最近，美国收紧了出口管制，台积电不再接受华为新的订单，中芯国际虽然能够生产14nm工艺的芯片，突破了N+1、N+2制程工艺，然而中芯国际使用的光刻机仍然来自于荷兰ASML，含有“美国技术”，是否受到管制条款制约，还是个问题。那么，我国发展芯片能够绕过光刻机吗？

    什么是光刻机？

    光刻技术与照相技术差不多，照相机是将镜头里的图像印到底片上，而光刻机是将电路图“刻到”硅片上。在光刻工艺中，将涂满光敏胶的硅片作为“底片”，电路图经过光刻机，缩微投影到“底片”上，制作芯片的过程，就是重复几十遍这样的过程。最终，指甲壳大小的芯片上集成了上百亿个晶体管。

    目前，光刻机的龙头企业是荷兰的ASML，几乎占领了100%的高端光刻机市场，最先进的EUV光刻机只有荷兰ASML能够生产。造价高到1.5亿美金的EUV光刻机，集成了全球最先进的技术，来自美国的光源和计量设备，来自德国的镜头的超精密设备，来自法国的阀件，来自瑞典的轴承等等，可以说集人类智慧于大成。

    早在2018年，我国的中芯国际从荷兰ASML那里预订了一台EUV光刻机，然而受到美国的影响，至今未收到这台光刻机。中芯国际虽然突破了N+1、N+2工艺，然而后续的5nm、3nm工艺仍然离不来EUV光刻机，形势依然很严峻。

    我国的光刻机

    我国生产光刻机的企业是上海微电子，成立于2002年，由于起步较晚，因此在光刻机领域与荷兰AMSL仍然有很大的差距。上海微电子能够量产的光刻机是90nm制程，而荷兰AMSL最先进的EUV光刻机可以生产5nm工艺制程的芯片，根据科学家的说法“至少有20年的差距”。最新消息，上海微已经突破了28nm工艺的光刻机，大大降低了与荷兰ASML的差距，希望能够尽快量产。

    总之，光刻机是半导体行业最重要的设备之一，是“沙子变芯片”最重要的设备。离开光刻机，玩不转芯片，离开高端光刻机，玩不转高端芯片。目前，还没有替代设备能够代替光刻机。

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面对美国的欺凌，我们是否能有中国自己的技术，彻底摆脱光刻机？我根据芯片行业的现状，和中国最前沿科技来分析一下。

第一，传统纳米级芯片，暂时无法摆脱光刻机

何为光刻机？简单的说，光刻机的作用就是，通过光照将版图照射到涂有光刻胶的晶片上，这类似于照相机照相，只不过光刻刻的不是照片，而是电路图。

我们现在听到的芯片工艺，都是多少纳米工艺，比如华为的麒麟990，是7nm工艺。很明显，如果没有光刻机，电路图无法刻到晶片上，所以暂时无法摆脱光刻机。

第二、跳过纳米级芯片，量子芯片是打破西方封锁的利器

上面说的传统芯片，在芯片上进行的是数字计算。但如果是量子计算呢？没错，那就是量子芯片。量子芯片是将量子线路集成在基片上，进而承载量子信息处理的功能。

我国中科院郭国平教授研发出半导体量子芯片，这是一款“24位量子比特量子芯片”，世界上最快速量子逻辑门操作。在量子芯片上，我们处于世界领先地位，在将来量子芯片将是打破西方芯片封锁的杀手锏。

总结，“活人不会让尿憋死”，美国的奸计不会得逞

虽然眼下，我们没有7nm，甚至更先进光刻机，但中芯国际依旧可以胜任14nm工艺的生产。即使没有14nm，我们还有28nm，90nm。无非就是手机块头大一点而已。

俄罗斯没有买ASML的光刻机，现在美国同样不敢轻易跟俄罗斯叫板。所以，我们无需担心，我们能做的就是，埋头苦干，在量子芯片还不能商用的时候，早日研发出自己的光刻机。

