一手、二手设备进口同步承压，光刻机自立自强该如何破题？

来源:天天IC发布时间:2023-02-21716浏览

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集微网消息，对华先进半导体制造设备的管制之网，正越收越紧、越撒越广。
2月16日，美国商务部、司法部、FBI、国土安全调查局与12个州的检察官办公室联合组建出口管制执法“特别工作组”，以“打击非法行为者”并保护先进半导体制造设备等关键技术不被“民族国家对手”获取。织密自家网眼的同时，这张瞄准先进半导体制造设备贸易的大网也已纳入日本、荷兰，外界普遍预计两国将看齐美商务部去年10月7日新规。正如中国半导体行业协会严正声明所述，此举如果成为现实，将对中国半导体产业造成巨大伤害。作为半导体制造设备中公认“最短的短板”，光刻机再次成为各界关注这一问题的焦点，不过遍观行业内外当前堪称汗牛充栋的讨论，在“要做什么”（What）的层面往往过于宏观、流于务虚，对“怎样去做”（How）更甚少着墨。比设备禁运更巨大的威胁是什么？回顾去年10月7日以来的不少“专家”观点，往往对美国当局的政策影响和“后手”布局预期不足，以至于在一步紧似一步的快节奏地缘因素变化中，颇有“今日割五城，明日割十城，然后得一夕安寝。起视四境，而秦兵又至矣”的被动感。按照目前推测，日本、荷兰光刻机对华出口管制标准将是能否实现28纳米以下产品制造。部分高端DUV浸没式光刻机如ASML NXT:2050i，由于具备通过多次曝光等工艺增强方法制造7纳米、甚至5纳米先进制程产品的技术潜力，因此尽管其良率、精度上都无法与EUV光刻机媲美，但此次恐怕将很难幸免于管制罗网。ASML财报预计，荷兰管制新规起草生效将需要“很多个月”（many months），因此在2023年内不会产生实质性影响，但这绝不意味着能够喘口气，歇歇脚。这一新规对光刻机的限制是否会涵盖相应零配件和运维服务，目前仍有相当大不确定性，需要引起国内高度关注。作为技术复杂度极高的设备，光刻机使用过程中需要持续、高强度的运维保障，如定期针对光学镜头磨损进行像差、焦距的调整；不定期更新定标、校正、运动控制的大量软件算法；或根据晶圆厂工艺技术研发需求协助改装升级产品，提升产量或分辨率。以ASML为例，这家“光刻巨人”配备超过9000人的客户支持团队，在中国、韩国等客户密集区域就近设有维修厂站，2022年服务板块收入就达到了57亿欧元。深入晶圆制造一线的现场工程师团队，也如同毛细血管一样，源源不断将基础数据与knowhow反馈给公司研发部门，为新产品迭代建立了坚实基础。

正因如此，假如ASML等厂商被迫停止对特定型号浸没式光刻机的运维支持，即便相关设备已经“抢购”、“抢运”到位，后续的技术升级乃至基础运维也有巨大的不确定性。有近二十年半导体厂设备材料实务经验的工程师杜元贺向集微网表示，没有原厂支持，光刻机部分软件功能将无法更新升级，而如果说软件受限还能勉强“凑合”，一旦出现大的故障，专用备件又该从何而来？外界有观点认为，目前东亚、东南亚区域的二手半导体设备流通网络可以解决这一问题，然而在美国当局将组建“特别工作组”强化执行的情况下，这一网络的可靠性面临考验。事实上，2012年、2014年，就先后有两位中国公民因万机仪器（MKS Instruments）敏感设备转售伊朗，而遭美国执法部门海外诱捕，其中一位还是MKS中国分支机构销售经理。值得一提的是，MKS也同样是ASML的重要上游供应商，从这一案例，不难窥见美国一旦“认真起来”，对敏感技术海外地下市场流通的控制力。更进一步展望，杜工向集微网指出，在尝到甜头后，美国当局或许会越来越激进地将光刻机等关键核心半导体设备“武器化”：“这就是高悬在我国半导体事业上的达摩克里斯之剑。随时都有可能对我进行封锁禁运，如果参照俄乌冲突，我们有任何一个地方忤逆或者没有按照美国的意愿行事，这个达摩克里斯之剑随时都会砸到我们的头上。何止DUV光刻机，哪怕美国，日本，荷兰I线光刻机，包括二手光刻机禁运，我们也将十分被动。”

