在芯片赛道,光刻机是大陆难以言说的痛点。大陆并非没有尝试自研光刻机,关于国产光刻机的好消息近两年也不断传出。这不,就在2月7日,上海微电子交付了一台2.5D/3D先进封装光刻机,算是大陆在光刻机领域的一个突破。
但封装光刻机属于后道光刻机,不是用来制造芯片的,只能封装芯片。用于芯片制造的前道光刻机有着极高的技术壁垒,对大陆现有的制造水平来说相当棘手,国产28nm光刻机到现都还没确切消息。
而7nm以下制程的EUV光刻机,光零件就超过了10万个,要造出来更是难如登天,全球都只有荷兰ASML一家公司能够生产出。
从第一台EUV光刻机发布至今,ASML交付了的EUV光刻机一共有132台,当然,没有一台是卖给大陆的。中芯国际在2018年就交了1.2亿美元的EUV光刻机定金,却因为美方的封锁,ASML到现在都没能交货。也因为如此,大陆的芯片制造还处于中低端水平。

代表国产芯片最高端生产水平的半导体企业中芯国际,如今也只能量产14nm的芯片。而台积电已经在量产5nm芯片了,还表示要在今年下半年实现3nm芯片的量产。
中芯国际的梁孟松也说过:5nm芯片的研制工作已经展开,技术难度最高的几部分也在攻克中了,EUV光刻机一到货,就可以全方位研制。所以说来说去,关键点还是在EUV光刻机,没有它,连中芯国际都很难有突破。
难道没有一种工艺,可以跳过EUV光刻机,制造出7nm及以下的芯片吗?其实是有的,这种工艺就是“光量子芯片”。
传统芯片的制造多是采用微纳米技术对其进行加工,精度越高,对工具和技术的要求也越高。到7nm及以下的芯片时,就只有EUV光刻机可以完成了。制造光量子芯片虽然也需要用到光刻机,但是光量子芯片对微纳米技术的要求不高,用DUV光刻机就可以了。
2008年,英国推出了第一款集成光学量子芯片(简称“光量子芯片”),这种芯片一经问世就引起了轰动。因为它的信息传递载体是光,在操控精度、储存时间、运行能力等方面都碾压了传统的芯片。
虽然光量子芯片的性能远优于传统芯片,但是谷歌等外国龙头并不看好光量子芯片,因为光线很容易被消耗殆尽,而且量子技术也非常难。但大陆却非常重视光量子芯片,“国家队”中科院更是带头研究起了光量子芯片。
十多年间,中科大的研究人员在光量子芯片领域屡屡取得突破,中科大的潘建伟院士明确表示,中科大已经攻克了两项光量子芯片技术,在全球赛道领跑。
2018年,潘建伟院士的学生金贤敏所带领的上海交大科研团队,通过“飞秒激光直写”这一高端技术,成功制备出49×49节点数的集成光量子芯片。
去年下半年,中科大又通过优化量子信息处理效率等性能,制备出了“鱼叉”形的拓扑分束器结构,国防科技大学也制备出了可编程的光量子芯片。在中科大的带领下,以及相关科研团队、高校技术团队与科技企业的共同努力下,中国在光量子芯片领域实现了质的突破。
最近,中国科学技术大学团队量子模拟研究再获得重大突破——潘建伟、姚星灿、陈宇翱团队基于超冷锂-镝原子量子模拟平台,首次测得第二声的衰减率(声扩散系数),并以此准确测定了体系的热导率与粘滞系数。这给大陆发展光量子芯片再次增加了技术基础。
目前,由金贤敏创立的图灵量子,成了国内在光量子芯片领域的头部企业,去年11月这家公司就完成了上亿元的融资,君联资本、中芯聚源、琥珀资本等均有跟投,核心目标就是可编程光量子芯片的研发和流片,以及量子算法的商业化落地。
多年来,中科大在量子领域的探索一直没有停过,而光量子芯片已经成功完成了风险试产,相信一旦实现了微纳米及光量子芯片的量产,大陆就可以破除EUV光刻机封锁的桎梏。
半导体虽然是高精尖科技领域,但也和其他领域一样,在不断发展创新。光刻机这个卡脖子设备并不是没法绕过,如今光量子芯片技术逐渐发展起来,突破现有芯片制造技术只是时间问题。
或许正如ASML的CEO所说的,中国目前确实无法独立制造顶尖光刻机,但并不代表中国突破不了这个瓶颈,因为中国会一直尝试攻克。