最近这一周，有一个科技资讯传的很凶猛，说清华大学弄出了一种新的发生极深紫外光源的原理，可以打破光刻机的卡脖子技术难题，甚至还有很多人传说我国曾经在雄安开局树立光刻工厂了，还有图有假相，说得有鼻子有眼。

很多人来问我是不是真的，我先说答案：新的光源发生原理是真的，但那个早在 2010年就提出了， 目前还处在原理验证阶段，离真正适用少说也还有 15 到 20年的期间。 而这次热炒的清华大学的论文其实也是 2021 年终就宣布了，不知道为什么两年半后突然被挖坟进去热炒。至于雄安建什么光刻厂云云，那就是以讹传讹，子虚乌有了。

当天刚好借着这个话题，来跟大家聊聊 造一个光刻机为什么那么难，中国有没有或许齐全独立自主研收回最先进的光刻机。

光刻机就是用来消费芯片的关键设备，咱们用的每一台电脑，每一台自动手机中的芯片就是用光刻机消费进去的。

权衡一块芯片的工艺先进水平，用的是 xx 纳米（nm）这样一个单位。 纳米是个长度单位，1 纳米等于 10亿分之一米。 前两周华为不是出了一款最新的手机 Mate 60 pro 吗，这手机一进去，大家就惊呼，哇，这款手机用的芯片是 7nm 制程的，不得了。这里解释一下 7nm 制程是什么意思，便捷来说，芯片上的电子元件，也就是晶体管，是被刻进去的，就如同咱们在橡皮图章上科字。 在雷同的面积上，能刻进去的晶体管越多，芯片也就越先进。 在芯片畛域，就是用多少多少 nm （纳米）来示意芯片的先进水平，数字越小示意芯片越先进。10nm 的比 14nm 先进，7nm 比 10nm 先进，你不要纠结为什么是 5、7、10、14 这样数字，这面前有复杂的历史成因。

芯片是用激光在硅片上刻进去的，所以，要把晶体管刻得越小，就须要波长越短的激光。 如今全环球最先进的光刻机用的光源叫极深紫外光，英文简称为EUV，波长是13.5纳米， 它是美国公司研收回来的，但这家美国公司如今被荷兰的阿斯麦公司收买了。不过这里要弄清一个概念，不是说 13.5 纳米波长的激光就只能刻 13.5 纳米的芯片，它其实能刻 7 纳米，5 纳米，甚至更小制程的芯片。

比EUV更差一点的光刻机用的光源是深紫外光，英文简称 ，波长是 193 纳米，比 EUV 大了一个数量级。华为最新手机用的那个 7nm 制程麒麟 9000s 芯片就是用 DUV 刻进去的，是的，193 纳米的波长，应用一种叫做多重曝光的技术就可以刻出 7nm 的芯片。但就是这种 193 纳米的光刻机，我国如今也还是造不出，能造出 DUV 的全环球也只要日本的佳能和尼康，以及荷兰的阿斯麦公司。对，你没听错，美国也不行。

这里顺便插一句什么是多重曝光技术。我用一个最便捷的比如来试着说明一下，比如说，如今你有一个画正方形格子的机器，但它能画进去的正方形的格子的边长是 100毫米，你有没有方法应用这个机器画出小于 100毫米的正方形格子呢？是可以的。方法就是我先在纸上画很多连在一同的格子，构成网格。而后我把机器稍稍移动一下位置，在这张纸上再画一次性，这样又会画出一个新的网格，两个网格堆叠在一同，线条就会交织构成更小的格子。你自己可以拿笔在纸上试一下。

光刻机每次刻芯片的环节就是一次性曝光，用 DUV 去消费 7nm 制程芯片也是一样的，一次性没方法，就多曝光几次，每次曝光之后就移动一小步再曝光。这样就可以刻出更小的晶体管。当然了，这样做也不是没有反作用的，那就是出错的或许性也更大了，大规模消费的话，会有很多失败的芯片糜费掉。用专业术语来说，就是芯片的良率比拟低，次品率比拟高。

