摩爾定律預言了芯片工藝的發展軌跡，在工藝節點保持著“勻速”發展的表象下，芯片制造所需要的光刻技術則呈現出了爆炸式革新。進入21世紀后，浸沒式***的出現打破了193nm的波長限制。而后線寬越做越小，光刻工藝復雜性再次增加，僅靠半導體設備上的更新，已經滿足不了芯片制造的需求。光刻技術再次站在了需要選擇向哪里發展的路口上。

利用軟件能夠實現更精準的光刻。計算光刻（也被稱為OPC領域）作為EDA軟件的一種，從90nm節點被用于芯片制造以來，就在其中承擔了重要的角色。同時，隨著先進工藝繼續向前發展，用于芯片制造的半導體設備研發難度不斷增加，所消耗的能源與投入的研發資金不斷攀升。在這種情況下，計算光刻的發展受到了業界的關注，成為了跨越先進工藝發展瓶頸以及后摩爾時代的關鍵技術。

發展計算光刻的重要性

芯片制造的線寬尺寸不斷微縮，光學鄰近效應（Optical Proximity Effect）會愈發嚴重，嚴重影響曝光顯影過程的良率。因此需要對掩模版上的圖形進行修正，抵消這些誤差，使曝光后獲得的圖形滿足設計要求。計算光刻能針對性地對每一個圖形進行光學鄰近效應修正(Optical Proximity Correction, OPC)，根據預測出的畸變大小，相應地通過優化掩模版形狀和尺寸，進而在晶圓上獲得高質量的芯片版圖成像。

計算光刻已經成為芯片制造過程中不可缺少的環節。可以說沒有計算光刻，即使有了***，也造不出芯片。沒有計算光刻軟件，所有芯片制造廠商會失去將芯片設計轉化為芯片產品的能力。

從半導體產業發展環境來看，圍繞著芯片制造的半導體競爭正在全球范圍內展開。計算光刻能夠大幅提高芯片制造效率，在芯片制造領域計算光刻已經成為剛需。作為高端芯片制造過程中的關鍵技術，在計算光刻領域進行投入已經成為了行業共識。

從技術發展的角度看，芯片線寬越來越小，各種光學效應、系統誤差和工藝條件偏差等變得越來越精細。計算光刻可以通過算法建模、仿真計算、數據分析和結果優化等手段解決半導體制造過程中的納米級掩模修復、芯片設計、制造缺陷檢測與矯正，是提升光刻系統成像性能的主要方法。隨著芯片制造過程中的問題和復雜性不斷升級，交給計算光刻的工作也越來越多，推動計算光刻技術的進步受到了行業的重視。

從市場需求的角度看，計算光刻作為EDA領域的一個重要分支，其市場總額在半導體領域當前占比雖然并不高，但隨著全球各大半導體勢力在提高芯片制造能力方面競相角逐，市場對計算光刻技術的需求量迅猛增加。尤其是在強調本土化大背景的今天，全球半導體的軍備競賽將直接推動計算光刻技術在國內的快速發展。為了搶占半導體制造業的技術高地，大力發展計算光刻技術以及培育相關人才對于本土半導體產業的可持續性健康發展至關重要。

計算光刻市場概況

今年年初，英偉達圍繞計算光刻的發展推出cuLitho加GPU的解決方案，意在從計算光刻高性能計算角度進一步提高芯片生產效率，引起了全行業對計算光刻的興趣，使得計算光刻這個細分領域受到極大關注。從市場規模上看，2022年全球計算光刻軟件市場規模約為10億美元。未來5年，該市場規模有望增長至20億美元以上。

計算光刻是通過“算法+數據”驅動的方式來實現工藝尋優的自動化過程，其本質上是芯片制造過程中的一種EDA仿真技術。因此，傳統EDA公司Siemens EDA（Mentor Graphics）和Synopsys等是計算光刻市場的參與者。

除EDA廠商外，全球計算光刻市場的頭部企業也有一家出身于硬件設備的公司--***巨頭ASML。最初，計算光刻是作為ASML“鐵三角”全方位光刻解決方案的一部分被行業所了解，盡管ASML持續布局其計算光刻領域的核心技術，但其在計算光刻領域的超強實力一直被***業務所掩蓋。直到計算光刻市場爆發，ASML在該領域的爆發力才越來越嶄露頭角。同時在軟件和硬件方面的雙線發展，不斷夯實ASML在光刻領域的領先者地位。

