国产超分辨力光刻机到底牛不牛?

关于“中国研制成功世界首台分辨力最高紫外超分辨光刻装备”的新闻已经过去好几天了，新闻的热度与这天气一样，慢慢转凉。笔者拥有多年研究新媒体标题的经验，一看这个标题，顿觉“妙哉”。从第一个词开始，处处都透露着高点击量元素，成就了互联网上一出热闹非凡的奇葩说。

没错！这里的奇葩说就是综艺节目“奇葩说”。据说，“奇葩说”拥有中国顶尖辩手，正反观点都有颠覆你原本价值观的冲击力。笔者一直在想，如果奇葩说来一次“国产超分辨力光刻机到底牛不牛”的辩题，那到底会是怎样的场景和结局？

辩题背景：中科院光电所超分辨光刻装备项目组经过近7年艰苦攻关，突破了多项关键技术，完成国际上首台分辨力最高的紫外超分辨光刻装备研制，其采用365纳米波长光源，单次曝光最高线宽分辨力达到22纳米，结合多重曝光技术后，可用于制造10纳米级别的芯片。

主持人：“这件事想必大家都已经听说，关于中国半导体发展行情来看，设备领域绝对是一块让人揪心的地方。在今年的2018中国集成电路创新应用高峰论坛上，SEMI中国区总裁居龙给出了一张去年全球前10的IC设备厂商排名，且营收增长惊人，但是排名中无一中国厂商，并且中国本土厂商的半导体设备只占全球市场份额的1~2%。显然，此次国产超分辨力光刻机的诞生让人们闻之便可颅内高潮。

与此同时，有不少业内人士直呼“吹牛”，对技术和非技术方面提出了很多质疑，但真牛还是假牛？一切都不好说，先请现场100名半导体业内人士做出投票。

我们可以看出，选择“假牛”的有95票，相信“真牛”的仅仅只有5票。怎么说呢？看来你们半导体业内人士真的无情。宁可信其无、不可信其有。废话不多说，我们进入辩论环节。”

正方一辩：作为正方一辩，看到这样的初始投票结果，我顿觉压力山大。既然在座的都是业内人士，为什么就不能相信国产技术呢？验收专家组都说了：‘该光刻机在365纳米光源波长下，单次曝光最高线宽分辨力达到22纳米。项目在原理上突破分辨力衍射极限，建立了一条高分辨、大面积的纳米光刻装备研发新路线，绕过国外相关知识产权壁垒。’这里面有人挑出刺吗？

再者，难道大家不相信中科院光电所的实力？在1970年，该所就建立了，是中国科学院在西南地区规模最大的研究所。建所以来，光电所在自适应光学、光束控制、微纳光学等领域取得了多项重大成就，先后取得包括国家科技进步特等奖在内的540余项科技成果，申请专利900余件，授权专利470余件，发表论文4500余篇，在2016和2017年度连续两年荣获国家技术发明一等奖。这不是我吹牛，这是官网实打实的白纸黑字。

不服的，可以再搜一搜光电所研究员、项目副总设计师胡松的资料，实力还是值得肯定的。也许大家都习惯于‘国产设备落后’言论，就听不得‘站起来’的任何只言片语吗？于情于理，至少说明国内科研人员在不断的付出努力，我们取得一点成就不都能相信，那未来更高的成就，科研人员还有信心去努力吗？”

主持人：正方一辨在最后一段宣泄情绪的过程，拉了不少票数。从尴尬的5票变成了15票，不过目前情况依旧很危机，要从无情、冷酷的半导体业内人士面前拉票，难度真的很大。下面有请反方一辩。

反方一辩：主持人说的没错，我们业内人士是无情的，什么叫无情？就是只有真实的东西才能打动我，掀情绪是没有任何作用的，只能让人觉得你在尬吹。既然题目是‘真牛’还是‘假牛’？那我们要弄懂什么是牛？

目前来说，牛就是这件设备能彻底帮助国产芯片。而我们能靠此实现吗？显然暂时还不行。其实早在十几年前，国际上开始对表面等离子体（surface plasma，SP）光刻法感兴趣。中科院光电所从2003年开始研究，是较早出成果的一个团队。澎湃新闻采访了光电所的科学家杨勇，他表示，‘所谓SP，拿一块金属片和非金属片亲密接触，界面上有一些乱蹦的电子；光投影在金属上，这些电子就有序地震荡，产生波长几十纳米的电磁波，可用来光刻。但这种电磁波很弱，所以光刻胶得凑近了，才能刻出来。且加工精度与ASML的光刻机没法比。刻几十纳米级的芯片是没法用SP光刻机的，至少以现在的技术不能。’

