国产光刻机现状解析 起底龙头企业上海微电子的前世今生

光刻机是半导体产业中最关键设备，也被誉为半导体产业皇冠上的明珠。工欲善其事，必先利其器，要想半导体产业突破技术封锁，要想开发先进的半导体制程，就必需要有先进的光刻机。那么，我国光刻机龙头企业上海微电子的发展现状如何呢?我们和国外的光刻机设备厂商存在哪些差距呢?

起底上海微电子

2002年，光刻机被列入国家863重大科技攻关计划，由科技部和上海市共同推动成立上海微电子装备有限公司(下简称“SMEE”)来承担，2008年国家又启动了“02”科技重大专项予以衔接持续攻关。经过十几年潜心研发，我国已基本掌握了高端光刻机的集成技术，并部分掌握了核心部件的制造技术，成为集光机电等多学科尖端技术于一体的“智能制造业中的珠穆朗玛峰”。

浦东张江，SMEE总经理贺荣明告诉记者，制造光刻机就是在微观世界里“造房子”——光刻机是一个由几万个精密零件、几百个执行器传感器、千万行代码组成的超复杂思维系统，它的内部运动精度误差不超过一根头发丝的千分之一。打个比喻，就像坐在一架超音速飞行的飞机上，拿着线头穿进另一架飞机上的针孔。由于它技术的超高难度以及系统的复杂性，导致光刻机在全世界形成了超高的技术门槛。

2002年，为实现“用中国人的光刻机造中国芯”的梦想，贺荣明带着几位满怀梦想的“战友”来到张江，承担起制造振兴国家民族的微电子装备产业，开始了艰难的光刻机研发之路。

然而，由于国内的相关行业处于一片空白，无论是专业人员还是配套的零件供应链，都让贺荣明无从下手。在这样的情况下，贺荣明深知，“唯一的出路就是走创新之路。”

如今，通过十七年的“卧薪尝胆”，SMEE已经完全掌握了先进封装光刻机、高亮度LED光刻机等高端智能制造领域的先进技术。

经过十几年的发展，SMEE形成了一支逾1000人的年龄结构合理、学科门类齐全、专业技术扎实的优秀人才队伍以及与产品化、产业化相适应的经营管理团队。其中博士和硕士超过40%，团队中拥有国家万人计划专家、国家中青年科技创新领军人才、上海市科技领军人才和上海市技术学科带头人等多人。已通过ISO27001信息安全、ISO9001质量管理和ISO14001环境管理等体系的国际认证，是国家级企业技术中心、国家技术创新示范企业、上海市高新技术企业、“国家光刻设备工程技术研究中心”的依托单位、首批“上海品牌”认证企业等。

从跟踪国际专利到不断掌握拥有完全自主知识产权的高端光刻设备的总体设计技术、集成技术和关键单元技术，SMEE形成了系列完整的产品，实现了“用中国人的光刻机造中国芯”的梦想。截止2019年6月，公司专利申请总数共计3034项(授权1654项)，其中国内专利申请2351项(授权1460项)，国外专利申请683项(授权248项)。这些专利渗透在各个产品之中，为高科技产品走向世界提供自主知识产权的法律保障。

上海微电子占据国内8成市场份额

贺荣明表示，高端光刻机开发的周期非常长，难度也非常高，如果在整个过程中只是走研发的道路，而不及时考虑产业化，那么对整个项目的开发、人才团队的鼓励都会带来管理上的困难。SMEE的决策者们在决定以高端光刻机开发为主线的同时，每天都在考虑当离高端产品的开发还有一定高峰要攀登的时候，在“半山腰”、在“山脚”下，能不能把已经掌握或部分掌握的技术变成产品，去服务于行业。基于这个思路，SMEE就形成了很多“沿途下蛋”的产品。

贺荣明告诉记者，同样是光刻机，它在前道的产业化应用难度非常高，但是后道的先进封装对光刻机的应用越来越广泛，可以先行进入，所以SMEE就抓住了这个契机，开发了一款适用于先进封装行业的光刻机。此前，这种光刻机完全依赖于进口，而今SMEE 已经占领了80%以上的国内市场。据不完全统计，现在市场上高端智能手机上都有SMEE 自主研发的先进封装光刻机的功劳。这样一来，产品的研发形成了一种阶梯、波浪，“前面在不断瞄准高科技的发展，同时它不断把掌握的技术辐射为具有应用前景又能为国民经济、产业领域提供很好技术支撑的产品，这样两个目标形成一种互动、良性循环。既通过高科技的研发来锤炼人才，又通过产品的市场化来打造工程性人才，这种人才的分合汇聚组合让公司向两维领域发展(一维是技术高度，一维是产业宽度)，不让公司变为纯粹的研发机构，同时也不让公司太功利化。这两者融合能为公司将来高端光刻机的发展提供良好的发展模式。”贺荣明表示。

国产光刻机面临的困境

那么目前我国光刻机发展的主要障碍在哪里?我们知道光刻机是一个系统工程，包含了许多精密的零部件，而这些零部件大都来自美国，日本，欧洲等发达国家，其中有些敏感元器件我们是拿不到的。具体来讲，在紫外光源，光学镜片，工作台等领域和国际先进水平差距比较明显，光源我们已经实现了45nm的小批量生产，工作台目前的精度已经达到28nm。配套能力不足是国产光刻机的发展的不利因素，不过我们也要看到，国内已经有人在做这方面的工作，相信假以时日，这些不利因素都会逐渐被克服。

国产光刻机的光明未来

当然发展国产光刻机也有一些有利因素。首先我国拥有庞大的内需市场，越来越多的资本，企业都在进入芯片领域，中芯国际，长江存储就是其中的代表。根据统计数据，目前我国已经是全球最大的半导体设备市场，庞大的市场需求就是机遇，国内企业将迎来发展的良机。此外所有国际一流的芯片设备企业都希望能进入中国市场，包括ASML,据了解，ASML已经和上海微电子达成了合作协议。其次，各地对于设备制造尤其是卡脖子的重大项目建设已经提上议事日程。其中上海明确要将光刻机的技术装备研制及产业化作为突破目标。

有差距并不可怕，只有有行动，差距迟早会缩小，相信总会有赶上的一天，国产光刻机的突破指日可待。