口罩能换来EUV光刻机？美国：想法太傻太天真

现在新冠疫情波及全球，随之而来的是口罩等医护用品在全球成为紧缺资源。口罩在国外有多紧缺？从高涨的价格或可一窥端倪。

在亚马逊网站，有美国商家已经将口罩价格提涨20倍。有美国小哥到纽约街头探询口罩价格，被告知一个普通的一次性医用口罩要价5美元，气得他大叫：“没搞错吧，这是非法的！”

而中国作为口罩生产大国，加之前期控疫得力，目前企业正开足马力生产口罩、呼吸机等医护用品，在电商平台上，已经出现口罩满减促销活动。换句话说，国内口罩供应充足，与国外供应紧缺形成鲜明对照。

对此，俄罗斯有媒体脑洞大开地提出，中国可以用口罩换取荷兰阿斯麦最高端的EUV光刻机。

此前，中芯国际早已下单EUV光刻机，但迫于美国压力，荷兰一直未发放出口许可证，因此俄媒报道一出，国内有网民感觉可以！

事实真的如此吗？

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口罩换EUV光刻机到底靠不靠谱？

EUV光刻机是目前最高端的光刻机，全球仅有阿斯麦公司能生产，是芯片工艺迈入高阶制程的必需的高精尖设备。没有EUV光刻机，7nm、5nm乃至3nm等先进芯片制造工艺很难实现。

正因为EUV光刻机如此重要，台积电向阿斯麦订购了15台，占其年产量的50%。有了EUV光刻机在手，台积电今年才可以量产5nm工艺制程，继续抓住苹果、华为这样的顶级客户，保持其晶圆代工一哥的地位。

大陆目前最先进的晶圆代工厂中芯国际，则由于订购的EUV光刻机没有到货，未来工艺制程可能止步于7nm，被台积电、三星甩开一大截。

说到7nm工艺制程，就不得不提中芯国际此前提到的“不用EUV光刻机也能实现7nm”说法。从字面意思看，中芯国际的这一说法没错，因为用DUV（深紫外）光刻机确实可以刻出7nm工艺芯片，但此7nm非EUV（极紫外）光刻机刻出的7nm，后者才是最先进的工艺，制造的芯片在能效比上优于DUV光刻机刻出的7nm芯片。

阿斯麦光刻机出货

一个明显的例子是，骁龙865芯片和麒麟990均采用台积电7nm工艺，但骁龙865由DUV光刻机制造，麒麟990由EUV光刻机制造，因此从工艺制程上说，麒麟990比骁龙865先进，能效比更好。目前，采用骁龙865芯片的安卓手机，无一例外将散热做为一个卖点，反过来说，这款芯片的发热量可能超出以往芯片，否则没有必要采用复杂而巨大的散热装置。

既然EUV光刻机如此重要，现在又面临被卡脖子的问题，能否像网友说的，用口罩换取呢？

答案是，这个想法根本不靠谱，而且这么想的网友明显太单纯，不了解为何阿斯麦能垄断EUV光刻机。

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EUV光刻机研制幕后

只要追溯光刻机发展历史，就会发现一个奇怪的现象，之前的光刻机市场，尼康还是老大，阿斯麦不过是后面追着跑的马仔，但10来年过去，尼康在光刻机市场混得越发破落，阿斯麦却吃香喝辣。

这是为什么呢？

原因是除了尼康在液浸式光刻机上点错科技树，让阿斯麦借机上位外，最重要的是在研发EUV光刻机时，被美国一脚踢开。

1997年，英特尔和美国能源部共同发起成立EUV LLC组织，汇聚了美国顶级的研究资源和芯片巨头，其中包括劳伦斯利弗莫尔实验室、劳伦斯伯克利实验室和桑迪亚国家实验室等三大国家实验室，同时联合摩托罗拉（当时如日中天）、AMD等高科技企业，集中数百位顶尖科学家，投入2.25亿美元资金。