今天孟晚舟被加拿大裁定“双重犯罪”之后，说明了美国人是彻底要绞杀华为，打压中国的决心。今天我们应该彻底觉醒，吾辈当自强，祖国的崛起需要我们共同努力！

就目前而言，发展芯片一定需要光刻机的，接下来我详细说说个人的看法，希望可以帮助到大家

先给大家解释个概念

什么是芯片

芯片，其实就是集成电路，简称IC，是半导体元件产品的统称。我们生活当中的几乎所有电子设备都会用到芯片，芯片起到的作用就好比我们人类的大脑，有了芯片，设备才会动起来。目前我们用到的芯片就是用高科技手段，把大规模庞大的电路板集成、堆叠、微缩到极小的高晶硅片中。

芯片的制造

芯片的制造过程主要有，图纸设计、晶片制作、封装和测试四个主要步骤。其中最复杂的就是晶片制作了。下面我们一起了解下晶片制作的制作过程，晶体片制作主要分为，硅锭的制作、切片成晶片、涂膜光刻蚀刻、掺加杂质、晶圆测试封装。

• 硅锭的制作

芯片的原料是晶圆，晶圆的成分是硅，硅是由石英沙提炼出来的，晶圆便是硅元素加以纯化，接着是将些纯硅制成硅晶棒，成为制造集成电路的石英半导体的材料。

• 切片成晶片

制作完成后，将其切片成芯片制作具体需要的晶圆。晶圆越薄，生产难度就越大，主要是对工艺的要求越高。

• 涂膜光刻蚀刻

晶圆涂膜晶圆涂膜能抵抗氧化以及耐温能力，其材料为光阻的一种。晶圆光刻、蚀刻该过程使用了对紫外光敏感的化学物质，即遇紫外光则变软。通过控制遮光物的位置可以得到芯片的外形。在硅晶片涂上光致抗蚀剂，使得其遇紫外光就会溶解。可以使用第一份遮光物，使得紫外光直射的部分被溶解，这溶解部分可用溶剂将其冲走。剩下部分就与遮光物的形状一样了。这样就得到所需要的二氧化硅层。

• 掺加杂质

将晶圆中植入离子，生成相应的P、N类半导体。具体工艺是是从硅片上暴露的区域开始，放入化学离子混合液中。这一工艺将改变搀杂区的导电方式，使每个晶体管可以通、断、或携带数据。简单的芯片可以只用一层，但复杂的芯片通常有很多层，这时候将这一流程不断的重复，不同层可通过开启窗口联接起来。复杂的芯片可能需要多个二氧化硅层，这需要通过重复光刻以及上面流程来实现，形成一个立体的结构。

• 晶圆测试封装

经过上面的几道工艺之后，晶圆上形成了一个个格状的晶粒。通过针测的方式对每个晶粒进行电气特性检测。 一般每个芯片拥有的晶粒数量都很多，组织一次针测试模式是非常复杂的过程，这要求在生产的时候尽量是同等芯片规格构造的型号大批量生产的，数量越大，成本就会越低。

这就是大体的芯片制造过程，其中在涂膜光刻蚀刻这个环节当中就需要光刻机的参与，没有光刻机这个环节是无法进行的。所以说就目前而言，芯片的生产制造是离不开光刻机的。

以上为我个人针对此问题的分析，如有不足之处还请多多指教，喜欢的可以点赞关注，谢谢!

对于芯片的制造来说，可能有很多的方式，但是光刻机是制造芯片最好的方式，通过其他途径制造出的芯片无法与光刻机相比，有着很大的差距。

对于目前的芯片来说，光刻机是制造芯片必备的工具，没有光刻机，芯片只能是一张图纸，对于我们来说没有任何的用处。即使你的芯片设计技术再怎么厉害，没有光刻机，一点用也没有。

国产光刻机与世界顶级光刻机有着近20年的差距

说到20年这个数字，相信很多人都不相信，但事实确实如此。目前我国最先进的光刻机是由上海微电子装备公司制造的90nm光刻机，而世界最顶级的光刻机是由荷兰的ASML公司生产的5nm光刻机。90nm与5nm之间，显然存在很多代的差距，说是20年的差距，一点也不为过。

仅仅在光刻机上存在很大差距，在芯片生产工艺上也存在很大的差距。大陆企业中芯片代工技术最好的是中芯国际，中芯国际目前最先进的生产线是14nm。而台积电最好的生产线已经是5nm了，早在2018年台积电就已经实现了14nm芯片的大规模量产。

