臺(tái)積電前副總裁：中國(guó)企業(yè)手里的光刻機(jī)能造5nm芯片，但是要付出極大的代價(jià)

散英魂寄千萬雄鷹翱翔神州，

盡智魄載十億慧芯呼喚華夏。

01

前沿導(dǎo)讀

2025年，被譽(yù)為“浸潤(rùn)式光刻之父”的臺(tái)積電前研發(fā)副總裁林本堅(jiān)在接受中國(guó)臺(tái)灣媒體采訪時(shí)表示：中國(guó)企業(yè)不一定要跟你去爭(zhēng)奪7nm、5nm的技術(shù)進(jìn)度，他們可能會(huì)用另一種方法來達(dá)到這個(gè)目的。

中國(guó)企業(yè)的手中還有很多當(dāng)年從ASML采購(gòu)的浸潤(rùn)式DUV光刻機(jī)，這些光刻機(jī)可以通過多次曝光的技術(shù)制造7nm芯片，甚至是5nm芯片。

當(dāng)然了，現(xiàn)在國(guó)際技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了EUV時(shí)代，用DUV去制造5nm芯片在理論上是可行的，不過需要付出極大的代價(jià)。

這個(gè)代價(jià)不只是經(jīng)濟(jì)上，還有技術(shù)層面，你得花費(fèi)大量時(shí)間去解決良品率和芯片產(chǎn)能的問題，目前沒有企業(yè)敢嘗試。

02

技術(shù)代價(jià)

林本堅(jiān)是浸潤(rùn)式光刻技術(shù)的開創(chuàng)者和奠基人，該技術(shù)的革命性在于，它通過將鏡頭與硅片之間的介質(zhì)從空氣改為超純水，利用水的折射率高于空氣的特性，有效提高了光刻系統(tǒng)的數(shù)值孔徑，從而在不改變光源波長(zhǎng)的情況下，顯著提升了分辨率。

這項(xiàng)技術(shù)成功地將193 nm深紫外光刻的生命周期從45nm節(jié)點(diǎn)一路延伸至7nm節(jié)點(diǎn)，除EUV技術(shù)之外，浸潤(rùn)式技術(shù)是唯一一種可以制造出規(guī)模化先進(jìn)芯片的技術(shù)方法。

根據(jù)林本堅(jiān)的論斷，浸潤(rùn)式DUV光刻機(jī)的物理極限并非是制造7nm芯片。

他認(rèn)為，通過極其精密的工藝控制、材料創(chuàng)新和算法優(yōu)化，浸潤(rùn)式光刻系統(tǒng)的潛力尚未到頭。例如，對(duì)光刻膠化學(xué)性質(zhì)的深度改良、更先進(jìn)的分辨率增強(qiáng)技術(shù)，以及近乎極致的鏡頭像差校正，都可以在物理極限的邊緣進(jìn)一步壓縮出更高的成像精度。

多重圖案化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)超越單次曝光分辨率極限的關(guān)鍵方法，其核心體系是采用多次光刻-刻蝕工藝的交替，制造出更加復(fù)雜結(jié)構(gòu)的單個(gè)芯片。

在EUV技術(shù)沒有完全商業(yè)化之前，多重圖案化技術(shù)是制造先進(jìn)芯片的唯一途徑，臺(tái)積電曾經(jīng)用這種技術(shù)率先給華為制造了7nm工藝的麒麟990 4G芯片。

但是在EUV光刻機(jī)正式交付之后，臺(tái)積電便迅速將技術(shù)轉(zhuǎn)向EUV，又給華為制造了一批工藝水平更好的麒麟990 5G。雖然兩款芯片都是7nm工藝，但是EUV技術(shù)可以單次曝光成像，其制造的芯片在性能以及功耗上面表現(xiàn)優(yōu)異。