咱们回到正题， 制造一台光刻机有多难呢？

我先定共性， 光刻机是目前为止，人类有才干制造的最精细和复杂的机器，没有之一。 一台光刻机，有三大关键局部组成。 第一局部是光源、第二局部是光学系统、第三局部是蚀刻任务台。 每一局部的技术应战都堪比登月。

先说光源。 要发生 13.5 纳米波长的极深紫外光，目前的做法是用高功率的激光轰击一个直径只要三千万分之一米的小锡球（就是金属锡的锡）。但这一句话无余以描画它的难度，我须要开展来说。

首先要让一束激光准确击中正在以时速大约 200英里静止的小锡球，等小锡球的温度到达 50万度时，会成为锡等离子体，这时再用一束激光轰击它，这时就能发生波长 13.5 纳米的极深紫外光。 要继续稳固发生这种紫外光，须要以每秒钟大约 5 万次的频率轰击小锡球。 这种激光器全环球只要一家德国公司能消费，这家叫通快的德国公司用了十年期间才研发成功，单单是这台激光器就有 45700多个整机。但你或许没想到，通快公司的这台激光器又依赖于一家立陶宛的公司提供关键设备，没有这家立陶宛公司制造的光源设备，通快公司也不行，简直就是螳螂捕蝉黄雀在后的既视感。下一个难关是如何把这种极深紫外光搜集起来，构成一束极深紫外光的激光呢？这就是下一个关键局部。

光学系统。 为 EUV 研制的这套光学系统全环球也只要一家德国公司能制造，它就是小名鼎鼎的蔡司公司。你或许据说过蔡司消费的相机镜头是环球上最好的镜头之一，可是相机镜头与 EUV 光学系统用的镜头比起来，那就如同是螺旋桨撒农药的飞机和喷气式战役机的差异了。这套光学系统至少触及以下这些技术应战：高精度非球面加工，多层膜反射镜，高品质熔炼，离子束抛光技术，极限精度磨制。刚才说的这一串技术名词你不用深究，你只要要知道， 最终的指标是要制造出一片相对润滑平坦的镜片 ，要润滑到什么水平呢？就是三体中水滴的那种润滑水平， 镜片的坎坷就是大约一个原子的误差，凑近切实上的物理极限。 假设用蔡司自己的宣传比喻，就是把这片镜片加大到整个德国那么大，坎坷也没超越0.1 毫米。假设一个病毒落在这片镜子上，那就如同拔地而起一座百米小山。所以，这套光学系统必定任务在真地面，不能有任何一点点的搅扰。但有了光源和镜头还远远不够，这只是好比咱们有了科字的刻刀，接下去一步是要在指甲盖大小的硅片上刻出几百亿个晶体管。

精细仪器任务台。 为了把几百亿个晶体管刻成，咱们须要一个精度极高极高的管理台，我很难找到准确的比喻来描画它的制造难度。这个管理台有 55000个高精度的整机构成，而这些整机又至少依赖于日本、韩国、中国台湾、美国、德国以及荷兰自己提供的专利技术，少了任何一个都不行。

以上这些，大略就是制造一台目前环球上最先进的光刻机的难度。它的研发历史大略是这样，1997 年，英特尔公司和美国动力部独特投资一家公司，开局研制 EUV 光刻机。在 6 年的期间中，这家公司研发了绝大局部的外围专利技术。但英特尔和美国动力部都不计划本天然光刻机，由于他们感觉造光刻机其实不挣钱，还不如把外围技术授权给一家本国公司，让他们去造光刻机。起初，荷兰的阿斯麦公司拿到了这些外围技术的授权，而后在三星和台积电等公司的协助下，终于在 2010年消费出了第一台 EUV 光刻机的原型机，又测试、提升、更新了 9 年，最终在 2019 年消费出了第一台可以正式投入商业消费的 EUV 光刻机，总共历时 22 年。

