华为80亿重金研发光刻机:需要多少时间?哪些队友?

文 | 华商韬略 吴苏



芯片持续撬动着资本、民心和政策，想让行业崛起也绝非一日之功。

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近日，台积电正式宣布，在美国给出的 120 天宽限期结束后（9 月 14 日之后），台积电不再为华为代工生产芯片。同时，中芯国际也曾在其招股书中表示，未来可能无法用美国的半导体设备为华为代工芯片。

如此一来，形势变得更为严峻，除了购买第三方的芯片，自己制造芯片生产的核心设备光刻机，也是一个逼不得已的选项。

最近一则华为要生产光刻机消息，更是激起了舆论的巨大关注。

有媒体报道，华为方面已经开始着力自建芯片晶圆厂，并且已经在招聘光刻工艺工程师，工作地点在东莞松山湖。

还有消息称，华为“确实去很多半导体设备厂挖人”，一家国产光刻机厂商“被挖走了不少人”。

消息传出，大批网友感到振奋，“如果华为搞，可以直奔 5nm 制程去，其实 ASML 真干也只干了两年”、“两年搞定 5nm 芯片生产线”、“前期评估 5nm 光刻机 2 年内投入量产”之类的评论层出不穷。

此前， 美国官方声明，将严格限制华为使用美国的技术、软件设计和制造半导体芯片，以保护美国国家安全，并切断华为试图脱离美国出口管控的途径。

但针对美国此次限制升级，5 月 16 日上午，华为通过心声社区发文称：没有伤痕累累，哪来皮糙肉厚，英雄自古多磨难。回头看，崎岖坎坷；向前看，永不言弃。



此外，近期还有好消息。英国当地时间 6 月 25 日，华为公司正式宣布其位于剑桥园区的第一期规划已经获批，主要用于光电子的研发与制造。

该项目规划经历三年多时间，今年是华为进入英国市场的第 20 年，该公司目前在英国拥有 1600 名员工。

其实早在 2016 年，华为就申请了和光刻机相关的技术专利。也就是说，华其实在提前布局，相关数据显示，华为已经在相关领域投资了 80 亿美元。

只是想要打造自己的生产线和光刻机难度是无法想象的。



2.

华为足够强，但想成功造就光刻机也绝非一日之功。光刻机的本质其实与投影仪+照相机差不多，但不过说起来，作为半导体行业“皇冠上的明珠”，想实现行业整体崛起必须打团体战！

这是涉及到种种专利及供应链部件限制，并不那么容易突破封锁。这从当年最大光刻机巨头尼康的衰落这件事上就能一探究竟。

上世纪 90 年代，光刻机的光源波长被卡死在 193nm，成为了摆在全产业面前的一道难关。

但当初要强的尼康的零件技术却想全靠自己搞定。尼康选择了在 157nm 上一条道走到黑，却没意识到背后有位虎视眈眈的搅局者。

尼康晚了半步，却一步错步步错。错失 EUV 关上了尼康光刻机的大门，而 ASML 却借机崛起，演绎出一场地地道道的美国式成功。

如今，ASML 成为全球光刻机的霸主，也是唯一能生产 EUV（极紫外线）光刻机的荷兰厂商，截至 2018 年初，在全世界范围内约有 12000 件专利和专利申请，在中国的专利申请就达到 1326 件。

不仅数量庞大，ASML 的专利也高度集中，几乎都聚焦于光刻机及其零部件。专利背后，当时 ASML 拥有 160000 名员工，其中大部分都是研发人员。



事实上，ASML 能笑傲全球，不是荷兰一个国家取得的成果，而是多个国家通力合作的产物。

因为，光刻机是一种集合了数学、光学、流体力学、高分子物理与化学、表面物理与化学、精密仪器、机械、自动化、软件、图像识别领域顶尖技术的产物。

若不是当年美国的小心思，拉偏见，提防日本崛起，根本就没这个荷兰公司的机会。

当时，掌握光刻机界话语权的是日本尼康、佳能。

1997 年，美国巨头英特尔组织了一个叫 EUV LLC 的联盟。这个联盟里，除了英特尔和牵头的美国能源部，还有摩托罗拉、AMD、IBM，以及能源部下属三大国家实验室：劳伦斯利弗莫尔国家实验室、桑迪亚国家实验室和劳伦斯伯克利实验室。

英特尔希望把尼康和 ASML 拉进联盟，但美国将 EUV 视为推动本国半导体产业发展的核心技术，不大希望外国企业参与其中。



然而，EUV 光刻机技术要求太高，可以说逼近物理学、材料学和精密制造的极限，单打独斗可不行，本国的光刻机企业 SVG 等又被来自日本的尼康“扫荡”得扶不上墙，自然对尼康不放心，于是最后，美国选择荷兰的 ASML 合作。