第一梯隊廠商對計算光刻技術的加大投入，引起了行業對這一領域的持續關注。近些年來，國內也開始追趕計算光刻技術，有一部分本土廠商逐漸脫穎而出。

計算光刻的發展挑戰

全球計算光刻軟件市場集中程度和技術門檻都很高，國際廠商通常具有多年的技術積累，豐富的行業經驗以及扎實的客戶基礎，在與客戶的合作關系和信賴度等方面都表現出相當的優勢。而對于國內半導體產業尤其是本土計算光刻公司來說，上述挑戰都需要逐一攻堅。

計算光刻作為芯片制造類的EDA工具，其開發難度高于其他類EDA軟件，屬于技術、資金、人才密集型領域。由于研發投產周期長，導致行業人才需求以及資金消耗成為制約行業發展的關鍵因素。

從研發投入上看，計算光刻是一門資金投入大，持續時間長的生意，持續充足的研發投資不僅有機會蘊育創新的技術，更是企業競爭的活力源泉。但由于計算光刻市場整體規模的限制，加之國內芯片制造能力與國際一線廠商還存在相當差距，使得本土企業望而卻步。因此，計算光刻的國產化發展需要得到長期關注和政策扶持。

人才是計算光刻技術實現創新發展的原動力。國內發展計算光刻技術，相關政策也要從計算光刻人才層面進行重點關注。計算光刻行業最需要的是軟件、芯片、物理，數學/微電子學科這幾大類中的至少兩種以上的復合型人才。比如產品開發崗位主要是寫軟件代碼，以C++語言最為常見，在開發中注重運行結果精確性和算法速度，需要的是精通軟件、物理，數學/微電子的人才；產品開發出來后，需要了解芯片設計和制造的人才作為應用工程師，將軟件解決方案推廣給芯片制造商。合格乃至優秀的計算光刻行業人才在全球范圍內均較為稀缺。雖然最近幾年行業加大了計算光刻人才的培養力度，也有不少校企合作項目，但計算光刻人才面臨需求量大，專業人才少，培養周期長等難題，人才緊缺將會是一個長期的挑戰。

如何推進計算光刻發展

國內在計算光刻領域的發展尚處于起步階段，理性推動計算光刻產業的健康發展尤為重要。

一、抓住中國市場機會。半導體產業是國之重器，中國本土市場對芯片的需求量巨大，而且政府對芯片制造領域的投資還會持續放大，種種因素都會帶動計算光刻市場的快速增長。對于領先的外企來說，中國市場蘊藏無限的發展潛力，有效制定更加因地制宜的市場策略是自身持續發展的基礎；而對于國內企業來說，國產化替代將會成為一個重要機遇，夯實自身的技術研發和積累，與制造企業深度合作，完善產業鏈路等等，都將成為企業快速發展的基石。

二、理性推動計算光刻市場的發展。過度資本化會擾亂計算光刻市場的正常發展，計算光刻沒有辦法速成，需要長期的技術積累和沉淀，拿出時間成本和真金白銀，扎馬步練內功，才能讓企業具備長期競爭力。

三、大力度持續性地培養本土專業人才。計算光刻的軟件應用需要與工程實現緊密結合，人才端必須靠近應用端，在地培養專業人才可以服務于本土芯片制造業的發展，進而從實踐中推動計算光刻技術在中國的深耕。以ASML重視計算光刻人才的培養為例，自2004年在中國成立計算光刻研發中心后，該研發中心已成為ASML在亞洲最大的專業軟件研發基地，其主導并參與公司全球先進計算光刻產品的研究與開發。經過二十年的發展，ASML所培養的計算光刻專才已經成為其在華業務長期穩定發展的重要基石。

四、聯合上下游，突破生態壁壘。計算光刻作為制造類EDA的一種，有著很強的生態壁壘。僅靠一家EDA公司解決不了所有問題，需要打通上下游關鍵環節，與芯片制造廠商一起去建立生態，解決實際的應用問題。

結語

工藝演進出現瓶頸，新技術的迸發更容易引起行業的關注。在芯片制造硬件設備成本高居不下的情況下，軟件將會成為工藝進步的新突破口。計算光刻作為推動芯片制造發展的一條“新賽道”，必將引起國內產業的極大關注。