我国的光刻机5纳米生产技术要多久才能突破？

随着科技不断的发展，全球竞争已经不仅仅在于军事和经济，更多的战火波及到了科技领域，尤其是在美国对华为制裁的事件不断升级的情况下，芯片的关注度也越来越高。最近有很多自媒体人为了追求流量都在传播“5nm光刻技术获得重大突破”的传闻，但是事实是什么呢？我们一起来看一下吧。

我国科技企业已经实现弯道超车，但是芯片仍是短板

在国家和各行各业的重视下，我国在科技方面尤其在互联网和通信领域实现了完美的弯道超车，但是芯片产业却摆脱不了需要大量进口的处境。

近年来，我国集成电路发展非常迅速，人工智能、智能制造、汽车电子、物联网、5G等为代表的新兴产业快速崛起，集成电路是我国信息技术发展的核心，但是根据相关媒体报道称，2019年中国集成电路进口数量为4451.34亿个，同比增长6.6%；2018年中国集成电路进口数量为4175.67亿个，同比增长10.8%。在进口金额方面，2019年中国集成电路进口金额为3055.5亿美元，同比下降2.1%。

在华为事件出现之后，越来越多的企业和国人意识到，自研芯片的重要性，芯片实现国产化也迫在眉睫，因此我们现在迫切需要有自主制造芯片的能力。

我国芯片设计已经能自主，但是生产制造仍是短板

根据很多媒体的报道，我们可以看到华为海思、紫光展锐等科技企业已经能够实现芯片架构的自主设计，但是对于芯片制造领域，我国暂时没有企业可以代替台积电的地位。尽管中芯国际已经可以生产14nm制程工艺，但是这无法和台积电相媲美。因此，如过想彻底摆脱国外的威胁，这条路仍旧是任重道远。

那么我国什么时候才可以突破5nm技术呢

根据媒体在近日的报道，中国权威机构中科院苏州研究所已经研发成功了新型5nm高精度的激光光刻技术，标志着我国的5nm光刻技术取得了重大进展。根据相关报道称，这项技术和ASML的EUV极紫外光刻完全不同。

很多自媒体人报道称，中国5nm技术突破，比肩ASML指日可待！我不太认同这点，要知道技术从理论到实际商业生产制造，短则需要几年，多的就遥遥无期了。

结语

虽然我国短时间无法到达国际顶尖水平，但是相信在华为等科技企业共同努力下，会大大缩短这个时间！

月初一条“中科院5nm激光光刻技术突破”的新闻火了，在很多无良自媒体的口中这则新闻完全变了味，给人的感觉像是中国不久将会拥有自己的5nm光刻机，其实真实情况完全不是一回事。下面我们就来谈谈这则新闻真实的内容到底是什么，以及中国光刻机5nm生产技术还要多久才能取得突破。

中科院5nm的光刻技术和光刻机关系不大

其实“中科院5nm激光光刻技术突破”的新闻来源是在中科院网站上的一篇论文，文章的主要内容其实是讲微纳加工领域里的一个进展，中心思想是超高精度的无掩模的激光直接刻写。

由于文章中采用了一个叫“lighography”的词，这个直接翻译过来就是光刻的意思。再加上5nm这个数值，很容易让人联想到的是中科院在5nm的光刻机上取得突破。由于一些自媒体翻译错误以及想要煽动公众情绪获取大量的流量，于是这个错误的新闻就得到了大量的传播转发，进而误导了不少关心中国光刻机发展的朋友。

论文和完全商用是两码事

其实就算论文讲的真是在光刻机领域取得的突破，但是想要完全商用并不容易。

前段时间“碳基芯片”这个概念也上了一阵子热搜，碳基芯片具有成本更低、功耗更小、效率更高等优点，并且在未来可能用于我们的手机或者电脑的芯片方面。为什么热度没有能够持续下去？最主要的原因还是因为它的商用遥遥无期。