針對(duì)用DUV制造更先進(jìn)的5nm芯片，林本堅(jiān)強(qiáng)調(diào)的是技術(shù)上的可行性。對(duì)于這些志在突破技術(shù)封鎖、確保關(guān)鍵領(lǐng)域供應(yīng)鏈安全的中國(guó)企業(yè)而言，初期的低良率和高成本是可以接受的階段性代價(jià)。關(guān)鍵在于證明技術(shù)路徑是通的，而后再通過持續(xù)的工程優(yōu)化和規(guī)模效應(yīng)來改善經(jīng)濟(jì)性。

技術(shù)機(jī)構(gòu)Techinsights曾經(jīng)針對(duì)華為的mate 60pro手機(jī)進(jìn)行了拆解，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部芯片采用了多重圖案化的制造技術(shù)，具有7nm特性。

再結(jié)合ASML首席財(cái)務(wù)官羅杰·達(dá)森在2023年財(cái)報(bào)上面表述的內(nèi)容顯示，ASML給中國(guó)企業(yè)交付了大量曾經(jīng)訂購(gòu)的浸潤(rùn)式光刻機(jī)，這些光刻機(jī)是制造國(guó)產(chǎn)7nm芯片的核心設(shè)備。

根據(jù)英國(guó)《金融時(shí)報(bào)》發(fā)布的專欄報(bào)告指出，為了解決先進(jìn)芯片的斷供問題，中國(guó)企業(yè)付出了極其高昂的經(jīng)濟(jì)代價(jià)，單靠某一些企業(yè)的力量，是根本無法完成如此巨大的技術(shù)跨越，這背后有中國(guó)舉全國(guó)之力的大量支持。

03

極限生存

國(guó)際媒體路透社在2023年關(guān)于中國(guó)芯片突破的報(bào)道中引述專家觀點(diǎn)稱，中國(guó)自主芯片的進(jìn)展，表明中國(guó)在先進(jìn)制程上找到了變通方案。美國(guó)官員和產(chǎn)業(yè)專家對(duì)其進(jìn)行拆解分析后也表示，中國(guó)在先進(jìn)半導(dǎo)體制造方面取得了超出預(yù)期的進(jìn)展。

這些在技術(shù)層面的權(quán)威信息，間接佐證了林本堅(jiān)基于事實(shí)觀察的判斷。

林本堅(jiān)在訪談中還提到了中國(guó)大陸廠商的現(xiàn)有設(shè)備情況，主要指的是ASML的TWINSCAN NXT:2000i 或更早的1980i、1970i等型號(hào)的DUV光刻機(jī)。

這些設(shè)備雖然在2024年被列入荷蘭的出口管制范圍，但是中國(guó)企業(yè)在管制生效前已采購(gòu)了一定數(shù)量，并進(jìn)行了深入的消化、吸收和再創(chuàng)新。

美國(guó)自2020年開始實(shí)施出口管制以來，旨在通過切斷中國(guó)獲取EUV乃至部分先進(jìn)DUV光刻機(jī)的渠道，將中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鎖死在“落后的技術(shù)世代”。

然而，事實(shí)證明了絕對(duì)的技術(shù)封鎖往往難以奏效，反而會(huì)激發(fā)被封鎖方最大的創(chuàng)新潛能。中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正是在這種壓力下，被迫進(jìn)入了一種“極限生存”模式。

企業(yè)、研發(fā)機(jī)構(gòu)和政府資源被高度集中，目標(biāo)直指在現(xiàn)有條件下實(shí)現(xiàn)最大可能的突破。不計(jì)短期成本、以技術(shù)驗(yàn)證和供應(yīng)鏈安全為首要目標(biāo)的投資，使得中芯國(guó)際、上海微電子等企業(yè)有動(dòng)力和資源去挑戰(zhàn)DUV光刻的理論極限。這與商業(yè)公司追求利潤(rùn)最大化的邏輯有本質(zhì)區(qū)別，更接近于國(guó)家戰(zhàn)略驅(qū)動(dòng)的技術(shù)攻關(guān)。

參考資料： 湯普濟(jì)，公眾號(hào)：觀察者網(wǎng)

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