20年的差距只能一步步追赶。

台积电被禁止为华为提供芯片代工制造服务后，华为7nm、5nm工艺的高端芯片无法生产。而在国内，同为晶圆制造企业的中芯国际目前的量产工艺为14nm。

2018年，中芯国际曾给阿斯麦发出第一张EUV光刻机订单，但由于美国方面的技术管制，这台EUV光刻机还迟迟没有交付到中芯国际手里，而EUV光刻机是实现7nm工艺的关键设备。

美国的技术管制则主要来源于1995年包括美国、荷兰在内的40多个欧美国家签订的《瓦森纳协议》，基于该协议，成员国禁止向其他国家输出航空航天、信息技术、生物科技等高新技术，而光刻机就在其中。

唯有实现光刻机的自主研发才能使关键技术不受制于人。我国光刻机产业起步并不算晚，但发展中期造不如买的引进策略使得自主技术开始大幅落后。

02专项计划是国家在认识到自主掌握光刻机核心技术重要性后，开始集多方之力一同攻关光刻机，目前参与的多家企业都实现了不小的技术突破。

但摆在面前的现实也告诉我们，我国光刻机技术与国外差距仍大，还需要继续加大加快研发。

不晚的起步与差距的20年

相比目前在光刻机领域的受制于人，事实上我国光刻机产业起步并不晚。

在全球光刻机产业开始发展的1960年代初期，我国就已开始进行相关技术的研发。

1966年，我国第一个半导体器件生产厂——北京109厂和上海光学仪器厂已经研制成功了国内第一台65型接触式光刻机；1977年中国第一台GK-3型半自动接触式光刻机诞生；1985年中电科45所研制出分步式投影光刻机。

尽管国产光刻机彼时在精度、品质上较国外产品有所差距，但基本跟随着主流的技术升级步伐。

但从80年代开始，随着改革开放的大门打开，我国开始引进国外的半导体生产产线。国外先进技术的引进当然能够带动国内产业的发展，但这也使得造不如买成为产业发展的主流模式。

而国外在向国内引进技术时，基本上只提供比当时主流技术落后1-2代的产品（比如现在仍仅提供给中芯国际14nm的DUV光刻机），国内企业更多是做技贸工的角色，无法获得核心技术。

2000年左右，国家开始认识到自主掌握核心技术的重要性。2000年6月，国务院印发《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》；2002年，光刻机被列入863重大科技攻关计划。

但彼时，国内的光刻机技术已经显著落后。

从20世纪80年代到21世纪初，光刻机产业处在第三代技术向第四代技术升级的进程中，以KrF和ArF为光源的准分子激光光刻替代了汞灯光源，同时浸没式光刻被提出。

2002年，台积电联合ASML成功研发出第四代的浸没式193nm光刻机，将芯片制程推进到22nm。但同年，国内刚刚启动193nm光源 ArF光刻机的研发项目，刚刚跟上国外厂商80年代的脚步，我国光刻机技术与国外的差距被拉大到20年。

巨大的差距只能努力追赶。为了尽快突破193nm光波长ArF DUV光刻机的技术，2006年，国家再次开展科技重大专项《极大规模集成电路制造设备及成套工艺项目》，因次序排在国家重大专项所列16个项目的第二位，在行业内被称为02专项。

02专项计划与国产光刻机产业

基于光刻机复杂的系统，02专项计划是由多个部门负责不同的子项，并在后期成立企业或通过与企业合作，实现技术转化。

其中，负责整机制造的是有中电科45所光刻机团队加盟成立的上海微电子，核心零部件研发则包括中科院微电子所与科益虹源的光源系统、清华大学与华卓精科的双工作台系统、中科院长春光机所与国科精密的曝光系统以及与国望光学的物镜系统、浙江大学与启尔机电的浸没系统等。

02专项计划部分光刻机核心部件研发企业

经过几年的攻关，不少子项目已经取得较大进展。

2016年，清华大学团队和华卓精科成功研发出光刻机双工作台系统样机，成为继ASML之后第二个掌握光刻机双工作台系统的企业，并在随后通过了02专项实施管理办公室的项目验收。

光学系统方面，长春光机所联合国望光学和国科精密分别在2016和2017年完成物镜系统和曝光系统的验收。

光源系统方面，就涉及到了华为在6月份投资的科益虹源。2017年，中科院微电子所与科益虹源研发的40瓦ArF光源技术通过验收；2018年科益虹源自主设计开发的国内首台高能准分子激光器出货，打破了国外厂商的长期垄断。

2019年，启尔电机的浸没系统也通过02专项工程指挥部CDR评审。

不过，尽管技术攻关取得不少的进展，但多数技术还没有走向实际应用，同时较国外主流技术还有差距。

比如国科精密的曝光系统目前只能满足90nm级ArF干式光刻机的需要，科益虹源的ArF光源目前也无法满足浸没式光刻机的需求，在EUV光源领域也未完成突破。

诸多原因也使得作为光刻机整机制造方的上海微电子虽然得到了部分子项目的支持，但产品升级迭代之路艰难。早在2007年，上海微电子就完成了90nm光刻机的量产，但直到目前为止，其仍未在更先进制程光刻机产品上实现突破。

缺乏更先进工艺的光刻机也使得目前上海微电子的产品主要面向后道封装和面板、LED领域，在集成电路前道制造光刻机领域缺乏竞争力。

去年6月，上海微电子表示，其28nm制程的浸没式光刻机将在2021-2022年实现交付，则给国产光刻机带来了一份信心。

28nm是尤为重要的工艺节点，尽管与7nm的EUV光刻机还有些差距，但其同样能够通过多次曝光制造7nm制程的芯片。

同时，相比于高端智能手机所追求的7nm、5nm芯片工艺，28nm工艺在微控制器、射频芯片、图像传感器领域是更主流的工艺，也是目前单位晶体管成本最低的工艺节点。

所以从相当程度上看，实现28nm的量产要比过分依赖国外技术的14nm、7nm更有意义。

综合来看，经过专项计划多年的攻关，我国在光刻机核心部件领域已经实现了明显的进步，多项技术都接近了国外水平。

但光刻机仍然是个复杂的集成产业，需要每一个零件和材料完美组合才能打造出来，我们仍然需要强化产业链的合作，让更多企业加入进来。

华为投资科益虹源是很好的案例，其作为芯片设计企业，与光刻机产业联系甚为紧密，能够给企业带来技术和资金方面的诸多支持。

而目前来看，光刻机的最直接下游客户，像中芯国际这样的晶圆制造企业，还缺乏与国产光刻机产业展开更深入的研究合作，而ASML在发展过程中则是与台积电、三星等重要大客户积极合作。

这其中可能与诸多技术管制规定有关，但我们希望未来看到晶圆制造企业与国产光刻机产业开展更多合作。

值得注意的是，国产光刻机零部件供应企业中，目前都没有登陆资本市场，倒是在光刻机配套材料和设备中，包括光刻胶、刻蚀机等领域有诸多上市公司，我们也将在下一篇文章中介绍相关产业和企业。