文/樂川

集微網消息，福建晉華事件，開啟了美國制裁中國半導體的序幕，中國半導體產業逐漸成為普通群眾也爭相探討的話題，中芯國際一臺遲遲不能“到賬”的當下最先進的EUV光刻機，更是成為全民關心的大事。幾個月前朋友圈瘋轉的一則新聞舊話，掀起更大的波瀾：原來中國這么早就開始光刻機研發了，那為何現在還是淪落到受制于人的局面？

三次全國大規模集成電路會議，引發國產光刻機成果大爆發

光刻機是大系統、高精尖技術與工程極限高度融合的結晶，被譽為集成電路產業鏈“皇冠上的明珠”。20世紀50年代，美國研制出接觸式光刻機，70年代，美國Perkin-Elmer公司研制成功1:1投影式光刻機，隨后美國GCA公司推出“分步重復精縮投影光刻機”，將投影光刻的比例發展到1:5或1:10。分步式光刻機的概念提出之后，光學光刻機的技術路線就基本上穩定下來了，后續的光刻機基本上都屬于這種類型。差異只在于光源的變化。

日本的尼康和佳能于20世紀60年代末開始進入光刻機領域。中國利用光刻技術制造集成電路，大致也開始于同一時期。

1965年，我國第一塊集成電路在北京、石家莊和上海等地相繼問世。上文中提到，1974年9月，第一次全國大規模集成電路工業會議召開，國家計委在北京召開《全國大規模集成電路及基礎材料攻關大會戰會議》，擬定的目標是【1974～1976年期間，突破大規模集成電路的工藝、裝備、基礎材料等方面關鍵技術】四機部組織京滬電子工業會戰，進行大規模集成電路及材料、裝備研發，突破超微粒干板、光刻膠、超純凈試劑、高純度氣體，磁場偏轉電子束鍍膜機等材料、裝備。

1975年12月，第二次全國大規模集成電路會議在上海召開；1977年1月，第三次全國大規模集成電路會議在貴州召開。這三次會議，可以說直接導致了上世紀80年代前后，中科院系統、電子部系統、地方各研發單位光刻機成果的第一次大爆發。

根據現存最早的國產光刻機的紀錄，是1445所在1974年開始研制，到1977年研制成功的GK-3型半自動光刻機（吳先升.φ75毫米圓片半自動光刻機[J].半導體設備,1979(04):24-28.），這是一臺接觸式光刻機。1978年，1445所在GK-3的基礎上開發了GK-4，把加工圓片直徑從50毫米提高到75毫米，自動化程度有所提高，但仍然是接觸式光刻機。

GK-3光刻機（劉仲華.GK—3型半自動光刻機工作原理及性能分析[J].半導體設備,1978(03)

1980年左右，中科院半導體所開始研制JK-1型半自動接近式光刻機，于1981年研制成功兩臺樣機，完成第二階段工藝試驗，并進行模擬4K和16K動態隨機貯器器件的工藝考核試驗。同年，上海光學機械廠的研制的JKG—3型光刻機通過鑒定與設計定型，該機型是我國第一代半自動接近式光刻機。

圖：JK-1型光刻機整機照片

由于美國在50年代就已經擁有了接觸式光刻機，相比之下中國落后了近二十年。同時國外從1978年開始轉向分步重復投影光刻，此時中國科學界也已認識到，分步投影光刻技術的優越性，但限于國內工藝基礎差，難以實現。

但是根據八五、九五期間我國微電子技術發展的要求，迫切需要相當數量的分步光刻機，而當時國際上一臺i線分步光刻機的售價是160萬美元，一臺準分子激光DSW光刻機的售價是210萬美元，一套g線DSW光刻機也要120萬美元，如果全部采用進口設備，當時的國家財力也難以支持。

在此背景下，1978年世界上第一臺DSW光刻機問世不久，機電部第45所就開始跟蹤研究分步式光刻機，對標美國的4800DSW。1985年，研制出了BG-101分步光刻機樣機并通過電子部技術鑒定，認為達到4800DSW的水平。如果資料沒有錯誤，這應當是中國第一臺分步投影式光刻機，采用的是436納米G線光源。

同樣在1985年，中國科學院上海光學精密機械研究所研制的"掃描式投影光刻機"通過鑒定，為我國大規模集成電路專用設備填補了一項空白。按照這個時間節點算，中國在分步光刻機上與國外的差距拉近到7年左右（美國是1978年）。

可以看出，國產光刻機研發在上世紀70年代后期起步，直到80年代后期，技術一直在推進，并且取得了一定的代表性成果。

"貿工技"風潮盛行，國產光刻機研發開始脫節？

20世紀50至80年代初期，中國半導體產業蓬勃發展，幾乎與世界同時起步，這也是國產光刻機研發的關鍵產業背景。但是進入80年代中期后，中國卻“掉隊”了。

此時的日本半導體產業已經發展成為令美國也忌憚的霸主，到了1984年，在光刻機領域尼康和GCA平起平坐，各享三成市占率，Ultratech占約一成，Eaton、P&E、佳能、日立等每家都不到5%。同一年，ASML誕生。

在整個行業積極探索新技術的時候，由于價格高昂和“巴統限制”，“巴統”不批準向我國出口先進設備，國外工藝線已用0.5μm的設備時，卻只對我國出口1.5μm的設備，整整差了三代。此外，在80年代，“巴統”規定對我國出口的DSW光刻機，鏡頭NA必須小于0.17，即只能有2μm以上的分辨率。

也是在這個時期，國內“造不如買”的思想開始盛行，"貿工技"風潮一時盛行，在集成電路等產業也漸漸與國外脫節。產業拋棄了獨立自主，自力更生的指導方針，盲目對外開放，中國獨立的科研和產業體系被摧毀，研發方面是單打獨斗，科研成果轉化成商業化產品的微乎其微。

國產光刻機研發的腳步大大減緩。到1990年3月，中科院光電所研制的IOE1010G直接分步重復投影光刻機樣機通過評議，工作分辨率1.25微米，主要技術指標接受美國GCA8000型的水平，僅相當于國外80年代中期水平。

這個時期國外光刻光源被卡在193納米無法更進一步已經長達20年，科學家和產業界一直在探討超越193納米的方案，臺積電在2002年提出了浸入式193nm技術方案成功解決了這一難題，使得光刻機技術進入到新的階段。而這時國家科技部才組織實施“十五”863計劃“100納米分辨率193納米ArF準分子激光器步進掃描投影光刻機”重大項目的研制與攻關，計劃在2005年完成試生產樣機，2007年小批量生產。

2002年國家在上海組建上海微電子裝備有限公司(SMEE)承擔“十五”光刻機攻關項目時，中電科45所將從事分步投影光刻機研發任務的團隊整體遷至上海參與其中。2008年國家又啟動了“02”科技重大專項予以銜接持續攻關。至2016年，上海微電子已經量產90納米、110納米和280納米三種光刻機。

但是，走在世界前沿的ASML已經開始EUV光刻機研發，并于2010年研發出第一臺EUV原型機，由于成本過于高昂由三星、臺積電、英特爾等公司共同入股推動研發，若干年后，ASML成為7納米以下制程光刻機的唯一供應商。國產光刻機至此落后ASML超過20年。

（校對/零叁）

總結

以上是生活随笔為你收集整理的那么早研发国产光刻机，为何最终落后ASML超过20年的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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