第127章 人類造物的巔峰


  cpu——被譽為人類造物的巔峰。

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  當然,這個說法可能並沒有經過準確的科學論證,但是也能從中看到晶片製造確實是最頂尖,科技含量最高的產業之一。

  以新冠病毒為代表的病毒,其整體尺寸一般在30-80nm。

  Intel長期被人嘲諷」已經落後「的工藝製程為14nm。

  而最先進的手機晶片甚至已經到了3nm。

  雖然相比生物體來說,晶片的複雜性相對較低,但是想做到細菌,病毒等生物體的同等尺寸也是絕不容易的。

  ……

  談及晶片製造就離不開「光刻機」——這個人類尖端科技的集大成者。

  1956年,我國第一隻晶體三極體誕生,自此與發達國家一樣,中國也進入半導體新紀元。此時距離貝爾實驗室研發的世界上第一隻點接觸三極體已經過去了9年。

  1958年我國第一枚鍺電晶體試製成功。

  1961年我國第一個集成電路研製課題組成立。

  1962年我國第一代矽平面電晶體問世。

  1965年,我國第一塊集成電路在北京、石家莊和上海等地相繼問世。其中包括中國科學院半導體研究所、河北半導體研究所(簡稱13所)、BJ市無線電技術研究所(簡稱沙河器件所)等。

  1977年,中國恢復高考制度,中國年輕人被壓抑10年的悸動與渴望得到釋放,而正是在這一年,我國最早的光刻機-GK-3型半自動光刻機誕生,這是一台接觸式光刻機。

  當時的美國在20世紀50年代就已經擁有了接觸式光刻機,期間相差了二十幾年,並且在一年之後,GCA又推出真正現代意義的自動化步進式光刻機(Stepper),解析度比投影式高5倍達到1微米。

  此時的光刻機巨頭ASML還沒有出現,RB的尼康和佳能已於60年代末開始進入這個領域。

  之後一年,改革開放,也就是1978年,1445所在GK-3的基礎上開發了GK-4,把加工圓片直徑從50毫米提高到75毫米,自動化程度有所提高,但還是沒有擺脫接觸式光刻機。

  同一年,中國科學院半導體所開始研製JK-1型半自動接近式光刻機,並在1981年研製成功兩台樣機。

  1982年科學院109廠的KHA-75-1光刻機,這些光刻機在當時的水平均不低,最保守估計跟當時最先進的canon相比最多也就不到4年,而且從jkg系列至今仍再銷售的情況來看,都具有不錯的使用價值。

  1985年,機電部45所研製出了分步光刻機樣機,通過電子部技術鑑定,認為達到美國4800DSW的水平。

  按照這個時間節點算,中國在分步光刻機上與國外的差距不超過7年(美國是1978年)。

  五十年代開了個好頭,到六七十年代的時候,中國大陸的電子工業、半導體工業僅次於美國,領先於韓、台、日。

  1979年上海元件五廠和無線電十四廠甚至成功仿製英特爾公司1974年推出的8080CPU,比德國仿製成功還早一年。

  一切都向著美好的方向發展,老一輩革命者和建造者奉獻自己的青春,造就了中國的半導體產業,很多資料顯示,當時中國的半導體產業雖然沒有超越當時世界最先水平,但是差距並不大。

  更重要的是,打造了從單晶製備、設備製造、集成電路製造的全產業鏈,基本不依賴國外進口,也就是說,中國以一國的供應鏈去追趕整個西方發達國家聯盟的供應鏈。

  要知道,當時英特爾也是用的RB的光刻機。

  ……

  被丟失的80年代:

  然而80年代來了。

  1984年,實屬平常也不平常的一年,有一些東西開始悄然發生改變。脫下樸素的衣著,年輕人開始穿喇叭褲跳霹靂舞,理髮店永遠排滿人,那是個以夢為馬的年代。

  同年,蘋果發布了營銷史上最偉大的電視GG《1984》

  還是這一年尼康已經和GCA平起平坐,各享三成市占率。Ultratech占約一成,Eaton、P&E、佳能、日立等剩下幾家每家都不到5%。

  就是這一年,日後的光刻機市場的絕對霸主ASML誕生了。

  80年代底,中國開始奉行的「造不如買」的政策,一大批企業紛紛以「貿工技」為指導思想。產業拋卻獨立自主,自力更生的指導方針,盲目對外開放。

  沒有頂層設計,中國的集成電路在科研,教育以及產業方面出現了脫節,中國獨立的科研和產業體系被摧毀,研發方面是單打獨鬥,科研成果轉化成產品的微乎其微。

  產業在硬體上淪為組裝廠,為外資企業提供廉價勞動力;在軟體上圍繞國外製定的技術標準和技術體系馬首是瞻,軟體工程師轉變為廉價的碼農。

  極其少數堅持獨立自主路線的企業,在買辦和外資的夾縫中求生存。

  眼看他起朱樓,眼看他樓塌了,中國半導體在五十年代到七十年代創造的盛景成了泡沫。

  覆巢之下無完卵,此時的光刻機產業又能好到哪裡去?

  雖然後續一直在跟進研發,但大環境的落後加上本來就與世界先進企業有差距,縱使中國在各個時間點上都有代表性成果,卻終究沒有在高端光刻機領域留下痕跡。

  ……

  千禧年的醒悟:

  九十年代,光刻光源已被卡在193納米無法進步長達20年,科學家和產業界一直在探討超越193納米的方案。

  (當然這個難點最後在2002年被台積電所攻破。)

  此時的中國才剛剛開始啟動193納米ArF光刻機項目,足足落後ASML20多年。

  這時候ASML已經開始EUV光刻機的研發工作,並於2010年研發出第一台EUV原型機,由三星、台積電、英特爾共同入股推動研發。

  這時候的半導體產業突然活了過來,2000年之後,中國晶片進入了海歸創業和民企崛起的時代:

  中星微的鄧中翰於1999年回國,中芯的張汝京於2000年回國,展訊的武平和陳大同於2001年回國,芯原的戴偉民於2002年回國,兆易的朱一明於2004年回國,他們帶著豐富的經驗和珍貴的火種,跳進了中國半導體行業的歷史進程之中。

  2002年,上海微電子裝備有限公司承擔了「十五」光刻機攻關項目,中電科45所把此前從事分步投影光刻機的團隊遷到了上海,參與這個項目。

  至2016年,上海微電子已經量產90納米、110納米和280納米三種光刻機,其中性能最好的是90nm光刻機。目前,我國從事集成電路前道製造用光刻機的生產廠商只有上海微電子(SMEE)和中國電科(CETC)旗下的電科裝備。

  到這個節點,國際上已經放棄了157納米的光源,除ASML掌握了EUV光源技術之外,其他各家使用的都是193納米ArF光源,中國在這點上與除ASML之外的「外國」是同步的。

  總結來說,中國光刻機研製起於70年代後期,初期型號為接觸式或接近式光刻機,85年完成第一台分步光刻機,此後技術一直在推進,各個時間點均有代表性成果,並未出現所謂完全放棄研發的情況,但也並沒有多大的起色。

  ……

  不知有多少人會可惜曾經失去的80,90年代……


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