國產光刻設備為何引起軒然大波 該如何宣傳技術突破

【文/ 科工力量專欄作者 余鵬鯤】

12月1日，《解放軍報》刊登了一條重量級的消息，中科院光電所可加工22nm晶元的「『超分辨光刻裝備項目』通過國家驗收」。在不長的新聞通稿中，軍報以「該光刻機」形容該光刻裝備項目的成果。軍報下屬的新媒體平台早在11月29日就公布了這個好消息。

（自主研製的超分辨光刻鏡頭）

年初的「中興事件」暴露出我國基礎軟硬體尚有若干短板，其中半導體製造的短板尤為突出。而半導體製造的核心裝備高端光刻機幾乎完全被荷蘭ASML壟斷，因此國產自主光刻機研製成功的消息無疑令關心中國信息產業發展的人倍感振奮。

消息剛出的第一天輿論的反應也幾乎都以讚揚為主，可很快由於報道中缺少一些關鍵信息質疑的聲音多了起來，而且其中不乏理性的聲音。

想要更客觀地評價自主超分辨光刻裝備項目的誕生對中國半導體製造產業的意義，就勢必要對上述正反兩面的觀點進行一個梳理。

因此筆者目前只能做排除法，對荒謬的看法進行駁斥，對值得商榷的觀點提出自己的意見。

有些正面報道和解讀還需繼續思考和深化

值得注意得是目前官方出於保密等種種原因披露的消息仍然偏少，因此還無法真正完全準確客觀地對該自主光刻設備進行評價。目前公開的消息雖然非常激動人心，但對於少數性能和產業化方面的關鍵內容還缺乏詳細的陳述和數據的支撐。

比如軍報記者說到該光刻設備「光刻分辨力達到22納米，結合雙重曝光技術後，未來還可以用於製造10納米級別的晶元」。由於分辨力與各大半導體製造廠的宣稱製程之間存在較大的差異，因此這句話事實上存在前後矛盾的問題，這點也成為質疑者提出的最有力的問題。

目前各大半導體製造商宣稱的線寬和早期半導體製造所使用線寬一詞存在很大的差異，其實際生產晶元的典型線寬往往要寬於宣稱的工藝製程不少。根據著名的電子行業情報諮詢公司TechInsights 2016年的一份調查，宣稱製程達到14/16nm的公司中，英特爾的典型線寬最小為24nm，三星和台積電的典型線寬還要大得多。

（各半導體製造商的典型線寬都比宣稱的製程要大）

由於目前只有台積電和三星量產了宣稱達到10納米製程的產品，其典型線寬按披露的數據看大約在22-26納米之間，因此22納米的線寬分辨力實際上就是10納米級別的晶元。上述報道中存在的矛盾之處確實需要相關人士進行解釋。

讚美該自主光刻設備的人群有一種看法就是該項目所採用的表面等離子體（SP）光刻加工技術遠優於現行的現在的光刻機，隨著技術的發展必將對現有技術形成吊打。

某網站將其形容為原理性的勝利，並且認為現階段自主光刻機與ASML的光刻機相比是不完善的火藥槍與弓箭的差別。

這種觀點無疑是大大誇大了此次自主光刻設備的技術優勢，甚至有點盲目樂觀的味道了。誠然此次自主光刻設備由於採用了表面等離子體技術，使得光源的波長與線寬之比大大提高。由激光直寫、激光干涉等技術的2-4：1提升至現有的17：1。這意味著用該自主光刻設備生產半導體的光源成本將大大降低，同時還將繞過西方發達國家在半導體領域經營數十年的專利壁壘，並且新技術還有較大的潛力可以挖掘。

不過同時走一條新路也即意味著需要進行艱辛地探索，現有半導體製造經過幾十年的發展已經相當成熟了。新製程的誕生除了帶來功耗的降低之外，對晶元的性能提升的作用很小了。這意味著自主新光刻工藝很有可能只有少數玩家，很難形成席捲行業的潮流，也很難進行技術交流以取長補短。

因此選擇新技術的自主光刻設備更多地是從技術儲備和繞過西方的專利壁壘的考慮。在該技術發展成熟之前，不宜盲目的鼓吹。

反對的一方也有不少問題

12月1日網路上出現了一篇標題出現了「真相」字眼的文章，文章引用了來自匿名專家的觀點，提出了不少富於建設性的問題。比如光刻分辨力22納米就是10納米晶元典型工藝的問題就是該文首先提出的。

不過在針對本次自主光刻設備是否能應用到現有的電子晶元生產中以及該自主光刻設備是否是「世界首台」的質疑中，該行業匿名專家的批評顯得過於機械和嚴厲了。

首先對於能否應用到現有電子晶元生產中的問題，該文章的說法是不能。據他所引用的匿名專家所說：「這個技術和我們熟悉的半導體集成電路完全無關，無法應用在集成電路領域」「適用於特殊應用，類似的應用範圍是光纖領域，5G天線，或者是他們自己演示的用於科研領域的單光子探測器」。

