國產示波器破局，光刻機還有多久

深圳灣芯展上，一臺看似普通的示波器前擠滿了圍觀人群，這款帶寬90GHz的“工業眼睛”正精準捕獲著皮秒級的瞬態信號，它見證了中國在高端電子測量領域從長期追隨到全球領先的飛躍。

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國產90GHz示波器破局

在前不久的灣區半導體產業生態博覽會上，深圳市新凱來技術有限公司旗下子公司萬里眼發布了一款帶寬高達90GHz的超高速實時示波器，這一突破性產品將國產示波器性能提升了500%，標志著中國在高端電子測量儀器領域實現了關鍵突破。

“用漏勺接瀑布”，這是萬里眼公司CEO劉桑對超高帶寬下采集信號難度的生動比喻。示波器作為電子工程師的“眼睛”，是將肉眼看不見的電信號變換成可視化圖像的關鍵工具。在半導體領域，高端示波器的重要性不亞于光刻機，直接影響著芯片設計和測試的能力。

萬里眼發布的ExWave TS系列示波器實現了90GHz的帶寬突破

而萬里眼此次發布的ExWave TS系列示波器不僅實現了90GHz的帶寬突破，更在多項核心指標上達到國際先進水平——每秒2000億次采樣率精準捕獲瞬時脈沖，40億樣點存儲深度為業界同級別產品的兩倍，每通道獨立支持200GSa/s采樣率和4Gpts深存儲。

萬里眼示波器與國內外同類產品性能對比

此前，中國高端示波器市場長期由是德科技、泰克、力科等西方廠商壟斷，國內廠商能量產的示波器帶寬基本在20GHz以下。萬里眼此次突破直接將國產示波器的關鍵性能指標向前推進了好幾代，成為全球首個超高速智能示波器和全面屏示波器。

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電子測量的“抗斷供”逆襲

“一臺國外高端示波器曾叫價1000萬元，還禁止合作開發。”國內測量設備廠商的困境在高端示波器上被赤裸呈現。示波器作為半導體制造的“標尺”，長期被是德科技、力科壟斷，中國廠商被壓制在20GHz以下中低端市場。

高端示波器一度是我國半導體產業“卡脖子”式的存在

在嚴峻的封鎖形勢下，中國測量精度量級與國際先進水平長期存在代際差距。全國政協委員、中國計量科學研究院院長方向曾指出：“測得出才造得出，測得準才造得精。新形勢下，我國芯片研發計量能力面臨嚴峻挑戰。”

面對這一“卡脖子”難題，萬里眼選擇了全面突破根技術的路徑。示波器的“心臟”——ADC芯片長期被美國ADI公司壟斷，萬里眼通過與國內產業鏈伙伴協同攻關，成功研發出自主可控的高速ADC芯片。

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全球供應鏈的“中國變量”

90GHz示波器的突破，對中國半導體及相關高科技產業發展具有戰略意義。

國產示波器已開始在國內研發單位落地

這款設備已應用到華為、上海交大等關鍵研發單位，使我國在半導體、光通信、智能駕駛領域不再因為測量工具而“失明”。

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產業鏈協攜手破局

萬里眼90GHz示萬里眼是新凱來旗下企業，而新凱來在此次灣芯展上展示了“軟硬結合”的整體實力。其旗下武漢啟云方科技有限公司發布了兩款擁有完全自主知識產權的國產EDA軟件，可將硬件產品開發周期縮短高達40%。這種“設備-材料-軟件”協同迭代的中國路徑，正在構建完整的產業生態。

在本屆灣芯展上，拓荊科技用于3D存儲芯片制造的晶圓對晶圓混合鍵合設備，以及有研億金的高純金屬濺射靶材，與萬里眼示波器共同形成“上游突破-中游驗證-下游應用”的正向循環。

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光刻機之“謎”

我國超高速實時示波器已經實現了從無到有的突破，有它如同巨龍眼睛般幫助產業鏈一起創新技術當然是件好事。然而，要將精密的設計化為現實的芯片，需要打通芯片制造中最核心的“物理實現”環節。

中國半導體產業在過去幾年間，被美國層層加碼的管制倒逼著自力更生，在國產軟件、設備、材料等領域取得進步。但最引人關注的，無疑還是最直接用于制造芯片的光刻機。

光刻機的工作原理類似于照相機，但精度要求是天壤之別。簡單來說，光刻機將電路圖案從掩模版轉移到硅片上，這個過程決定了集成電路芯片上電子元件的尺寸和位置。按照光源類型，光刻機可分為UV（紫外光）、DUV（深紫外光）、EUV（極紫外光）。

