突破光刻機等「卡脖子」工程 中國仍需時日

美國近日推出的《芯片法案》，以及美國商務部將用於芯片設計的「電子設計自動化」（EDA）軟件工具列入出口管制名單，透過歧視性的、排他性的不公平手法，遏制中國芯片業的發展。為了突破美國「卡脖子」，芯片業內人士認為，中國需要拿出上世紀五六十年代艱苦研發「兩彈一星」精神和氣概，加大投資力度，加強協作創新和共同攻關，實現中國芯片產業的突圍。

國產光刻機進展至28納米

環顧中國目前面對的現實情況，現時全球先進製程的高端光刻機被荷蘭ASML（艾司摩爾公司）壟斷，並且受到美國控制，ASML佔有了全球超過80%的市場份額，單台7納米光刻機售價已經超過6億美元。受美國制約，其14納米以下製程設備禁止出口中國。

中國現時可以製造一些低、中端的光刻機。2008年起，中國開始重視光刻機的研發，同時國家決定實施科技重大專項「極大規模集成電路製造裝備及成套工藝」項目（又稱「02專項」）。在該項目下，國產首套90納米光刻機研製成功。2019年4月，武漢光電國家研究中心甘棕松團隊通過兩束激光，在自研的光刻膠上，突破光束衍射極限的限制，並使用遠場光學的辦法，光刻出最小9納米線寬的線段。該成果一舉實現光刻機材料、軟件和零部件的三大國產化，但目前只在試驗階段。

2020年6月，上海微電子設備有限公司預計在2022年交付首台國產28納米工藝浸沒式光刻機。這意味着國產光刻機工藝從以前的90納米一舉突破到28納米。今年2月，上海微電子交付了首台2.5D/3D先進封裝光刻機。按照之前的計劃，28納米的光刻機也將在年內完成交付，將可以滿足常見的射頻芯片、藍牙芯片、功放芯片、電器的驅動芯片等絕大部分邏輯芯片，以及大部分數字芯片的要求。在實際應用中，28納米光刻機不僅能用來生產28納米芯片，更有望通過多重曝光的方式生產14納米、10納米、7納米芯片，只是工藝難度加大，良率會有所降低。

芯片設計工具仍大落後

美國商務部8月13日發布一項臨時最終規定，對芯片設計工具軟件EDA進行出口管制，包括GAAFET（全柵場效應晶體管）結構集成電路所必須的ECAD（電子計算機輔助設計）軟件；金剛石和氧化鎵為代表的超寬禁帶半導體材料等四項技術。目前全球EDA廠商大約共有六七十家，但能排在第一梯隊的也就只有三家，美國Synopsys（新思科技）、美國Cadence（楷登電子）和西門子明導（Mentor Graphic）；第二梯隊的美國仿真巨頭ANSYS、中國的華大九天等，擁有細分領域的全流程EDA工具，在某些點工具上也具有一些優勢，約佔全球市場份額的15%。

所以說，中國要突破美國在芯片技術上的「卡脖子」仍需時日。專家建議，國產廠商未來要做到EDA全流程覆蓋，必須掌握7個方面的能力，包括模擬、數字前端、數字後端、封裝、FPGA（現場可程式化邏輯閘陣列）、系統與工業開發。