因为我们制造不出顶级的光刻机，我们只能购买其他国家生产的光刻机，在高端光刻机领域基本被荷兰的ASML公司垄断了，全球80%以上的光刻机都是由ASML生产的。现在问题就来了，ASML有很多的美国资本，同时ASML生产光刻机使用到了很多的美国技术以及来自美国的零部件，自然我们也无法够买到比较先进的光刻机。

所以最终导致我国芯片生产工艺上与世界顶级还有很大的差距，没有先进的光刻机怎么可能提高芯片生产技术呢？

造成这种差距的最主要的原因是什么？

一台光刻机拥有8万多个零件，几乎每一个零件都是世界顶级的。其中光刻机最重要的两个零部件就是镜头与激光光源，恰恰我国在这项技术上非常的落后。

这时很多人就开始说了，既然我们做不出比较好的镜头与激光光源，我们可以去买啊。这条路显然是走不通的，极紫外光源目前只有ASML掌握了该技术，我们向ASML购买该技术，ASML肯定不会卖给我们。

至于光刻机的镜头，我们也是买不到的。全球范围内做镜头最好的企业是德国蔡司，根据《瓦森纳协定》，像镜头这种精密的零部件，西方国家是禁止卖给我们的。

笔者观点：

对于ASML来说，一台光刻机中所有的零件并都是它自己生产的，ASML只能算是一家技术整合企业。像激光光源与镜头，也并不是一家企业或者一个国家可以做出来的，欧美很多国家进行了参与。

所以对于国产光刻机来说，还是非常困难的。因为很多光刻机的零件以及技术，我们都买不到，我们只能使用国产零件。我国的光刻机问题，并不是一家企业可以解决的，需要我国整个半导体行业的共同努力。

在当前硅基半导体时代，光刻机是芯片制造过程中无论如何都无法绕过的核心关键设备！光刻机的技术十分复杂，研发难度极大，所以才导致世界上只有荷兰、日本和我国能制造光刻机。但我国只能制造低端光刻机，与世界先进水平的差距在20年左右！

硅基芯片的物理极限

现代芯片的制造技术已经越来越接近硅基材料的物理极限了，那么这个物理极限是什么？

芯片是由数以亿计的晶体管和晶体管间的连接电路组成的，每一个晶体管都是由源极、栅极和漏极组成。加工工艺越先进，晶体管的体积就越小，源极和栅极间的沟道同样也会缩短，当沟道缩短到一定程度的时候，量子隧穿效应就会变得极为容易。换言之，就算是没有加电压，源极和漏极都可以认为是互通的，那么晶体管就失去了本身开关的作用，因此也没法实现逻辑电路。

现在芯片的制程技术已经发展到了5nm水平，3nm芯片技术正在研发当中。由于技术难度的加大，新一代技术的研发周期就会变得更长，这样就给技术后进者留下了追赶机会。

落后这么多我国还有机会吗

当然有了！我们有两条技术路线可以选择。

第一、继续走传统的硅基芯片的技术路线：走这条技术路线，我国最大的困难在于光刻机技术的短板，但是我们已经开始了攻坚。明年我国首台28nm工艺光刻机即将实现量产，预计在2028年左右，我国将具备EUV光刻机的生产能力。

第二、研发可以替代硅基材料的新材料：既然硅基材料已经快要发展到了极限了，人类怎么可能会坐以待毙，纷纷开始着手研究替代材料。研究发现，碳基材料具备可以替代硅基材料的潜力。5月22日，北京大学电子学系彭练矛院士和张志勇教授团队在《科学》杂志发表《用于高性能电子学的高密度半导体碳纳米管平行阵列》论文。这一研究结果，为我国基于碳基材料的半导体制造技术进入规模化工业生产奠定了坚实基础。

结语：半导体制造业是国家的战略性行业，是国家经济发展的命脉。为了改变我国半导体制造业技术落后的现状，我们一定要立足现实，采取两条腿走路的策略，一方面坚持对传统技术上的追赶，一方面另辟蹊径寻找新的可替代方案。只有这样，我们才能在保障基本需求的情况下，通过借助新技术实现弯道超车。