ASML 也很有决心，不仅同意在美国建立一所工厂和一个研发中心，用来满足所有美国本土的产能需求，还保证 55%的零部件均从美国供应商处采购，并接受定期审查。

这是 ASML 甩掉尼康，依托 EUV LLC 研发人员发表的技术成果，一步步发展成全球霸主的原因，也是美国能禁止荷兰生产的光刻机出口中国的原因。

说到底，ASML 的光刻机王朝，建立在国际合作的基础之上，离不开美国光源技术，德国蔡司的光学技术支持……

所以，ASML 曾扬言，就算公开图纸也不怕被山寨。因为西方合作供应链机制，没人能山寨。有些东西，别人是不会卖给你的。他还特意解释了为什么他不害怕中国会模仿出光刻机：

光刻机设备供应商 ASML 的首席执行官 Peter Wennink 此前表示：“这是因为我们是系统集成商，我们将数百家公司的技术整合在一起，为客户服务。

这种机器有 80000 个零件，其中许多零件非常复杂。”

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你可能觉得，华为刚起步，就拿来和国际龙头相比，不太合适。

那么，可以用国产龙头上海微电子来对比。

上海微电子成立于 2002 年，由国内多家企业集团和投资公司共同投资组建，长期专注研发光刻机，截止 2020 年 5 月，持有的专利和专利申请数量超过 3632 件，可以做到最精密的加工制程是 90nm 的光刻机。

90nm 的光刻机，可以驱动基础的国防和工业，但只能算是最底层的水平。有分析说，上海微电子能造出来的芯片，相当于 2004 年的奔腾四处理器，“有十几年的差距”。

不难看出，要生产光刻机，尤其是生产 5nm 芯片的 EUV 光刻机，需要长期的努力。

目前，中国芯片制造方面顶尖的中芯国际只有 28 纳米的生产工艺，14 纳米工艺才刚刚开始量产，且中国芯片制造只能占到世界 7.3%的份额。

美国的封锁与打压，短期看，的确制造很多困难，但长期看，只会激发中国放弃侥幸，集中力量，让核心科技硬起来。半导体产业被持续加持，中芯国际的快速上市，本身就是例子。

从全球产业和市场格局看，中国半导体产业，也已到了可以突围而上，加速发展的关键时刻。

一边难度系数极高，一边是生存之战，所以华为要搞成光刻机，需要兄弟帮衬，需要直接面对，更要能够整合全国相关的产业、技术和资源，“集中力量办大事”。

其实，国产光刻机厂商中，上海微电子是一个不错的合作对象。分析人士指出，上海微电子研发中的 28nm 分辨率的光刻机可以用于 14nm 芯片的生产，多次曝光情况下，甚至可以生产 12nm 的芯片。上海微电子拥有这样的技术基础，华为与其合作，能走不少弯路，也能彼此激发，共同创新，走得更远。



当然，光刻机还有很多技术，国产厂商暂时没法突破，这就更需要中国相关产业携手前行，一起提升技术水平。事实上，中国很早就重视了半导体的大战。最早可追溯至上世纪 60 年代。但在后来的发展中，由于自身路径，国内产研环境，以及不友好的产业环境等多种原因，逐渐掉队。

中科院微电子所院士表示，在光刻机方面国内与国外先进相比相差 15-20 年的距离。即使是国内最先进的上海微电子，也还有相当长的路要走。

但近年来，国家加大了对半导体行业的投入。大基金一期投入 1300 亿，已收尾；二期预计超过 2000 亿。但这些资金需要投资的项目也很多，涵盖芯片设计、制造、封测、设备等诸多领域。以一期为例，累计投资 62 个项目，涉及 23 家上市公司。

单从 ASML 称霸天下来看，这也是全人类努力的科技结晶。所以前方虽然艰巨，但前景却很光明。

半导体行业向中国转移的大趋势不会改变。另一方面，国家也正进一步加大支持和投入，也给了国内企业追赶的机会。

但相关的专家也表示目前中国想自研光刻机漫漫长路，拿日本和韩国做例子，其实他们背后都有美国的影子，日本在美国技术的支持下完成了第一产业产业转移，同样的韩国也是，想靠一己之力几乎不太可能，技术也有个积累的过程

所以，光刻机之战需要打团体战，唯有行业崛起，技术暴走，才能让产业链整体雄起。这是一个需要积淀的行业，成为光刻机领域真正不可替代的国产希望，华为的路还要很远，但庆幸的是，这条路越走越稳了。

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