如此大费周章，只为一件事：EUV（极紫外）光刻机到底可不可行？

说白了，这是一项关于下一代光刻机的基础研究，成功的话就等于点开了新的科技树。

当时美国光刻机企业已经衰落，市场上实力较强的主要是阿斯麦和尼康，佳能心比较大，眼看搞不过阿斯麦，掉头专心做显示器光刻行业了。因此，英特尔邀请尼康和阿斯麦一起参加EUV项目。当然，英特尔也不是助人为乐，而是从第二供应商制度着眼，考虑到有两家公司参与的话，将来不用担心被痛宰。

但美国政府不乐意了，担心最前沿的技术落入外国公司手中，因此反对阿斯麦和尼康加入EUV LLC。从这里也可以看出，美国和它的盟友并不总是掏心掏肺。

阿斯麦对美国政府许下一大堆承诺后，勉强进入了EUV LLC这个超级朋友圈当一个小角色。

尼康则没有这么幸运，被直接拒绝。

都是美国的盟友，为何待遇却是天渊之别？

原因并不复杂，当时日本和美国已经在国际贸易上掐了几十年，日本GDP排在美国之后，由于冉冉上升的势头，被美国视为经济上的对手，在高科技方面，美国提放着日本，所以尼康被踢出EUV光刻机研发朋友圈再稀松正常不过。

尼康造单反也造光刻机

没有拿到EUV光刻机的入场券，尼康从此被关在高端芯片制造设备的门外，阿斯麦则顺利封神，垄断了全球EUV光刻机市场。

总之，为了自己的战略利益，美国可以和任何人撕破脸，哪怕是盟友。以日美亲密关系尚且不免结出尴尬的果实，中美在现有贸易关系下，我们想靠口罩换到美国盯得很紧的EUV光刻机，这个想法简直不能太天真。

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如何破除光刻机卡脖子问题？

聊到这里，实际就牵出另一个问题：EUV光刻机及制造技术被美国把控（不卖EUV光刻机真的不能怪阿斯麦）的情况下，我们该如何破除高端光刻机卡脖子问题？

如果跟着阿斯麦的技术路线走，前路只能是一片黑暗，如果另辟蹊径，反而可能柳暗花明。上世纪80年代到九十年代在英特尔和ARM之间爆发的CPU大战，ARM没有跟随英特尔比拼性能，而是拼低功耗，最终在移动领域找到用武之地，成为最大的移动芯片IP提供商。

其实，就阿斯麦本身来说，也不是沿着原来的科技树一条路走到黑。EUV光刻机之前，镜头由德国蔡司独家提供，但在EUV时代，蔡司镜头根本派不上用场，因为蔡司镜头采用折射方式汇聚光线，不仅产生相位差问题，还因为EUV光线经过折射后能量损失较大，所以EUV光刻机改用镀膜反射镜头。

现在，新型光刻技术的研究可谓如火如荼，大致有以下几种：

电子束光刻技术( electron beam lithography，EBL)。由于电子束的电子能量越高，曝光的波长就越短，因此电子束蚀刻技术不受瑞利极限的限制，可以得到纳米级别分辨率，目前已经将蚀刻分辨率提升到 9nm 节点。激光直写光刻(laser direct write lithography，LDWL)技术，无需繁琐昂贵的掩模，利用强度可变的激光束对基片表面的抗蚀材料实施变剂量曝光。微米尺度的发光二极管( light emitting diode，LED)光刻技术，器件包括紫外波段的氮化镓 GaN基薄膜、纳米线或者量子点LED。纳米压印技术是将具有纳米级尺寸图案的模板通过某种方式将图案作用到高分子材料的衬底上进行等比例压印复制图案，目前分辨率能做到10nm，已用于NAND闪存芯片生产。

所以，如果我们加强自主光刻技术的基础研究，是可以在EUV光刻技术之外点开科技树，冲破《瓦森纳协议》桎梏的。虽然这是当前的一个重大挑战，但确实是关系到国产芯片未来的重要落子。

参考资料：《新型光刻技术研究进展》，作者：何立文，罗 乐，孟 钢，邵景珍，方晓东

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