近期，清華加速器光源的重大突破在《自然》上發(fā)表和武漢弘芯基本宣布死亡的新聞幾乎同時發(fā)生，一生一死、一喜一悲的兩件事撞在一起，構(gòu)成了中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的隱喻。

有人說：“清華大學(xué)的新成果，驗證了SSMB的原理，自主光刻機有希望了”。時間倒回到2017年，弘芯成立時，肯定也有人說：“弘芯要在三年內(nèi)分別建成14nm和7nm的生產(chǎn)線，中國半導(dǎo)體有希望了”。豎立這塊公交站牌時，應(yīng)該不會想到弘芯半導(dǎo)體用不上了

德淮半導(dǎo)體、晉華、中晟宏芯、格芯、華芯通、德科碼、弘芯……近年來，一大批寄托著中國芯片生產(chǎn)設(shè)計希望的企業(yè)倒下了，殘酷的現(xiàn)實讓人們不得不重新思考“希望”一詞的含義。從辯證地角度看，任何事物都有兩面性，世界是在運動的，自然一切和半導(dǎo)體生產(chǎn)有關(guān)的項目，都是有希望的，而且這個希望會運動、會發(fā)展，是有可能變成事實的。過去輿論的主流，是這么看待上馬半導(dǎo)體新項目的。

但是客觀地把握事物的矛盾，既要堅持兩點論，更要堅持重點論。剛出生的蛋，那就是蛋，只有即將破殼的蛋，才能被稱為小雞。同理，只有1%甚至1‰的希望的項目，不能稱為有希望。哪怕有10%甚至更多的希望，也可以認為是沒希望。一味地強調(diào)有希望，但拒絕進一步評估時間點和可行性的項目都是對發(fā)展機遇和投資資金的浪費。

目前，絕大多數(shù)普通民眾已經(jīng)開始用這種成熟地心態(tài)看待中國半導(dǎo)體突破。2月25日清華大學(xué)工程物理系教授唐傳祥研究組與來自亥姆霍茲柏林材料與能源研究中心（HZB）以及德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院（PTB）的合作團隊在《自然》（Nature）上發(fā)表了題為“穩(wěn)態(tài)微聚束原理的實驗演示”的研究論文，報告了一種新型粒子加速器光源“穩(wěn)態(tài)微聚束”（SSMB）的首個原理驗證實驗。根據(jù)媒體報道，SSMB可能制造更高功率的EUV光刻光源，有望為光刻機自主研發(fā)提供重要支撐。

在這個新聞的下面，幾乎沒有網(wǎng)友無條件地為這一突破唱贊歌，反而從論文發(fā)表、技術(shù)落地、保密和技術(shù)協(xié)作方面發(fā)表了很多意見和建議。從這些建言中，我們既感受到網(wǎng)友盼望中國半導(dǎo)體自強的迫切愿望，又體會到近年來芯片設(shè)計和生產(chǎn)項目頻繁失敗對民眾熱情的打擊。

那么作為尖端科技突破的SSMB光源，在十年內(nèi)，能幫助高端自主光刻機實現(xiàn)有效追趕嗎？還是幾乎沒有成功的希望？很不幸，這一技術(shù)突破屬于后者。

SSMB光源短時間內(nèi)難以產(chǎn)業(yè)化

老實說，剛看到報道時，筆者腦海中立刻產(chǎn)生了一個疑問，唐傳祥教授是誰？雖然經(jīng)常關(guān)注國產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進展，這個名字似乎從來沒有看過，于是本能地懷疑起SSMB光源對自主光刻機的意義。

當然，首先要聲明的是，SSMB光源不是弘芯這樣程序有問題的項目，它誕生的流程是科學(xué)的規(guī)范的。SSMB光源更不是漢芯這樣存在欺詐的項目，它的意義是重大的、明顯的，代表了中國粒子加速器和同步輻射領(lǐng)域的頂級水平。也確有可能成為國產(chǎn)EUV光刻機的技術(shù)方案，就是可能性很可能遠小于合理水平。