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如果想要做目前最先进的5nm或7nm工艺芯片，除了荷兰ASML研制的EUV极紫光光刻机，全球都无法找到第二个可以替换的机器，但是未来未必没有替换的技术！

光刻机最难的部分——光刻，究竟是怎样的？

其实光刻机每个部位都是包含各种学问，但是最重要的是把复杂电路通过光刻在硅片上，这一步就是叫做“光刻”，它是怎么做的呢？

首先准备好一块晶圆，这是由硅片加工成的，然后在晶圆上涂抹上一种特制的光刻胶，再把华为或者苹果等芯片设计公司设计的以亿级为电路原件单位的芯片蓝图制作成一个掩膜，这是可以理解一种投影底片。

下一步来了，把这份芯片图转印到准备好的晶圆上，而越小的纳米单位就意味着在更小的间距里放进更多的电子元件，此时对这个投影光的要求极高，而目前最先进的就是EUV极紫外光。

最后，极紫光投到晶圆的光刻胶上并发生化学反应，把一部分材料变得可以溶解，然后一清洗，此时的晶圆就留下了光刻的芯片电路。

上述过程就是光刻的过程，真是对人类的智慧叹为观止。

最先进的传统光刻机已达到科学巅峰

即使是目前科技最发达的美国，光靠它本国的科学家，都无法完全自己造出一台最先进的光刻机，因为光刻机确实是目前人类最精细的机器。如果说汽车发动机有5000个元件，那么一台光刻机的元件有10万个。

从上面的描述可以知道，光刻机要用到的是目前科学家全领域各项最先进的技术，从光学技术、材料技术到精密的加工技术，都是挑战人类科学的最高水准。

传统光刻机的替代品会是什么？

显然，目前如果想替换传统的先进光刻机，靠现有国产技术去按现在这个光刻机的制造芯片的模式打造一套机器也无法达到最先进的水平。那么我们是否可以换一种思维，用当前科学界最前列的技术去完成，此时我国科学家就想到了——量子技术。

如果用量子技术造出量子芯片，那么颠覆目前的所谓的最先进的光刻机不是问题，压根就可以不用光刻机，或者造出一个量子光刻机。

有个好消息是我国已经有科学家进行了量子芯片的研究，并取得了突出的成绩：

我国中科院郭国平教授研发出半导体量子芯片，这是一款“24位量子比特量子芯片”，世界上最快速量子逻辑门操作。

如果要打破西方国家的光刻机枷锁，另辟蹊径是每一个科学领域学者都在思考的问题，但是这个过程必然是艰难而漫长的，吾辈好好读书和培养后代吧，为国家最顶尖技术的自研尽一份力。

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说到光刻机，真的是中国芯片制造行业的痛。众所周知，中国虽然有设计高端芯片的能力，但是却没有生产高端芯片的能力。在芯片制造中，我国缺少的最关键的设备就是光刻机。

这次美国全面封锁华为，让华为麒麟高端芯片面临无法生产的地步，虽然华为能够设计出世界上先进的7nm以下制程工艺的芯片，但是在大陆却没有一家芯片生产商能够生产出来，这让我们意识到了问题的重要性。

在中美贸易冲突中，半导体领域是重中之重。在中国芯片制造是最薄弱的环节，只是因为中国没有高端光刻机，而且美国还限制世界顶级光刻机厂商荷兰ASML向中国出售高端光刻机。因此中国在高端芯片领域被美国卡着脖子，这也是我国发展芯片的最大的困难。

为什么说中国生产不出高端光刻机呢？

• 目前我国生产光刻机规模最大、技术最先进的就是上海微电子装备有限公司了，可以生产90nm工艺技术的光刻机。据相关媒体报道，在2018年11月，中国光刻机的紫外光源突破了22nm分辨率，意味着可以生产22nm的光刻机，目前还没有实现量产。

• 光源：光刻机，顾名思义，肯定和光有很大的联系。光源是光刻机的核心之一，光刻机的工艺技术首先就要取决于其光源的波长。目前荷兰最先进的光刻机采用的是极紫外光源，配备在7nm以下的高端EUV光刻机，目前世界上只有荷兰ASML公司能够提供可量产的EUV光刻机。荷兰ASML高端光刻机的光源是由美国的公司提供，光源可以说是世界上最顶级的配件。

