实施15年的中国02专项收官，国产芯片全产业链建设进展如何

芯片是国家的核心竞争力，早在2006年美国还未使用芯片禁令大棒的时候，我国就未雨绸缪，开始国产芯片的全产业链计划，进行芯片国产替代。

在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》里设置国家科技重大专项，并确定了16个重大专项作为国家科技发展的重中之重（见下图），举全国之力进行攻关突破，其中集成电路装备因排第2被称为02专项，重点对22-45nm芯片制造装备进行攻关。

2021年是02专项全面收官之年，那么现在攻关情况怎么样？我国的半导体发展是不是已经有突破了？我们从几个卡脖子项目上看看02专项的实施情况。

|01光刻机

光刻机是02专项的核心，整机项目主要由上微电子承担，目前已经能生产干式90nm的光刻机。属于沉浸式的65nm、45nm和28nmDUV光刻机项目还未能突破，当前世界上最先进的7nmEUV光刻机还没有开始整机立项研发。

沉浸式光刻机是让光通过水的折射降低波长，提高光刻的精度，基本上90nm以下的光刻机都是沉浸式。沉浸式光刻机未突破主要原因是国产浸液系统未研制成功，02专项的浸液系统项目由浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室和浙江启尔机电承担，目前还在稳步推进阶段。

网上有传上微电子2022年将量产28nm的光刻机，但从国外光刻机发展进程来看，中间还有两个台阶65nm和45nm光刻机，每个台阶的技术不一样但又以前者为基础，跨越式发展可能性不大。

| 02 光刻机子项目

上微电子生产的光刻机并不是纯国产货，它的核心部分光源系统与镜头系统都是国外进口的，要建立完全的国产芯片产业链，要有自己的光源和镜头。所以02专项还建立了光刻机子项目，主要为光源、镜头、双工作台三个大系统项目。

（1）光源

光源分准分子激光光源和极紫光光源，分别用在DUV光刻机和EUV光刻机上，具体研究单位和研究进展可见下图，可得出以下几点结论：

第一，40瓦干式DUV光刻机光源已经可以交付商用，使我国成为美日之后第三个能生产此光源的国家，但是沉浸式DUV光源我们还在研发，主要是光源功率有差距，沉浸式必须达到60瓦。

第二，极紫光光源项目已获得突破，哈工大实验室成功研制出12瓦DPP-EUV光源，离商用EUV所必须的250瓦有巨大差距，估计用十年时间可以到达这个水平。

第三，最近，清华大学研发了一种新型粒子加速器光源，有可能成为EUV光刻机的新光源，不过距离应用还有很长的路。

（2）镜头系统

光刻机三大核心系统里面镜头系统是核心，镜头系统不只是光学技术，还有加工的工艺要求，以及建立系统集成平台。

当年ASML在2010年就完成了EUV光刻机的原型机，但一直到2019年才出货商用，光学透镜、反射镜系统的技术难关一直没有攻克是主要原因。

镜头项目承担单位与研究进展见下图，并可得出如下结论：

第一，我国长春国科精密已经能生产早期的光刻机镜头，可用于合肥芯硕200 nm的光刻机，暂时不能用于上微电子90nm光刻机上，主要是光学系统的加工、检测、镀膜等技术还需进一步提升。

第二，高端的EUV 光刻曝光装置已经验收，使我国初步掌握了极紫外光刻的核心光学技术，但是与EUV光刻机的镜头系统还是两个概念，相当于我国已经掌握航空发动机技术，但不等于就可以制造波音飞机发动机，既有技术等级的鸿沟、也有制造水平的巨大差距。

（3）双工作台系统

EUV光刻机内有两个工件台，功能、结构一样，一个工作时另外一个做相关准备，并不停互换位置以提高曝光效率。

“光刻机双工件台系统样机研发”项目由清华大学和北京华卓精科承担，2019年4月通过国家验收，成为02专项光刻机项目第一个完成的子项，使我国成为第二个掌握生产最尖端双工作台系统的国家。

|03光刻胶

光刻胶是芯片生产的上游产品，高端产品基本为日本控制，也是卡脖子产品。

ArF干式光刻胶已经通过验收，并在南大光电和北京科华两家公司已经进入量产阶段。ArF沉浸式光刻胶已经在积极筹备验收工作，具体验收时间等待专家通知，估计研发已经收尾。

EUV光刻胶是最高端产品，因为光刻胶研发需要与光刻机企业协同配合，而国内没有EUV光刻机，所以研究难度较大，不过此项研究进展不错。

EUV光刻胶材料与实验室检测技术研究已于2018年通过验收，让我们对 EUV光刻胶的一些材料和配方方面的研究积累较好的基础，不过从实验室到市场距离较大，量产商用短期不会有时间表。

|04刻蚀机

刻蚀就是除去硅片电路图外不需要的材料，02专项的蚀刻机项目由中微半导体承担。

2019年6月，中微半导体成功研发生产世界上第一台5nm蚀刻机，并实现向台积电供货。2021年5月，中微半导体又完成3nm蚀刻机的研发工作，并开始量产，可以看出，我国在蚀刻机方面已经与世界芯片发展水平同步。

蚀刻机是02专项最成功的项目，不过相对光刻机而言，蚀刻机的技术含量较低，利润也不是很高，所以我们能够很快追赶上国际水平，并能在巨头横行的半导体市场有一席之地。

|05 结论

02专项在半导体产业链里全面铺开，限于篇幅我们只谈谈几个核心的项目，特别是一些卡脖子的项目攻关情况。从上述情况，我们可以得出以下结论：

第一，02专项在15年的持续投入和艰难攻关下，除了光刻机技术还没攻克外，我国在22-45nm芯片制造上基本实现了国产替代，并建立了自己的芯片全产业链，紧紧跟上国际先进水平，为实现芯片自主迈出重要一步。

第二，我们也应该清醒认识到，芯片发展是一个长期积累、高投入的过程，非一时之功可以达成。

特别是要追赶上世界最先进的技术，必须要在人力、物力和资金方面的投入超过领先者，但实际上技术领先的国际芯片巨头在科研投入上远远超过我们，这也意味着他们跑得更快。

第三，在当前企业利润不能支撑科研投入的情况下，需要国家更多的扶持和投入。02项目虽然已收官，国家芯片大基金一期、二期已经设立，4千亿的资金投入彰显国家的气魄、眼光和决心，我们有理由相信：希望可期，胜利在望，未来在握。