当荷兰阿斯麦用一台台DUV光刻机控制着全球芯片产业命脉时,有没有人曾真正相信——我们能在短短几年内撕开这层技术铁幕?
当英伟达的GPU几乎垄断全球AI算力入口,成为各国科技巨头竞相采购的“命门”,谁又曾料到,一场酝酿多年的变局正悄然发生?
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在被“卡脖子”困境压抑多年之后,国产光刻机的名字突然频繁出现在中芯国际的测试车间,上海微电子的展台前挤满了晶圆厂高管,国产化率超70%的DUV设备正在跑通量产线。
他们的出现,是否真的意味着台积电的垄断将被打破,英伟达的霸主地位即将动摇?
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风暴前夜的棋局
2022年夏,美国正联合其盟友,试图通过一系列严苛的技术出口管制,彻底锁死我国在高端芯片制造领域前进的道路。
荷兰阿斯麦公司生产的极紫外光刻机,这种被誉为“现代工业皇冠上的明珠”的尖端设备,成为了这场技术封锁战中最关键的棋子。
没有EUV,就意味着无法踏入7纳米以下的先进工艺制程,我国的芯片产业似乎被一道无形的墙壁挡在了门外。
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在这个关键节点,日本光刻胶巨头JSR的首席执行官埃里克·约翰逊在美国总统拜登访问日本期间,对着英国《金融时报》的记者,用一种近乎断言的口吻表示:“坦率地说,我认为他们要做到(发展自己的EUV能力)这一点非常困难。”
这场风暴的中心,站着两位举足轻重的人物,他们的决策与动向,时刻牵动着全球科技界的神经。
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一位是台积电的掌舵人,台积电凭借着手中掌握的全球最先进的EUV光刻机集群,以及数十年来积累的精湛工艺,几乎垄断了高端芯片的制造市场。
从苹果的A系列处理器到英伟达的顶级图形处理器,无数定义着现代数字生活的产品,其核心都源自台积电那座守卫森严的晶圆厂。
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另一位则是英伟达的创始人兼首席执行官黄仁勋。
其推出的H100等一系列高性能AI芯片,成为了全球各大科技公司和研究机构争相抢购的“硬通货”。
英伟达的辉煌,与台积电的先进工艺紧密相连,两者形成了利益高度捆绑的共生关系。
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棋局的另一端,中国面对EUV这座短期内难以逾越的高山,一种“换道超车”的思路开始在国内战略层面被反复提及。
我国第十四个五年规划和2035年远景目标纲要中,一个名为“光子技术”的领域被赋予了极高的战略地位。
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中国国际经济交流中心的经济学家陈文玲更是明确指出,硅光子技术是我国能够实现弯道超车的关键路径。
光子芯片,利用光子替代电子进行信息传输和计算,理论上拥有比传统硅基芯片高出千倍的运算速度和信息容量,且在制造上对EUV光刻机的依赖性大大降低。
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正是在这样的背景下,中科鑫通微电子等一批企业开始在国内布局光子芯片的生产线。其总裁隋军对外传递了一个明确的信号:光子芯片的制造过程无需EUV,我国完全有能力实现自主生产。
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与此同时,另一条战线上的攻坚战也在悄然进行。既然EUV短期难以突破,那么能否在成熟但同样关键的深紫外光刻领域率先撕开一道口子?
DUV光刻机,特别是其中的浸没式DUV,是生产28纳米乃至7纳米芯片所必需的关键设备。
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如果能实现国产化,就意味着我国能够在成熟工艺和部分先进工艺上摆脱对阿斯麦的依赖,建立起一条完整的、自主可控的芯片生产线。
这条战线上的主角,便是上海微电子装备集团以及一批如同上海宇量昇这样的新兴力量。
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DUV破晓,撼动帝国根基的第一块砖
2025年9月17日,英国《金融时报》的一则独家报道,像一颗深水炸弹,在全球芯片圈激起了剧烈的震荡。
报道的核心内容是:我国最大的晶圆代工厂中芯国际,正在其生产线上,对一家名为上海宇量昇的初创公司研发的深紫外光刻设备进行秘密测试。
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宇量昇开发的这台设备,采用的是先进的浸没式技术。这一技术的精髓在于,在光刻机镜头的最末端与硅片之间,填充一层折射率远高于空气的超纯水。
光线通过水这个介质再照射到硅片上,其波长会被有效缩短,从而能够刻画出更精细的电路图案。
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这使得基于193纳米波长氩氟激光器的DUV光刻机,其分辨率极限得以大幅提升,足以应对28纳米甚至通过多次曝光技术触及7纳米工艺节点。
从技术指标上看,宇量昇的设备直接对标的是荷兰阿斯麦公司市场占有率极高的NXT系列浸没式DUV光刻机。
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中芯国际对这台“国之重器”的检验过程,其严苛程度超乎想象。