之所以產(chǎn)生這種懷疑，是因為SSMB光源如果走的是產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合的道路，不可能不與國內(nèi)外的企業(yè)進行合作。而企業(yè)出于自身利益的考量，是不愿意捂成果的，不會干三年不鳴、一鳴驚人的事。從企業(yè)的角度出發(fā)，這一點非常好理解，哪怕是提前將消息放出去，也能起到打擊競爭對手、吸引投資、引導(dǎo)高校和其它企業(yè)研究的作用。因此如果是SSMB光源是產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合項目，只要不是因為國防保密，相關(guān)新聞應(yīng)當早就有了。

此外，SSMB光源的合作團隊亥姆霍茲柏林材料與能源研究中心（HZB），也激起了懷疑。對普通人而言，HZB是一個陌生的名詞，而在材料圈，HZB則家喻戶曉。它出名的原因，正是喜歡和全世界的科研機構(gòu)進行合作，合作的項目具備以下一些特點：

周期特別長，例如這次SSMB光源的驗證試驗，僅試驗本身就花費了整整三年，更不用說還有前期積累和理論論證。由于涉及的物理效應(yīng)多、實驗難度大，清華團隊成員曾先后8次前往柏林，參與從實驗準備到操作的各個環(huán)節(jié)。

試驗成本特別高昂，以近年來的幾個例子為例，HZB曾經(jīng)和英國劍橋大學(xué)、倫敦帝國理工學(xué)院、俄勒岡州立大學(xué)、印度塔塔基礎(chǔ)研究院、清華大學(xué)、蘇州大學(xué)、浙江大學(xué)、波茨坦大學(xué)、加州理工大學(xué)、瑞典林雪平大學(xué)、伊爾梅瑙理工大學(xué)、巴西核能研究所、加拿大國家農(nóng)業(yè)研究所和弗勞恩霍夫太陽能系統(tǒng)研究所在鈣鈦礦、有機半導(dǎo)體和復(fù)雜的納米復(fù)合膜方面開展了大量的合作研究。這些試驗的耗材成本（不包括已有儀器和投入的人力）至少都在幾十萬人民幣以上，幾百萬人民幣的也不鮮見。

論文發(fā)表期刊極其高端，與高昂的試驗經(jīng)費相符的是，這些合作發(fā)表的論文也特別高端，基本都是各領(lǐng)域的頂刊，也有很多是《Nature》的子刊，《Nature》的正刊也為數(shù)不少。

學(xué)術(shù)影響力特別大，由于HZB聘用人員眾多，且對中國研究者較為開放，我國幾乎所有雙一流高校都有在HZB的有研究經(jīng)歷的學(xué)者。這一點也并非我國僅有，很多國家的科研機構(gòu)都出現(xiàn)了類似的現(xiàn)象。

研究的成果大部分屬于“實驗室特別行，實用效果一言難盡”的類型。如果說前面的幾點是對HZB的贊美，這一點就是對HZB的批評了。這并不是研究者的能力問題，鈣鈦礦、有機半導(dǎo)體、復(fù)雜的納米復(fù)合膜等領(lǐng)域，離開了試驗室能不能實戰(zhàn)，有沒有市場競爭力早就是圈內(nèi)人眾所周知的秘密了。

當然，整個亥姆霍茲國家研究聯(lián)合會，就是著眼于前瞻式的基礎(chǔ)研究。既然是基礎(chǔ)研究，那么二十年乃至更長的時間不能實用也很正常，進一步說，科學(xué)研究是要允許失敗的。

但是自主光刻機不是完全的科學(xué)研究，更不是所謂的基礎(chǔ)研究，如果10-20年后我們?nèi)匀徊荒軐崿F(xiàn)純自主地量產(chǎn)40nm的光刻機，那么整個中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)就被動了。