碳基芯片现在还是停留在实验室阶段，想要完全商用最起码要二十年以上，这就注定了它和现在主流的硅基芯片没有任何的竞争力。同理就算中科院的论文讲的是5nm光刻机技术，想要完全实现商用不知道还要多久。

中国和荷兰ASML的差距最起码也在十年以上

现在国内最好的光刻机生产企业应该是上海微电子，目前生产的最好光刻机也只是90nm的制程。尽管有传言说上海微电子明年将会推出28nm的全新光刻机，但是和ASML的EUV光刻机精度依旧相差甚远。

中国想要生产5nm的光刻机有一个最大的难点，就是自主研发。这不光意味着我们需要跨越从28nm到5nm这个巨大的障碍，并且在突破的过程中最好不要使用其他国家的专利，只能发展出一条属于自己的光刻机道路。需要达成这么多的条件，研发的难度可想而知。

总的来说短时间内我国的光刻机技术取得重大突破的概率为0，还是要被人牵着鼻子走。落后就要被挨打卡脖子在任何时候都是真理，只希望我们国家的科研人员能够迎头赶上，尽快取得突破吧。

光刻机是光刻工艺的核心设备，价值含量大、技术要求高，涉及精密光学、精密运动、高精度环境控制等多项先进技术。在所有晶圆制造设备中，光刻机设备投资占比最多达到30%，其次是刻蚀设备(20%)，PVD(15%)，CVD(10%)，测量设备(10%)，离子注入设备(5%)等。事实上我国中微半导体的刻蚀设备已经到了5nm级别，并已导入台积电的生产线。

• 五年内必能突破5nm光刻机

光刻机已成为国家最紧迫的卡脖子设备，一旦国家不计成本的投入，加之国内代工企业的成长，5年内我们必能拥有可用的5纳米光刻机。以前中国没有龙头企业进行大规模的投资，光刻机即便生产出来，国内也没有芯片代工企业购买，没有市场便没法进行技术迭代，如此恶性循环，导致国产光刻机进展缓慢。

• 我国并非零基础

即便长期处于无资金，无市场状态。国内还是有上海微电子、合肥芯硕、无锡影速等几家光刻机研发企业逐渐成长起来。 虽然与国外技术相比落后5-6代左右，但毕竟不是从零开始。在公司已量产的光刻机中，技术最先进的是上海微电子的SSA600/20光刻机，可以用来加工90nm制程的芯片。

今年6月，上海微电子光刻机设备制造商公布，预计2021-2022年交付第一台28nm工艺的国产沉浸式光刻机。配合中芯国际对晶圆代工、封测技术的积淀，足以可见中国半导体技术的飞跃式发展。

光刻机是多个系统的集合，其中光源曝光系统、工作台系统、投影物镜系统是光刻机最核心的组成部分，这也是国产光刻机与阿斯麦光刻机的主要差距。华卓精科更是打破ASML的垄断，完成了光刻机工作台系统从0到1的突破。当前，华卓精科在光刻机双工作台领域，是我国第一家能自主研发并实现商业化生产的供应商。

光刻机虽复杂，但光刻机的各个子系统我们都能找到相应供应商，即便不是最先进，我们可以找准短板，不计成本的投入，短板的高度就是国产光刻机的高度。

远着呢！先说一下，如今的5纳米，7纳米，10纳米指的是芯片的制程工艺，而不是光刻机的。光刻机并没有制程工艺一说，只有制造芯片的制程范围。5纳米制程工艺属于EUV光刻机的加工范畴了，但是用DUV光刻机也可以加工出来，只不过太耗时，耗力了。

要知道国内可以生产28纳米制程工艺的DUV光刻机还没有交付，就更别说可以生产5纳米制程的EUV光刻机了。在高端光刻机领域，国内与国际还有不小的差距。台积电是在2011年首先完成28纳米制程工艺的，国内最先进的中芯国际是在2015年完成28纳米工艺制程的。世界上首台浸没式DUV光刻机是在2004年制造出来的，而国内也只有到2021年左右才可以制造出浸没式DUV光刻机，这前后相差了16年。另外呢，ASML的EUV光刻机是在2015年被制造出来的，这差距一下子就被拉大了。