• 镜头：镜头也是光刻机最核心的部件。采用的可不是一般的镜头，可以达到高2米直径1米，甚至更大。荷兰ASML用的是世界最好的老牌光学仪器公司德国蔡司的镜头。

• 荷兰ASML光刻机还有很多其他的关键的零部件都是来自世界顶级厂家。荷兰顶级光刻机单独靠荷兰一个国家是不可能生产出来的。荷兰光刻机百分之九十的配件都是对外采购，这样就能保证使用的是全球最先进的配件。所以说，荷兰ASML光刻机是全球人类科技的结晶。

总结

以目前全球掌握的技术，还没有能够取代光刻机的。在西方国家对中国禁止出售高端光刻机以及关键零部件的情况下，中国只能一步步的进行突破，可以说是非常的困难。然而中国航空母舰都造出来了，高端光刻机没有什么难的了。

就目前半导体行业的发展趋势来看，发展芯片一定要用光刻机，而且在未来十年甚至是二十年一直是一个绕不过去的坎！

光刻机

别看光刻机仅仅只有三个字这么简单，但是一部光刻机的发展确是凝聚了全球目前所有行业的顶尖技术，其中最重要的就是极紫外光源以及镜头，而目前在全球范围内做的顶尖的的是德国的蔡司公司，可以说光刻机的研发涉及到物理、化学、计算机等各个领域。

目前全球光刻机研发最好的公司是荷兰的阿斯麦，其次是日本的尼康以及佳能公司，但是在2008年以后由于研发经费的问题以及对于市场情绪的过于悲观导致佳能以及尼康远远的被荷兰的阿斯麦甩在后面。而目前的阿斯麦已经来到了极紫外光刻机的量产阶段，尼康和佳能还在上一代的深紫外阶段，自然精度跟不上荷兰的阿斯麦。而作为阿斯麦的客户，台积电在阿斯麦的带领下代工技术已经领先全球其它代工公司，来到了下一代的5nm制程工艺并且有望在今年年底实现5nm芯片的量产。

为什么光刻机那么重要？

芯片的制造过程是一个精度要求非常高、工序非常复杂的一个工作，想一想在一个指甲盖大小的硅晶上实现上百亿颗晶体管的刻蚀，每一道工序都需要波长非常短、能量非常低的极紫外光进行加工，所操作的空间相当于头发丝万分之一的大小。可想而知芯片的生产时候需要多么精密的仪器。

最关键的是，晶体管的集成度在一定程度上意味着芯片处理器的运算能力，因此未来芯片的发展趋势也是集成度越来越高，所需nm制程工艺也越来越低，而这也是光刻机不断发展的动力与目标。

因此，芯片的本身物理特性以及加工过程就决定了芯片的制造必须要依赖于光刻机这样高精密的加工仪器且不可替代！

在当今时代，随着科技的不断发展人们研究的领域早就已经从宏观走到了微观，而也正因为现在电子时代的进步，芯片技术也就成为了在技术中需要突破的重点难关。而我国其实在半导体芯片的制造上一直都没有重大突破，因此，在某些时候就会受制于人。

2019年11月有媒体报道，荷兰半导体设备供应商阿斯麦尔（ASML）停止向中芯国际供应极紫外光（EUV）光刻机。该报道援引多位ASML供应商关系人士指出，ASML是为了避免因供应最先进的设备给中国，担心刺激到美国，因此决定暂时中止原定于今年交货的EUV极紫外光刻机的交付。

极紫外线光刻机是芯片生产工具，是生产大规模集成电路的核心设备，对芯片工艺有着决定性的影响。小于5纳米的芯片晶圆，只能用EUV光刻机生产。

阿斯麦尔掌握掌控了90%的高端光刻机高端市场，目前，最新的两代高端光刻机（即浸入式（Immersion）和极紫外线式（EUV）光刻机）的核心技术全部由阿斯麦尔掌握。

在现在的芯片发展领域，最受大家关注的就是光刻机，然而我国还没有能够自主研发光刻机的能力，现在的很多芯片制造，虽然说国内有公司但是芯片的光刻机还是从国外进口的。

这样的发展方式也不禁让人们都非常担心，如果国外想要在这方面对我们有所限制，只要不出口就可以完全的切断这一领域，因此如何能够实现我国自己的生产就是一个重中之重的问题。