通過文獻傳遞的方式，筆者獲得了該文的原文，發(fā)現(xiàn)除了引言和引用之外，沒有任何其他位置提到EUV（極紫外線）或者光刻（lithography）。通篇閱讀下來，這就是一篇典范的同步輻射和粒子加速器的文章，主要的貢獻也在這些方面，對于光刻機光源而言，該文的貢獻是相當次要的。這是筆者認為SSMB光源很難成為推動自主光刻機補課追趕先進國家水平的主要原因之一。

簡單地進行對比，該文正文中出現(xiàn)EUV的次數(shù)為4次，出現(xiàn)光刻的次數(shù)為1次，出現(xiàn)加速器的次數(shù)為7次，出現(xiàn)同步輻射的次數(shù)為2次，但是輻射一詞出現(xiàn)了53次以上。

或許有人會說，論文中很少光刻和EUV，不代表不可能成為自主EUV光刻機的方案。這是對的，但必須得追問一句，這個可能性究竟有多大呢？

光源不是國產(chǎn)光刻機的主要瓶頸

先不提該研究主要是對加速器和同步輻射領(lǐng)域的研究，就算該研究可以無縫切換到光刻機上去。從時間上說，靠SSMB光源趕超西方，也十分困難。其他方式生產(chǎn)的EUV光源最早始于日本1986年的研究，在2000年前后基本實現(xiàn)了初步的工業(yè)化。2008年頂端的EUV光源的功率突破了100W大關(guān)，現(xiàn)在頂級的EUV光源功率已經(jīng)達到250W。

目前SSMB光源還未能實現(xiàn)工業(yè)化，按照傳統(tǒng)EUV的發(fā)展時間減半估計，大約需要14-15年才能達到EUV目前的水平。更何況發(fā)展SSMB光源本身也有風(fēng)險，同時EUV乃至于更低波長的紫外光源的發(fā)展不一定停滯不前。依靠SSMB光源做“人無我有”，風(fēng)險較大。

最重要的是，隨著2007年中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所“極紫外光刻機光源技術(shù)研究”項目通過驗收，EUV光源上就不是中國造不出高精度光刻機的主要瓶頸了。SSMB光源相比目前的EUV光源，最大的優(yōu)勢是能實現(xiàn)較大的理論功率。功率的增強有利于在保證線寬粗糙度的同時，提高光刻分辨率，進而縮小制程，同時也有助于降低成本。目前ASML的光刻機，使用比EUV還差的DUV（深紫外線），目前能實現(xiàn)的最小制程是7nm，量產(chǎn)10nm已經(jīng)經(jīng)過了事實的驗證。

ASML能夠量產(chǎn)10nm的DUV光刻機

目前中芯國際已經(jīng)量產(chǎn)14nm，并開始了產(chǎn)能的緩慢爬坡。但中芯國際其實用的是國外的光刻機，國產(chǎn)的光刻機能量產(chǎn)的制程就要差一些了。國產(chǎn)的光刻機，又不全是采用中國的零配件，一些光刻機甚至大部分是國外的零件。

純自主的光刻機能量產(chǎn)多少nm的制程呢？筆者咨詢了一些業(yè)內(nèi)人士，連他們也說不清楚，最高的有說40nm，最低的也有說130nm的。以國內(nèi)目前自主化程度較高、技術(shù)能力也較強的上海微電子為例，其生產(chǎn)的600系列IC前道制造光刻機，最先進的制程工藝是90nm。

上海微電子設(shè)計的600系列光刻機主要的性能參數(shù)

由此可見中國光刻機的落后，絕不是落后在光源上，而是落后在光刻氣體、高端光刻膠、系統(tǒng)設(shè)計、光學(xué)鏡頭和技術(shù)積累上。光源并不是瓶頸所在，認為SSMB光源將會助推中國光刻機起飛的觀點并不合理。