首先是分辨率与套刻精度的核心指标测试。工程师们需要在直径300毫米的硅晶圆上,使用测试图案进行反复曝光,再通过电子显微镜逐一检查,确保刻画出的线条宽度和间距完全符合28纳米节点的设计要求。
更为关键的是套刻精度,芯片制造需要叠加数十层甚至上百层电路图案,每一层之间的对准误差必须控制在几纳米之内,否则芯片就会直接报废。
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紧接着是产能与稳定性的压力测试。一台商用光刻机,必须能够7天24小时不间断地稳定运行。
测试团队进行了连续数周的马拉松式曝光实验,模拟真实的量产环境。
这期间,设备的核心部件,如由我国企业自主攻关的193纳米氩氟激光光源,其功率稳定性、能量均匀性都经受住了考验。
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同时,缺陷率的控制也是重中之重。任何一个微小的灰尘颗粒、一次微弱的设备振动,都可能在硅片上造成致命缺陷。
检验报告显示,在连续加工数千片晶圆后,其平均缺陷率被成功控制在每平方厘米0.01个以内,达到了国际主流水准。
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几乎在宇量昇进行秘密测试的同一时期,我国光刻机领域的“国家队”——上海微电子装备集团,也取得了决定性的进展。
在2025年中国国际工业博览会上,SMEE公开展示了其研发多年的SSA/800系列28纳米浸没式光刻机原型。
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更令人鼓舞的是,SMEE的这台设备,其整体国产化率已经超过了70%,包括光学镜头、光源系统、工件台等在内的核心部件,基本实现了自主研发和生产。
中芯国际位于广东的先进工艺厂房,早已秘密部署了数台SMEE的设备,进行了长达数月的实际生产数据验证。
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数据显示,这些国产光刻机在28纳米等成熟工艺节点上,产能利用率达到了85%,良率也稳定在90%以上,虽然在处理一些极高密度的复杂图案时,激光能量控制还需要进一步优化,但其表现已经足以证明,国产DUV光刻机具备了在特定领域替代进口设备的能力。
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国外两大巨头的压力
国产DUV光刻机的双双突破,迅速在市场上引发了连锁反应。
最为敏感的阿斯麦公司,在其2025年第三季度的财报会议上,罕见地披露其对我国市场的设备交付比例激增至42%。
这一举动被市场解读为,阿斯麦正试图通过降价和加速交付的方式,在国产设备形成规模化替代之前,尽可能多地抢占市场份额,巩固其存量优势。
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2025年10月初,中芯国际内部流出的一份关于国产DUV设备测试的总结报告,给出了一个惊人的结论:在28纳米工艺节点上,使用国产光刻机、国产光刻胶以及其他国产配套设备和材料,其生产出的芯片良率已经稳定在92%,与使用进口设备产线的95%相比,差距已在可接受范围内。
更重要的是,由于设备采购成本、维护费用以及供应链安全性的巨大优势,综合计算下来,使用国产化生产线的芯片制造成本,比完全依赖进口的生产线低了近30%。
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这降低的30%成本,正是撬动台积电和英伟达帝国根基的第一块砖。
对于台积电而言,其在2025年第二季度占据了全球晶圆代工市场近70%的份额,而中芯国际仅占5%。
但当中芯国际能够利用成本更低的国产设备大规模扩充其28纳米、14纳米甚至通过多重曝光技术延伸至7纳米的产能时,全球芯片的价格体系必然会受到冲击。
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过去由台积电主导的“价高者得”的卖方市场,将逐渐向“性价比优先”的买方市场转变。
对于汽车、物联网、消费电子等海量使用成熟制程芯片的领域,中芯国际的成本优势将是致命的。
台积电要么选择降价跟进,牺牲其高额利润;要么固守高端市场,眼睁睁看着中低端市场的份额被不断蚕食。
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而对于英伟达,冲击同样是立体的。其赖以生存的H100、B200等顶级AI芯片,固然需要台积电最先进的3纳米工艺。
但在美国的禁令下,这些芯片本就无法自由销往我国。我国市场巨大的AI算力缺口,为国产替代方案提供了前所未有的发展空间。
华为昇腾910B等芯片,虽然在单卡性能上与H100存在差距,但它们可以依托中芯国际的7纳米及更成熟的工艺进行生产。
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更重要的是,我国企业正在探索通过先进封装技术和高速互联技术,将多颗国产芯片“攒”在一起,构建出性能强大的计算集群。
例如,利用国产DUV光刻机生产的计算芯片,通过4Tbps级别的多芯片互联带宽组成算力池,其系统级性能已经能够追赶甚至在特定应用场景下超越英伟达的方案。
当国产DUV光刻机这些替代方案的产能和成本优势,英伟达在中国这个全球最大的AI应用市场的好日子,自然也就进入了倒计时。
参考资料:荷兰光刻机巨头阿斯麦:美关税政策致使公司增长前景不明
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