在晶片賽道,光刻機是大陸難以言說的痛點。大陸并非沒有嘗試自研光刻機,關于國産光刻機的好消息近兩年也不斷傳出。這不,就在2月7日,上海微電子傳遞了一台2.5D/3D先進封裝光刻機,算是大陸在光刻機領域的一個突破。
但封裝光刻機屬于後道光刻機,不是用來制造晶片的,隻能封裝晶片。用于晶片制造的前道光刻機有着極高的技術壁壘,對大陸現有的制造水準來說相當棘手,國産28nm光刻機到現都還沒确切消息。
而7nm以下制程的EUV光刻機,光零件就超過了10萬個,要造出來更是難如登天,全球都隻有荷蘭ASML一家公司能夠生産出。
從第一台EUV光刻機釋出至今,ASML傳遞了的EUV光刻機一共有132台,當然,沒有一台是賣給大陸的。中芯國際在2018年就交了1.2億美元的EUV光刻機定金,卻因為美方的封鎖,ASML到現在都沒能交貨。也因為如此,大陸的晶片制造還處于中低端水準。

代表國産晶片最高端生産水準的半導體企業中芯國際,如今也隻能量産14nm的晶片。而台積電已經在量産5nm晶片了,還表示要在今年下半年實作3nm晶片的量産。
中芯國際的梁孟松也說過:5nm晶片的研制工作已經展開,技術難度最高的幾部分也在攻克中了,EUV光刻機一到貨,就可以全方位研制。是以說來說去,關鍵點還是在EUV光刻機,沒有它,連中芯國際都很難有突破。
難道沒有一種工藝,可以跳過EUV光刻機,制造出7nm及以下的晶片嗎?其實是有的,這種工藝就是“光量子晶片”。
傳統晶片的制造多是采用微納米技術對其進行加工,精度越高,對工具和技術的要求也越高。到7nm及以下的晶片時,就隻有EUV光刻機可以完成了。制造光量子晶片雖然也需要用到光刻機,但是光量子晶片對微納米技術的要求不高,用DUV光刻機就可以了。
2008年,英國推出了第一款內建光學量子晶片(簡稱“光量子晶片”),這種晶片一經問世就引起了轟動。因為它的資訊傳遞載體是光,在操控精度、儲存時間、運作能力等方面都碾壓了傳統的晶片。
雖然光量子晶片的性能遠優于傳統晶片,但是谷歌等外國龍頭并不看好光量子晶片,因為光線很容易被消耗殆盡,而且量子技術也非常難。但大陸卻非常重視光量子晶片,“國家隊”中科院更是帶頭研究起了光量子晶片。
十多年間,中科大的研究人員在光量子晶片領域屢屢取得突破,中科大的潘建偉院士明确表示,中科大已經攻克了兩項光量子晶片技術,在全球賽道領跑。
2018年,潘建偉院士的學生金賢敏所帶領的上海交大科研團隊,通過“飛秒雷射直寫”這一高端技術,成功制備出49×49節點數的內建光量子晶片。
去年下半年,中科大又通過優化量子資訊處理效率等性能,制備出了“魚叉”形的拓撲分束器結構,國防科技大學也制備出了可程式設計的光量子晶片。在中科大的帶領下,以及相關科研團隊、高校技術團隊與科技企業的共同努力下,中國在光量子晶片領域實作了質的突破。
最近,中國科學技術大學團隊量子模拟研究再獲得重大突破——潘建偉、姚星燦、陳宇翺團隊基于超冷锂-镝原子量子模拟平台,首次測得第二聲的衰減率(聲擴散系數),并以此準确測定了體系的熱導率與粘滞系數。這給大陸發展光量子晶片再次增加了技術基礎。
目前,由金賢敏創立的圖靈量子,成了國内在光量子晶片領域的頭部企業,去年11月這家公司就完成了上億元的融資,君聯資本、中芯聚源、琥珀資本等均有跟投,核心目标就是可程式設計光量子晶片的研發和流片,以及量子算法的商業化落地。
多年來,中科大在量子領域的探索一直沒有停過,而光量子晶片已經成功完成了風險試産,相信一旦實作了微納米及光量子晶片的量産,大陸就可以破除EUV光刻機封鎖的桎梏。
半導體雖然是高精尖科技領域,但也和其他領域一樣,在不斷發展創新。光刻機這個卡脖子裝置并不是沒法繞過,如今光量子晶片技術逐漸發展起來,突破現有晶片制造技術隻是時間問題。
或許正如ASML的CEO所說的,中國目前确實無法獨立制造頂尖光刻機,但并不代表中國突破不了這個瓶頸,因為中國會一直嘗試攻克。