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源: 康斯坦丁
自从中美贸易战开始之后，普通人对芯片制程的理解日益加深，也正因日益加深，才会对“自主研发、制造芯片”这事儿看得更理智一些，更确切地说：满腔热血，一泻千里，换来的是深深的绝望。
要制造高端芯片，需要10nm以下的制程，目前台积电、三星都拥有7nm生产线，占据着芯片代工业70%以上的份额。而要达到如此高精度制程就需要高端的光刻机,目前，仅有ASML生产的EUV光刻机能满足需求。尴尬的是，EUV光刻机每年的产量仅有几十台，而且早就被人提前预定，包括台积电、三星、英特尔，他们早就有先见之明，成为ASML的股东，享有EUV光刻机的优先采购权。相比之下，中国企业虽然有政府扶持、有知耻而后勇的决心，有大把的钱，但就是买不到EUV光刻机。除了产能紧张之外，更重要的原因是：中国企业还配不上10nm芯片制程。
最近十年，中国经济发展迅猛，比之欧洲的债务危机、日本企业倒闭潮，要光鲜得多。中国不仅有全球密度最大的电子产业代工厂，还涌现出华为、OPPO/Vivo、小米等品牌。如果再配上的市场，我们的企业理应有很好的前途，但美国的一纸芯片禁令让我们的步伐有些踉跄，繁荣盛世背后多少有点儿“心酸”的成分。
堪比登月，光刻机制造为什么难产？
台积电生产线前期的投资通常高达几十亿美金，要想盈利，良品率break even point高达90%，而芯片制造的流程都在1000个工站以上，这就意味着单工站的良率要达到99.999%才能最终实现90%的总良率，可见芯片制造难度非常大，但最起码，很多企业还能亏着本儿去模仿三星和台积电，既然生产不出来7nm，那就生产90nm的芯片。相比之下，光刻机的制造比芯片的制造难度更大，简直不是一个重量级的。有人调侃说：光刻机制造难道比登陆月球还困难吗？ASML董事长回答说：是的，比登月还难。
目前，最先进的光刻机是由荷兰ASML生产的EUV光刻机。如前文所述，台积电、三星的7nm制程都离不开它。事实上，一旦芯片的制程要求在22nm以下，就必须要采用EUV光刻机，截止到目前，全球仅有ASML可以供货。其最新一代的EUV光刻机，单台设备里超过100000个零件、40000个螺栓以及3000多条线路，仅仅软管加起来就有两公里长。如此庞大的设备，重量足足有180吨，从荷兰运输到台湾时，需要将之拆解，装到40个货柜里。单就看一眼如此密密麻麻的零件数量，就足以令普通人发懵。有参与制造的工程师在看到EUV光刻机的图纸时说：这真是一件艺术品，美不胜收，同时复杂程度又令人感到恐惧。基于如此复杂精密的设计，EUV光刻机的性能也日益强大。最新一代的机器已不需要多重曝光，首次就能爆出想要的精密图形，在生产周期、复杂程度、工艺控制、良品率方面都有显著提升。毫不夸张地说，摩尔定律就是由EUV光刻机完成的。
EUV光刻机是如此精密复杂，价值连城，自然汇聚了大量的底层技术。这些技术牵扯到一个叫瓦森纳协议的专利保护联盟，全球有42个国家是其成员国。如果AMSL想要向中国销售EUV光刻机，必须通过全部成员国的同意。显然，美国也在这个联盟里，而且有着非常强大的话语权。更尴尬的是，即便中国企业买回EUV光刻机也不会用。
文化缺失，中国不能奢望短期弯道超车
在过去二十年，中国的确取得了举世瞩目的经济成绩，以至于媒体动不动就说：中国在某些领域弯道超车，比如高铁、基建等等。于是，在芯片刚刚被人卡到脖子的时候，舆论也是踌躇满志，觉得自主做芯片不是什么难事儿。彼时的舆论更多的是感性，奢望凭着一股子精神力量就能于芯片领域弯道超车，但如前文所述，当我们对芯片制造以及光刻机理解越深刻，就越会感到绝望。最起码，不会天真地高喊：弯道超车什么的。
显然，不可能依靠哄抢EUV光刻机来快速实现高端芯片制造。纵然是我们能抢到一两台EUV光刻机，也不会用，更不会维护。要知道，EUV光刻机设备可不像电冰箱、电视机或者iPhone手机，买回去就能顺利使用，而是需要非常专业的技术团队进行调试。业内人士透露，一台光刻机需要2000位工程师协同调试，从粗调到精调，再到持久的运行状态，至少需要经历1.5年时间，这也是为什么台积电、三星在升级芯片制程时，都要以“年”为单位。调试团队的2000位工程师基本上属于天才类型的人，ASML纵然能生产出更多的硬件设备，也始终无法在全球各地安排如此大规模的运营团队。这个层次的经营就要讲究缘分了，说得难听点：如今企业的水准，还远远配不上EUV光刻机，更无法要求2000位天才陪跑，就不要奢望什么“弯道超车”了。
或许，举国体制、集中精力办大事能缩短冲刺的时间，但芯片制造行业肯定无法短期搞定，而是需要一种深层次的“文化氛围”来长期烘焙。事实上，评价一个国家和社会有三种层次，分别是技术、制度和文化，强势文化造就强者，弱势文化造就弱者。这里的强弱不特指军事力量，而是包括尊重自然规律、探索本质、学以致知、认真对待基础学科等行为。显然，欧洲、美国、日本在芯片领域推行强势文化，追求摩尔定律，追求举世无双的光刻机，长期积累下来领跑全球，而中国一向是弱势文化，总喜欢Copy，总喜欢等救世主降临来协助自己。从宏观上来讲，如此文化是造成我们在科技电子领域远远落后的重要原因。
痛定思痛，中国是时候来革新自己的文化了。
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发表于 2020-11-8 17:54:47
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