所以想刻芯片，压根不成立，何谈打破垄断一说？TechSugar曾经采访过半导体设备的业内人士：‘ASML研发投入的资金非常巨大，一个型号的改进升级，所投入的钱就是我们研发投入的十倍。’本来就落后的IC设备业，在资本投入上有差距很大，想要谈突破、打破，有点痴心妄想了。

主持人：反方一辩果然实力强劲，从技术角度的分析的确打动了现场很多业内人士的心，本就不太乐观的正方，只剩下了1票。接下来该怎么办呢？

正方二辩：看来这次辩论，我们正方压力真的是大到了极致。那好，既然要说技术，我们就谈技术。

“365nm的光源，单次曝光线宽可达22nm”虽说22nm指标虽然很棒但是业界早就做过了，到底哪里厉害呢？所以关键是用365nm的光源单次曝光做到22nm，懂点光学的就知道这意味着什么：打破了传统的衍射极限。所以在我看来，这台机器最大的价值是验证了表面等离子体（SP）光刻加工的可行性。

这台SP光刻机与ASML光刻机对比怎么样呢？举个不恰当的例子吧，这就像是初期的枪械与最厉害的弓箭的对比。早期枪械，比如火铳，无论是射击精度还是射击距离都远远比不上厉害的弓箭，但是如今的狙击枪早已把弓箭甩开十万八千里了，这就是原理性的胜利。

在光刻方面，ASML这些年来主要的研究方向就是利用更短的波长（近紫外-深紫外-极紫外）、增大数值孔径（更复杂的物镜、液体浸没）。但是每进一步都变得更加艰难，对系统设计、加工装配、误差检测等等诸多方面都提出了更为苛刻的要求，成本也越来越高昂。而表面等离子体指的是一种局域在物质表面的特殊的电磁波，随着离开物质表面距离的增大迅速衰减，一般认为波长量级以上的区域就不存在了。

（来源见水印）

更为神奇的是，虽然表面等离子体波是由其他电磁波激发的，但是波长会被极大地压缩，而压缩的比例取决于材料的电磁性质等参数。

（来源见水印）

这就意味着，利用表面等离子体波进行光刻时，从原理上就不在受到传统衍射极限的限制了。

所以说，你觉得我们应该按照ASML的老路重新过一遍，还是另辟蹊径通过新原理弯道超车呢？

这里关于技术的分析，是一名在知乎上自称该课题组主导研发的人员，所说这位答主没有参与这个方向研发，但据他所说该项目从原理提出、项目立项到装备最终验收通过，前前后后有十几年的时间。难道就不值得我们尊敬吗？

主持人：嚯……厉害了，正方二辩一系列的回答直接把票数拉到了50票，看来业内人士很吃技术分析这一套。本以为没有任何希望的正方，现在与反方站到了同一分数上。现在局面就越发有意思，当然最后反方二辩的回答显得非常重要。不过，刚刚得知反方二辩要放弃自己的答辩机会，直接进入开杠环节，希望直接一锤定音。

看来这位选手是信心十足，在目前这种情况下选择开杠，是不是太鲁莽了一点呢？我们还是看开杠的结果，请正反二辩走到开杠台。

“你凭什么认为这次突破是吹牛呢？”

“本次辩题说的仅仅是真假牛叉，而想要真牛，却没有应用到芯片领域，何谈真牛？”

“真牛就是刚刚我提到的，并没有按照ASML老路在走，直接另辟蹊径，这是科研人员努力付出得到的结果。”

“ASML从一开始诞生就有两个字围绕着它，那就是砸钱。而且为了推动EUV光刻技术的发展，英特尔、三星、台积电都向ASML投资了大量资金。如此金钱的加持下，国产怎么比？”

“此前也提到，中国本土厂商的半导体设备只占全球市场份额的1~2%，只要在设备业有突破就是真牛，至少获得了和欧美技术交换的基础。这一切都是良好的开端，这才是背后巨大的价值。”

“然而中国半导体的发展，并不是高调的宣传，而是冷静的发展，没有特别大的成果之前，最好保持低调，少谈牛叉。”

“正如你所说，我们需要低调，而让你觉得高调的仅仅是被众多媒体宣传蒙蔽了视野罢了，在中国科学院光电所的网站上，标题也仅仅是‘我国新一代超分辨光刻机通过验收’，一篇转自中国科学报的文章。其实既然没有得到大范围应用，宣传本就没有意义，而只是外界舆论扩大而已。”

“道理我都懂，但不能用在集成电路领域，怎么能说牛呢？”

“……”

主持人：时间到，双方辩手都做了很有力的陈词，但结果已经一目了然，反方以1票的优势赢得了这次比赛，我们恭喜反方的辩手们。

（备注：近日国产光刻设备的话题在网络争吵激烈，一个所谓的国产突破总是要经历这样的过程，先媒体放大，随后经过业内人士指正，最后不同立场的人给出各色想法。本期争论的结果并不重要，我们在知道真相之前，还是需要保持质疑的态度。）