但是，只管 EUV 光刻机是荷兰的阿斯麦公司消费的，但它也不过就是一个组装厂，只要 15%的整机是自主消费的，其余 85%的整机依托出口。又由于美国动力部领有光刻机简直一切的外围专利，所以，阿斯麦消费光刻机，须要美国动力部的授权。这就是为什么假设美国政府说不准把光刻机卖给中国，荷兰的阿斯麦公司只能听它的要素。可以说， 一台EUV光刻机是七、八个国度围成一个圈，卡着阿斯麦的脖子。

中国想要打破技术封锁，独立消费光刻机，就须要在所有三大关键局部上成功齐全的自主翻新。咱们如今只能说，在第一个光源局部，咱们看到了一点点宿愿。

2010年，斯坦福大学的华人传授，同时也是清华卓越访问传授赵午与他的博士生一同提出了一种发生极深紫外光源的新原理，这种原理被称为 “稳态微聚束”，英文简称 SSMB，就是应用渺小的粒子减速器来发生极深紫外光。 2017年，清华大学的唐传祥传授团队与德国的同行一同协作，成功了试验的切实剖析和物理设计，并开发测试试验的激光系统，启动了必定的原理验证。2021 年2 月，他们的论文在《天然》杂志上成功宣布[1]，唐传授的博士生邓秀杰是第一作者，唐传授和德国亥姆霍兹柏林资料与动力钻研中心的另外一位传授是通信作者。这里顺便提一下学术圈的普通规定，第一作者普通是指该钻研课题中奉献最大的人，而通信作者则是课题的担任人和成绩受益人。

到了 2022 年 3 月，唐传祥传授和邓秀杰博士又在我国的《物理学报》上宣布了同名论文[2]，或许他们自己也没想到，一年多后，不知道什么要素，大略是在 2023 年的 9 月 13 日，不知道是哪个自媒体发了个视频，题目很那个啥，叫《逆天了！清华大学SSMB-EUV光源横空入世，功率到达EUV光刻机40倍》，而后，似乎一把火，各个自媒体平台都开局以各种“逆天了”三个字扫尾为题，来热炒清华大学的这个 SSMB 计划，看得我都傻了。

我宿愿大家沉着的是，咱们如今离成功消费极深紫外光刻机还有十万八千里， 千万别上头。首先，清华的官方上说，2021 年，唐传祥传授就曾经向国度发改委申报把 SSMB 试验装置列为十四五国度严重科技基础设备。但是，我没有查就任何立项的资讯。留意，这种民用科研名目不是军事名目，不须要隐秘，立项都是须要公示的。也就是说，至少到目前为止，这个名目连立项都没有立项。

咱们就算失望一点，明年立项。这种级别的科研装置，没有个 5 年是很难建成的。而后建成了以后咱们再失望念，搞个 3 年测试成功，而后再花 5 年建成可以商用的光源。这就 13 年过去了。但是，光刻机的另外两个关键局部能不能在这 13 年中搞成呢？如今连个影子也还没有。

而且，咱们不知道再过 13 年，美国人、荷兰人是不是又搞出了更先进的下一代光刻机，咱们还得继续追。

最后我想说一句团体不中听的观念：

在 20年之内，这个环球上无法能有任何一个国度可以齐全独立自主的造出一台代表国内最先进水平的光刻机，美国也不例外。

当然，这只代表我团体的一点拙见，我很宿愿被打脸。

我为什么要把这个观念说进去，是由于我真的不宿愿过去大跃进的喜剧重演，中国人是很痴呆，但并不象征着咱们中国人就是不凡资料的人，全环球一切的种族都是人科、人属、智人种，中国人和本国人的基因简直没有差异，咱们不比本国人笨，但也并不比本国人痴呆很多。

捕风捉影才是开展迷信技术的正道，光刻机这样超级精细复杂的机器，寻求最大范围的国内协作才是最佳处置计划。