不知前路何在是產(chǎn)生挫折的思想基礎(chǔ)

由此可見，SSMB光源和自主半導(dǎo)體并沒有那么強的聯(lián)系，那么兩者是怎么聯(lián)系起來的呢？

今天一切報道SSMB光源的文章，追根溯源都能追溯到《科技日報》對唐傳祥研究組和本文作者鄧秀杰博士的采訪。采訪中，鄧秀杰博士主動提到了光刻機，他說：“這也是國際社會關(guān)注我們這項研究的重要原因，畢竟SSMB光源的潛在應(yīng)用之一就是作為未來EUV光刻機的光源”。

而唐傳祥的觀點要保守和克制，只說：“基于SSMB的EUV光源有望解決自主研發(fā)光刻機中最核心的“卡脖子”難題。但是，EUV光刻機的自主研發(fā)還有很長的路要走，這需要SSMB EUV光源的持續(xù)科技攻關(guān)，也需要上下游產(chǎn)業(yè)鏈的配合，才能獲得真正成功”。

筆者相信這些話，并不是為了得到更多的項目經(jīng)費，因為該項目本身就是一個基礎(chǔ)研究的項目。而且是一直屬于光學(xué)和粒子加速器領(lǐng)域，包括今后清華大學(xué)要申報“穩(wěn)態(tài)微聚束（SSMB）極紫外光源研究裝置”項目，走的也是物理口，本身也有極強的理論價值和科研價值。

既然不是為了獲得更多的經(jīng)費，為何要強調(diào)光刻機呢。其實這正反映出我國學(xué)術(shù)界普遍對產(chǎn)業(yè)理解不深的問題，“產(chǎn)學(xué)研”融合依然是老大難。產(chǎn)業(yè)界不能從科學(xué)的高度把握生產(chǎn)中的問題，而學(xué)術(shù)界提不出產(chǎn)業(yè)急需解決的問題。主要表現(xiàn)在兩個方面：

一是高估了國際社會對SSMB技術(shù)的關(guān)注度，的確，有國外學(xué)者提到過“SSMB光源的潛在應(yīng)用之一就是作為未來EUV光刻機的光源”，出自Bakshi， V編寫的《極紫外光刻》（第二版）。這本多達十章的書中，有整整一章又分為3A和3B專門講的就是光源。書中介紹了數(shù)十種光源技術(shù)，SSMB只有其中一小部分，篇幅占比更多的光源技術(shù)在十種以上。同時國外的主流媒體也沒有對SSMB技術(shù)的報道，不排除有學(xué)術(shù)界人士，私下認為SSMB技術(shù)對EUV光刻機的光源十分重要，但這不是國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)界的想法。

二是低估了組織上下游產(chǎn)業(yè)鏈的工作，并非有了科技成果就能自動變?yōu)楝F(xiàn)實產(chǎn)品的，還需要進行轉(zhuǎn)化。很多人認為這種轉(zhuǎn)化就是科學(xué)家出成果，社會出資金。其實真正的轉(zhuǎn)化工作是需要科學(xué)家出面組織最開始的上下游產(chǎn)業(yè)的，不組織起初步的上下游，投資者如何相信這個科研成果具備市場價值？

科學(xué)家不參與組織簡單的上下游產(chǎn)業(yè)，出來的產(chǎn)品可能某些性能很高，但很難滿足市場方方面面的要求。因此SSMB光源要獲得真正的成功，不是所謂的“需要上下游產(chǎn)業(yè)鏈的配合”，而是需要躬身入局，親自打通上下游產(chǎn)業(yè)鏈。

即使科研工作者沒有意識到，提到“光刻機”，將會攪動怎樣的風(fēng)風(fēng)雨雨，《科技日報》本身也是很謹慎的。在標題中，僅僅使用的是“和光刻機密切相關(guān)”，但經(jīng)過輿論的幾次發(fā)酵，還是變成了“有望解決光刻機問題”，甚至變成了“即將突破EUV光刻機”。

