元，这不仅增加了产业成本，也制约了我国芯片产业的整体竞争力。

在市场层面，我国光刻机企业面临来自国外技术壁垒和专利壁垒的双重挑战。主要材料和关键零部件的供应常年处于紧张状态。

相比那些拥有更大产业规模与技术积淀的全球巨头，我国光刻机企业在市场竞争中处境较为被动。

尽管当前挑战重重，但在国家战略性支持下，我国正全力推进光刻机技术的自主化进程。相关企业蓄势待发，研发投入力度不断加大。

科研机构和高校积极布局，强化产学研协同创新。已明确提出2025年实现EUV光刻机自主化的阶段性目标。

当前，我国光刻机技术正处在追赶与突破的双线并进阶段，在大力推动自主创新的同时，也在积极拓展国际合作渠道，深入对话了解全球产业链供应链变化趋势。

相信通过持续努力，必将推动我国光刻机技术实现重要突破，有力支撑国家信息技术安全与芯片产业战略需求。

结语

从过去的困境到今天的崛起，中国光刻机产业正在经历着一次又一次的技术革命。无论是国产化替代、自主知识产权保护还是产业链协同攻关，每一个环节都在推动这个产业向更高水平迈进。

然而，与此同时，也有许多人对未来的前景持怀疑态度。他们担心，在面对国际竞争对手的压力下，中国能否坚持下去并取得真正的胜利？

在这个充满变数的时代，我们需要更多的耐心和毅力去支持我们的科学家们，让他们有更多的机会去创造奇迹，并以此为基础来推动我们的科技进步。

因此，让我们共同期待未来，看看中国光刻机产业会带给我们怎样的惊喜吧！

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