我国也下定决心要打造属于自己的光刻机，在这方面的投入也是非常多的，这样的投资已经上达万亿元。

在现阶段，我国的芯片其实大多数都来自于外国进口，而本土的就只能达到10%左右，通过紫光技术现在我国的芯片量产能够提升至17.8%，这样的提升是非常不容易的，而如果按照这样的上升速度的话，我们是有更大的一些满足需要的可能性的。

现在由于在各方面进展进行着研制，也希望我国在2025年可以实现芯片的70%自给自足，这样的话就能够摆脱西方国家对我国的芯片控制。

不过现在令人高兴的一条消息是，中科院所研究的二纳米级芯片在2024年就可以投入生产。

虽然，我们国家掌握了这一类芯片的关键技术，但是却并不能够制造出有这样精度的光刻机，想要真正的成功仍然还有着非常长的一段路需要走。

光刻机制造到底难在哪里？光刻机的技术难度在于“技术封锁”，一台顶级的光刻机关键设备来自于西方发达国家，美国的光栅、德国的镜头、瑞典的轴承、法国的阀件等，这些顶级零件对中国是禁运的。所以，ASML曾说“即便给你们全套图纸，你们也造不出来”。

光刻机只有荷兰的ASML能够生产，超过90%的零件向外采购，整个设备的不同部位同时获得了全世界最先进的技术，因此可以在日新月异的芯片制造业取得竞争优势。

最顶尖的光刻机集合了很多国家的技术支持，是多个国家共同努力的结果，德国为ASML提供了核心光学配件支持，美国为ASML提供光源支持及计量设备的支持，ASML要做的就是做到精确控制。

比如，7nm EUV光刻机包含了5万多个零件，13个系统，误差分散到13个分系统中，德国的蔡司光学设备不精准，美国的Cymer光源不精，都可能造成很大的误差。

与德国、瑞典、美国等一些西方国家相比，我国的芯片制造以及超级精密的机械制造方面不具备什么优势，没有超级精密的仪器，自然就很难造出顶级的设备，无法造成顶级的芯片。最关键的是，这些超级精密的仪器根据《瓦森纳协定》对中国是禁运的。

《瓦森纳协定》有33个成员国，中国不再其列，主要目的是阻止关键技术和远见流失到成员国之外，在半导体领域，受限于该协定，在芯片制造、封装、设计等方面，我国一直无法获得国外最新的科技。

因此，中国要突破这一瓶颈，只能是自力更生，创造出具有自主知识产权的高端科技技术，相信在不久的将来中国一定能办到！

发展芯片一定用光刻机吗？

这个问题同样可以转化为其他问题。比如：电脑必须是二进制码吗？灯泡必须用钨丝吗？手机必须插sim卡吗？发电必须用磁铁发电机吗？

世间万物没有唯一定论，人类发现和应用的也不过是有限的一部分。电脑是歪果仁发明的，芯片也是歪果仁制造的。这是别人在基础科学领域，上百年的积累才有的结果。还记得第一台电脑有多大吗？还记得第一台手机有多大吗？外国人一直没有停止对微缩化集成电路的研究，经过不断地技术攻关，才会有今天我们使用的，电脑、手机。看看这些东西，想想里面的技术，有多少是国人率先先发明的？几乎没有。我们习惯了在别人的基础上发挥想象，仿制、微创新。却忘了，基础平台原来是别人的。当别人晃动平台时，才发现，原来我们建的高楼大厦，是在别人的地基上。

绕开光刻机，理论上肯定是可行的。只是国人太缺乏想象力和不断实践的耐心。因为大概率会失败，对于未曾看到的事物缺乏信心。所以，我们还在以造纸术、印刷术、指南针和火药的古代发明为荣。

高科技的缺乏，本质上缺乏的是对基础科学的研究。因为穷其一生有可能都不会有研究结果。没有人会为一个看不到希望的实验买单。

未来芯片的发展，一定会绕开半导体，就像灯泡一定会绕开钨丝一样。只不过需要数学，物理，化学，生物学共同发展，颠覆性的想象力，数十年甚至几十年的专项研发。方可实现丝丝的突破。

这条路太难！太难！