光刻机到底难在哪？ 为何如此难超越？

我相信很多人啊，吃这个瓜的时候云里雾里的，为了让大家吃到精髓，这两天我翻阅了不少资料，接下来呢，我就给大家讲一讲，这个光刻机为啥属于人类科技水平的巅峰。

我相信，大部分人都知道这个芯片生产过程特别难，那难在哪呢?

芯片生产难度

首先，要做出一个指甲盖大小的芯片，需要涉及50多个行业的协同。另外，有一工艺是其中最复杂的一个环节，就是在特别薄的这个晶元体上，雕刻线路图，简单点说，就是让你在蚊子腿上画一百幅清明上河图，这个难点就在于，你得先找到一根足够细的笔，才能在这蚊子腿上雕花刻字。那有多细呢?5纳米，什么概念呢?一根头发丝的直径，是6万纳米，所以要想在这么小的空间内完成这个雕刻，只有光刻机才能完成。

但是放眼全球的话，能生产出光刻机的公司，只有三家。一家来自荷兰叫做ASML，另外两家是日本的尼康和佳能，如果看这个市场占有率的话，荷兰ASML的市场占有率高达89%，可以说垄断了全球的光刻机市场，那么换句话来说啊，这家公司如果哪天他不卖的光刻机了，那全球芯片产业可能就废了。

那为啥ASML这家公司这么厉害呢，咱们就来扒一扒，这家荷兰公司的历史到底是什么样的?

ASML的历史

话说这80年代的时候，那时候大家对这芯片的性能的要求，还没现在这么变态，所以呢，那时候根本不需要在蚊子腿上雕花，这么精细。只要你能做到一微米的光刻水平，就能生产出相应的芯片了。那会儿的光刻机采用的技术叫做：步进式重复光刻技术，这个原理和单反相机成像的原理差不多。

所以那会儿，世界上生产光刻机的老大哥是佳能，但在这个基础上，没过多久，荷兰的飞利浦就研发迭代出了一个更新的产品，这个技术叫做步进式扫描光刻技术，要比尼康那个步进式重复光刻技术精度更高，可是飞利浦不确定这个技术到底有没有商业价值。

虽然这个技术比尼康强，但是有多少人愿意为此买单呢?不确定，因此飞利浦为了分担风险就要拉几个朋友一起玩。结果他找了像那个IBM这样大公司，纷纷被拒，这时候呢，就有一家小公司一小老板，过来毛遂自荐了，强烈的表达了，想抱大家一起玩的意愿，这个老板叫做这个德尔帕多，他和这个飞利浦，各出了210万，成立一家新公司，并且取名ASML。

而这个ASML，刚刚成立初期，可以说是卑微到了尘埃里了，在一张照片中，有一堆垃圾桶后边，那一排简易的民房，就是当时仅有30多人的小公司ASML的办公场地，那背后的豪华写字楼，就是飞利浦大厦，在这样的环境下，这ASML成立了第1年就生产出了这个步进式扫描光刻机机。

但是，这技术迭代实在是太快了，进入到21世纪之后，随着人们对芯片的性能要求越来越高，原本那个步进式扫描光刻机，已经没法满足现在生产出更好芯片的要求了，这时候，技术之路上就出现一个岔口，两种光刻机的升级迭代方案都出现了。

光刻机技术的发展

一种叫做干式光刻机，一种叫做沉浸式光刻机，这两者的区别是啥?为了方便你理解，你可以把这个干式光刻机，想成这个步进式扫描光刻机的2.0升级版，主要的技术是基于上一代产品的迭代。而这个沉浸式光刻机，它采用的是一个全新的技术。

所以呢作为商人来说，说大部分人其实更愿意选择前者，因为选择沉浸式光刻机，就相当于自废武功，把之前几十年的积累，全部放弃了，一夜回到解放前。所以当时，这个尼康和佳能在既得利益的基础上都选择了前者，毕竟这样的选择可以满足当时的市场需求，且成本更低。

但是作为当年市场份额不到10%的小公司ASML来说，如果和尼康选择同样的路，这肯定还是一个追随者，只有推翻了之前全部的积累，赌上全部的身家，研发者新技术，才有可能做到颠覆性创新，从而达到一鸣惊人。

就这样，ASML选择和所有人都不同的一条路，从零开始研发，这个沉浸式光刻技术，在这条路上那也是披荆斩棘，遇到的坑不计其数。但是他赌对了，沉浸式光刻技术，可以把这个雕刻精度缩减至132纳米的宽度。但是，当时选择这个干式光刻技术的尼康，只能做到157纳米。可以说ASML在技术上已经完胜了尼康，从后来市场占有率上也能看到，2000年的时候，ASML的市场占有率也不到10%，但是到了2007年，ASML已经超越了尼康，达到了60%。

euv光刻技术

但更恐怖的还在后面。在沉浸式光刻技术基础上，ASML研发上不断烧钱，出了一个更新的技术，叫做euv光刻技术，这个技术直接把光刻精度突破了10纳米的节点，目前掌握这个技术的公司，全球仅ASML一家。

那有人就问了，为啥这ASML就不把这光刻机卖给咱们呢?这事啊，就得从1997年说了。遥想当年，这euv技术最开始提出来的并不是ASML，而是美国的inter，但是研究这个技术不光需要大量的资金还需要汇集全球的精英才能推进。所以当时inter说服美国政府建立的euv研究组织，专门网罗全球人才来研究这个euv技术。可以说是举全国之力来攻克这技术难关。但毕竟光刻机这个领域，还有俩大哥在那杵着呢，一个是尼康，一个是ASML，都有丰富的经验。

于是美国就要拉一个入伙，经验共享，于是就选择了ASML，当然了，这ASML为了能加入这个组织，也向美国做了很多承诺，今后在美国投资建厂，建立研发中心，同时，以后55%的原材料都要从美国采购。就这样，ASML终于加入了这个euv的组织。

这个组织从1997年到2003年，6年时间，玩命的烧钱研发，最后啥结果都没有，因此03年就地结算了，各个成员，各回各家各找各妈，但是这6年你说没意义吗?有意义。因为他通过研究证明了euv这个技术还是可行的，所以大家在各回各家之后，拼命的这么烧钱，但是ASML抓住机会了。

2010年，第1个研发出来世界上首台euv光刻机，但是呢，因为开发这个euv技术，当年和美国签订了很多保护条款。因此，2018年咱们中国的中芯国际斥资1.2亿美元，采购一台ASML的euv光刻机，结果，因为种种原因，到现在还还没到货。

中国的光刻机技术

反观咱们祖国，1997年咱们生产出第1台国产的光刻机，加工的精度，是75毫米，今天咱们生产出最先进的光刻机，已经能达到22纳米了，但是距离ASML的5纳米，确实还有不小差距，但是我相信，中国一定可以研发出更优质更好的国产芯片，让咱们一起为祖国的科研人员点赞，让他们一起为这个祖国的民族科技企业点赞，奥利给，加油!