其中，DUV的光源主要為氟化氪（KrF）和氟化氬（ArF），采用浸沒式技術的氟化氬光刻機通過多重曝光等技術，能夠制造出7納米（nm）及以上制程的芯片，是當前集成電路制造的主力設備；EUV光源波長最短，因此最尖端的EUV光刻機能夠直接制造7nm及以下最先進的芯片制程，但其技術復雜度極高，成本巨大，目前全球僅荷蘭阿斯麥（ASML）公司能夠實現批量生產。

隨著先進以及次一級的光刻系統的禁運，帶動上下游產業鏈集體“去美化”已是現實，我國芯片制造業必須把各個制程節點和產業環節“重走一遍”——哪怕付出巨大的經濟代價和時間成本。

但是“硬剛”也要講究策略，最現實的問題仍然要解決。

公開數據顯示，2023年到2027年，全球晶圓代工成熟制程（28nm以上）和先進制程（16nm以下）的產能比重預計將維持在7∶3。這意味著，在高性能芯片頻出的當下，成熟工藝需求仍然非常大，以至于在全球半導體產業中，40nm和28nm制程仍然能滿足近7成產品需求。

熟悉芯片制造的業內人士曾提及，中國在成熟制程的市占率不到20%，因此，這幾年，大家都不約而同地想著先優化、擴大成熟工藝；再隨著國內大量成熟工藝產能逐步釋放，成本逐步下降后拿出更具性價比的產品，沖擊歐美競爭對手。

這不失為一種在短期內贏得喘息空間的好戰略，如果能利用好這個時間窗口，我們仍有機會集中資源攻克關鍵技術環節。

國內公開承認肩負光刻機研制重任的上海微電子裝備(集團)股份有限公司，其用于制造90nm芯片的干式DUV光刻機就已經實現量產，另外，28nm浸沒式DUV光刻機也進入產品驗證階段。

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理性看待光刻機國產替代

但想在窗口期“彎道超車”也沒那么容易。高端光刻機的研發難度極大，不然也不會被譽為集成電路產業鏈“皇冠上的明珠”。兩年前我們曾經采訪過國內一家從事芯片制造前道流程設備的企業，彼時正值美國扼制中國半導體產業策略全面升級之時。

其負責人坦承，國產設備水平參差不齊，一些關鍵零部件仍依賴進口，“多數設備28納米以下制程還是被美國、日本廠商壟斷，國產光刻機目前量產的只有90納米”。他還提到，很多國產設備技術水平還需要慢慢驗證，畢竟“一臺光刻機的零部件高達10萬個，即使是ASML也需要5000家供應商支持”。

很多人相信，我國的國產替代力度只有更堅決才能破局。在這個過程中，有些消息總是會輕易牽動觀者的情緒。

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理性靜待

逐步形成的國產光刻機產業鏈

光刻機本身可以粗略分為三大核心子系統，分別是光源系統、光學系統以及精密運動控制系統（雙工件臺），我國產業界和學界在這三個部件系統其實均有突破。

例如光源系統，它如同光刻機的“心臟”，決定了雕刻精度所能達到的物理極限。哈爾濱工業大學在產生13.5納米極紫外光的基礎研究上獲得重要進展；北京科益虹源光電技術有限公司（下簡稱“科益虹源”）更是在適用于先進制程的40kW高功率激光等離子體（LPP）技術上實現攻關，為穩定光源提供了堅實基礎。

上海微電子將交付的28nm光刻機，就是由其自身負責光刻機設計和總體集成，科益虹源提供光源系統、國望光學提供物鏡系統、國科精密提供曝光光學系統、華卓精科提供雙工作臺，以及啟爾機電提供浸沒系統。這些都是我國光刻機產業日趨成熟的標志。

國內部分光刻機產業鏈參與企業

核心子系統的突破非一日之功，卻是不得不修煉的核心“內功”。想要在新一輪技術革命或爆款應用來襲時躋身世界前列，我國半導體產業必須構建出自主化的堅實基座，或者在某些細分環節扮演必不可缺的角色。至少從目前來看，一個能夠基本自足的產業鏈，已在慢慢形成。

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編輯｜張毅

主編｜黎坤

總編輯｜吳新

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