再来看看前段时间出现的5纳米光刻技术，严格来说，这是用激光直接在底板上刻画，不用掩膜，不用抽真空。但是速度太慢了，远没有光刻机制造芯片的速度快。激光光刻技术可以在一小时内加工50000个纳米狭缝电极。而光刻机加工的可不止这点啊，ASML的光刻机可以再去1小时内加工出来120片12英寸的晶圆。

一般来说，12寸的晶圆可以制造500个左右的芯片，那么可以大概算一下，ASML的光刻机一个小时可以生产出6万个芯片，而一个芯片中的晶体管高达上百亿个。由此可知，光刻机的加工制造能力可不是激光直写技术可以比的。所以说，激光直写的5纳米光刻技术，离实用化，商业化还比较远的。最起码现在的芯片制造，缺乏光刻机还是不行的。国内光刻机技术还有很长的一段路才能追上国际先进水平，至于具体的时间，这个还是比较难说的。关键是EUV光刻机的制造需要国内各种精加工的突破。

目前来看，国内EUV光刻机的发展也不慢。由哈工大负责研发的DPP光源的功率接近了125W，而样机在2016年就被制造了出来，其他的双工件台，镜头组也有研发单位，且进度也不慢。所以说，国内EUV光刻机也再稳步的研发之中，还是慢慢等待吧。

很高兴可以回答这个问题，接下来我简单分享下自己的理解和想法，希望可以帮助到大家。

国内芯片制造技术距离5nm制程工艺还有很长的时间要走，最快也需要3-5年的时间，目前国内最优秀的芯片制造企业中芯国际，能够批量化代工生产的制程工艺也就只是14nm，距离5nm至少还差三代。

国内芯片制造技术现状

中芯国际目前是国内掌握最先进制程工艺的企业，14nm制程工艺已经非常成熟，可以大规模批量化生产。目前中芯国际正在向更先进的制程工艺迈进，提出了N+1、N+2工艺。N+1工艺相比于14nm性能提升20％、功耗降低57％、逻辑面积缩小63％，SoC面积缩小55％，之后的N+2工艺在各方面的表现会比N+1更好。

据相关人士透露，中芯国际的N+1工艺和台积电第一代7nm工艺（未采用EUV光刻机）相差无几，只不过在性能的提升上稍有欠缺，N+2工艺和台积电7nm+基本持平。此外中芯国际的N+1工艺预计在今年的第四季度批量化生产，这样一来我国距离5nm制程工艺又近了一步。

光刻机的困境

目前国内最先进的光刻机制造公司上海微电子也仅仅只能生产出90nm的光刻机，虽然有媒体称，上海微电子已经成功突破光刻机瓶颈，从90nm跨越到了28nm，2021年实现量产，但这相较于荷兰ASML公司的5nm的光刻机还是存在着很大差距。而中芯国际从荷兰ASML购买的光刻机，由于他国干预导致已经拖延两年的时间了，还是迟迟不给交付。

虽然中芯国际的N+1、N+2工艺无需EUV光刻机就能生产，但是后面的5nm、3nm是必须要有EUV光刻机的。如果中芯国际无法从荷兰ASML购买到EUV光刻机，那5nm制程工艺的实现就要难于登天了，3nm制程工艺就更不用想了。

综上所述，国内5nm制程工艺的突破，不仅自身的技术方案能够支持，更重要的是EUV光刻机这个重要的生产工具，两者缺一不可。

以上是我个人的理解和看法，如有不足之处，还请大家多多指教，喜欢的可以点赞关注下，谢谢！

技术上已经突破了。

技术突破离量产还有很长时间。

我们要有耐心。

中国光刻机技术加油！

中国科技加油！

30年左右