此外，在光刻工艺量测设备领域，ASML与KLA也具有垄断性优势。在KLA业已受限的情况下，ASML量测设备接着断供，影响或将向成熟制程领域进一步扩散。破解卡脖子难关，航发带来的启示短期来看，在日本、荷兰设备出口新规出台前，抓紧机会超量采购是国内下游厂商的当务之急。放眼长远，光刻机等关键半导体设备的自立自强无疑是必由之路。除了胜利，我们别无选择。不过在当下，怎样实现光刻机的自立自强，舆论场上存在着相当明显的分歧。尽管多数有识之士呼吁依靠新型举国体制突围，但也有难以忽视的声音认为，过多的产业政策干预很难起到设想的作用，国产光刻机在前道制程环节的应用现状，是其核心论据。客观地说，我国高端光刻机研发与产业化现状，的确与当下的应用急需存在一定落差，例如科技部2017年印发的《“十三五”先进制造技术领域科技创新专项规划》明确提出，光刻机及核心部件领域应实现“研制28纳米浸没式光刻机产品，进入大生产线考核；开展配套光学系统、双工件台等核心部件产品研发，并集成到整机。”为什么历经02专项和“大基金”十余年接力，光刻机的进展依然不尽如人意？围绕这一问题，众多所谓“专家”开出了令人眼花缭乱的“诊断”和“药方”，却少有人实际梳理过相关投入情况。事实上，回望02专项启动之初的2009年，该重大专项面向全国广泛征集项目，经过严格的筛选及“三评两审”立项程序，拟启动54个项目，其中装备整机15项、成套工艺11项、关键材料9项、关键技术与零部件11项、前瞻性研究等8项。以上所有项目，总投资180多亿元人民币，其中光刻机能够分到多大的蛋糕不难想象，而同在2009年，ASML单年的研发投入就达到约45亿元人民币，这还是该公司遭遇产业寒冬，大幅削减研发经费的结果。与菲薄的投入相比，我国光刻机乃至更广泛半导体制程设备的自主研发能够达到目前的进展，可以说已经堪称“奇迹”。不可否认，在02专项和“大基金”的具体推进中，也存在一些不足，杜工就谈到，国内在光刻机研发上“有点急功近利，走没有学会就想学跑。结果企业的发展就是基础不牢地动山摇。光刻机慢工出细活，那点投资杯水车薪，指望一个公司能做通光刻机全产业链是不可能的”。对高技术复杂度产品研发规律认识不足，并非当时半导体领域所独有，事实上，今天已经彻底摆脱“卡脖子”痛楚的我国军用航空发动机，十多年前同样存在类似痼疾，以至于行业泰斗感言：“墨守单纯‘解决有无’理念，不尊重科学规律，反而阻碍发动机技术发展。事实证明，材料尚未研究成功，抗疲劳技术尚未研究，使关键基础构件成为无源之水。未研究关键基础构件就装配发动机，使发动机成为无本之木。在型号研制中‘材料、工艺攻关’、‘型号带材料’、‘型号带制造’、‘设计牵头材料、制造技术’等不科学理念和急于求成、急功近利的方法不仅研制周期较国外长，各种风险集中在型号上。”我国航空工业之所以能够突破军用航发这一同样多学科高度综合的现代制造业结晶，关键在于咬牙吃劲的关头能够克服走捷径的诱惑，果断改变通过试验验证，基于研仿原型逐次修改的传统研制方法，咬牙走通了一个突破单项关键技术-部件验证-核心机-验证机-型号研制的完整过程，打破了0和1之间的反复循环，打开了从10到100的迭代空间。以此观之，我国光刻机自立自强，或许也应真正经历一场关键机型完整的正向研发“洗礼”。杜工也向集微网表示，光刻机的研发应该先学会走路，再学会跑步，与其被美国制裁指挥棒调动，疲于追赶EUV、先进DUV风口，不妨从基础的KrF乃至I线光刻机扎扎实实吃透，真正建立起技术和系统的迭代基础，而这一过程，正是新型举国体制大有作为的舞台。他同样以两弹一星为例，指出类似中央专委、国防科工委等高层级专责机构在重大科技攻关中必不可少：“国家不仅仅应该规划光刻机研发的结果，更必须亲历亲为管理过程，单靠一家企业‘揭榜挂帅’，坐等到点验收，不适合光刻机这样高度复杂的系统，必须要协调全产业链，集中攻关突破，对于光刻机的重要零部件和系统集成，应该国家有统一的协调调度，大学科研院所，国有民营公司都要参与进来，发挥各自的优势做关键零部件，然后由有实力的公司进行系统协调，先打通上下游供应链，再系统集成。”结语面对拍向半导体产业链的“惊涛骇浪”，我们已无需再抱有过多侥幸、缅怀和幻想，光刻机为代表的关键核心装备自立自强，是对外部霸凌的最有力回答。已然化身科技自立自强进程“试金石”的光刻机，当下无疑承载了太多应有或不应有、合理或不合理的焦虑指点，但从另一个角度看，这样的喧嚣，恰恰也折射出全社会对技术进步的渴望和期待，这样的志气和心气在，终将推动我们不屈不挠地抵达胜利彼岸。
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