以弘芯為代表的半導(dǎo)體投資爆雷，背后是地方政府急功近利的政績觀作祟。科研工作者不了解國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，是“產(chǎn)學(xué)研”兩層皮的體現(xiàn)。媒體炮制“沸騰體”，既有缺乏知識積累的因素，也有“搞個大新聞”的通病。

將三者的問題，歸納為一點，就是地方政府、學(xué)術(shù)界和媒體，都不能完全搞清楚國產(chǎn)光刻機路在何方。當然這也不是少數(shù)人能解決的，必須依靠統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)集思廣益，最終形成國家意志。

筆者拋磚引玉，梳理了三條線。最低端的線是90/130nm生產(chǎn)線，這條線目前國內(nèi)基本已經(jīng)能自主生產(chǎn)，有了不受制裁影響的90/130nm生產(chǎn)線，大部分基礎(chǔ)設(shè)施控制芯片、低端單片機、中低端機器人的控制芯片就解決了。

中端的線是28/40nm生產(chǎn)線，這條線最為關(guān)鍵，在45nm的工藝節(jié)點上，英特爾已經(jīng)能做到雙核3.2Ghz了。客觀的說，28nm尤其是40nm在今天偏低了，國產(chǎn)通用芯片的設(shè)計能力也不能與英特爾相比，更加需要良好的制程進行彌補。但反過來我們也要看到，自主可控的光刻機距離國際先進水平的距離比國產(chǎn)通用芯片的設(shè)計能力更遠，不宜提出過高的要求。

當然中國早就可以生產(chǎn)28nm的芯片了，中芯國際的28nm產(chǎn)能充沛、良率已經(jīng)穩(wěn)定、性價比也有優(yōu)勢。但是中芯國際在去年6月曾經(jīng)表示：“若干自美國進口的半導(dǎo)體設(shè)備與技術(shù)，在獲得美國商務(wù)部行政許可之前，可能無法用于為若干客戶的產(chǎn)品進行生產(chǎn)制造”，普遍認為這里的若干客戶包括華為。

維持被西方國家深度制裁時，還能使用的28/40nm生產(chǎn)線，并保持一定的產(chǎn)能至關(guān)重要，至少能保證高端基礎(chǔ)設(shè)施控制芯片、中高端機器人、絕大部分武器裝備芯片和辦公用電腦芯片的緊急生產(chǎn)。

最高端的線是14nm生產(chǎn)線，主要發(fā)揮一個技術(shù)引導(dǎo)的作用，相對來說，急迫性沒有那么強。14nm及以上的工藝面向消費級市場，主打的是最強性能，因此從國家安全的角度說不是那么急切。反過來說，20nm以上的工藝，研發(fā)更加復(fù)雜，也不是短時間內(nèi)所能掌握的。建立并良好管理14nm的生產(chǎn)線，將對自主研發(fā)更低制程工藝對應(yīng)的光刻機產(chǎn)生一定的技術(shù)引領(lǐng)作用。

總而言之，盡快擁有28/40nm生產(chǎn)線，并達到一定的產(chǎn)能，是中美在半導(dǎo)體博弈上重要的勝負手。判斷國產(chǎn)光刻機領(lǐng)域的突破，應(yīng)該從是否利于縮短我們獲得自主28nm產(chǎn)能的角度進行評價。

過去我們總是太急，媒體太急，主事者也很急，所以有了這么多爛尾的項目；現(xiàn)在的輿論反過來，贊美一些類似于石墨烯芯片、SSMB光源等還處于研究階段的成果，本質(zhì)上也是急切的希望彎道超車，但客觀結(jié)果可能也很慢。國產(chǎn)光刻機，急不得也緩不得，到底出路何在，是到了有一個中期目標的時候了。

原文標題：清華光源對自主光刻機追趕突破意義大嗎

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責任編輯：haq