此外該文還引述了水木社區的一個帖子，發帖的網友展示了據說是截自知乎的一個圖片。圖片中的知乎用戶宣稱自己就來自於中科院光電所，該設備「可以做簡單的線，點，光柵部件，拿來做刻晶元這種超級複雜的IC製造是完全沒有可能的」，該用戶同時還抱怨媒體胡亂報道進行炒作。

對於該文的質疑，筆者認為所謂知乎「深喉」爆料可信度不高，甚至目前連是不是真的有這樣一個回答都是個問題，不值一駁。該匿名專家的話倒是非常符合該技術過去的一些應用情況。

那這次國產光刻設備呢？該文章在這裡打了個馬虎眼，說該技術只能生產簡單元件，問題是簡單元件本來就是模糊不清的定義。不過早在11月30日凌晨央視13頻道的《午夜新聞欄目》中，該項目副總設計師胡松就說到該設備可以加工十毫米乘十毫米範圍的晶元。

（該項目副總設計師披露的設備性能情況）

當然你要硬說面積100平方毫米的晶元是簡單的元件也不是沒有道理，不過大多數探測器和感測器也比這要小。甚至連蘋果的A11晶元核心面積也就87.66平方毫米，而華為手機搭載的麒麟970晶元也就是96.72平方毫米。

用動輒200-300平方毫米甚至更高的桌面CPU或顯卡晶元來衡量該國產設備，把不符合這一標準的晶元都叫做簡單元件似乎有點過分苛刻了。

該文同時還指出該項目宣稱的世界首台是有問題的。一方面文章繼續引述知乎用戶的話說「這個設備實現了激光束22nm（國內肯定是領先的，國際上肯定是落後的）」。一方面受訪的匿名專家表示「這一技術並非中國首創，國外有很多實驗室也做出了成品驗證機，效果還優於中科院，甚至都達不到國際領先的程度」。

同時文章還把該專家提供的一幅國外同樣使用表面等離子體光刻技術的圖案與新聞中自主光刻設備的圖案進行了對比，認為「從他們演示的圖形就可以看到LWR粗糙，歪歪斜斜，圖像保真度非常低，只能作為技術驗證，不能作為真實生產，更不要說量產可能了」。

由於該專家未能公布圖像來源，筆者也未能在英文文獻中找到類似的圖形，姑且認為該匿名專家提供為真，並將對比圖貼在下面。

（左圖為該匿名專家提供的疑似國外50nm同原理的圖像，右圖為該自主光刻設備新聞發布時的配圖）

筆者認為從種種跡象而言，該匿名專家確實專業，非常了解國外該技術的現狀，不過沒有充分的了解國內本次自主項目的一些相關情況。筆者注意到該專家提供的國外技術團隊的圖片角標為50納米，而國內的為22納米。

顯然線寬更小的樣品放大倍數必須更高才能生成同樣大小的圖案，而且新聞中攝像機與圖片的法線夾角非常大，也很容易讓人產生歪歪斜斜的印象。下圖中筆者從該所研究員在《科學通報》發表的著名文章《表面等離子體超衍射光學光刻》中截取了自主技術分別在線寬45納米和22納米照片，並與該匿名專家提供的疑似50納米線寬圖像進行對比，事實證明45納米線寬下自主工藝與疑似國外的質量差距非常小。

（左上圖為該匿名專家提供的疑似國外50nm同原理的圖像，右上圖為45nm自主工藝的圖像，左下角為自主工藝22nm的圖像，右下圖為該自主光刻設備新聞發布時的配圖，展板上的圖片疑似與左下角同一張圖片，由於角度問題顯得線路更歪一些）

同時，該匿名專家也未能提供該國外實驗的背景。要知道實驗室研究主要追求的是速度而非良品率。因此實驗操作人員很難像工業生產一樣按照最嚴格的操作流程來，不能簡單地就以一幅圖像下結論。

同時，筆者未能找到採用相同原理且線寬同樣達到或超過22納米的英文文獻，所以暫時不能就該設備是否是「世界首台分辨力最高的紫外超分辨光刻裝備」下結論。但是筆者同時認為只要國外沒有公開這樣的設備，哪怕所謂的分辨力最高有強行蹭「世界首台」的嫌疑，也不能說這就是假的。

面對技術突破要有雅量也要客觀評論

當國內科研工作者做出好的成果時，宣傳部門出於及時向全國人民報喜的考慮，往往不能提供反面的評論。即使提出一些問題，更多的還是以普通人的視角去提出。因此公開之後，往往會有始料未及的批評，甚至像賀建奎「基因編輯嬰兒」一樣出現輿論反轉。

因此做出技術突破的部門要對批評更有雅量，甚至於主動地自我批評，在公布時適當對成果的局限性做一些介紹，如此公眾方能更加科學理性的進行支持。

同時批評者也應當儘可能地從該項目本身出發，就事論事公正客觀地看待國內的技術突破。同時批評者除內部曝料人外即使出於種種原因不實名進行評論，也應當儘可能公開依據的來源以方便讀者真正做出自己自己的判斷找到真相。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！