光刻机|比原子弹还难造？我国半导体行业该如何破局软件|芯片|半导体业

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华为麒麟芯片被美国卡脖子的事情刚过去没几天，小米这边又出幺蛾子。

8月9号，雷军突然发微博，就网友们最关心的几个问题做了回复，其中有提及到澎湃S2芯片的研发进度。雷军表示：澎湃S2计划仍在继续，但遇到了巨大的困难。
虽然只有短短的几句话，但看到雷军这个回复，科技君一时间百感交集，一方面，几乎被大多数人遗忘的澎湃S2芯片项目竟然还在坚持。但另一方面，澎湃S2所面临的困难可能超乎我们的想象，一时半会儿估计是很难量产了。

虽然雷军并未提及具体遇到了什么困难，但科技君猜测，大概率又是芯片工艺的问题。上期，科技君提到制造高端芯片所必需的光刻机目前国内企业还无法制造。
科技君甚至在网上看到这样的观点：在建国初期那个一穷二白的年代我们凭借自己的智慧搞定了两弹一星，难道，造芯片造光刻机比造原子弹还难？没道理啊！实在不行，咱们就算用手画也要把高端芯片搞出来。

emmmm ，有这份勇气当然是好事，但科技君要说的是有这种想法的小伙伴too young too simple了。
光靠手绘肯定是造不出芯片的，不过这个比喻倒是比较恰当。光刻机就如同绘画用的画笔、雕刻用的刻刀，是芯片生产中不可或缺的工具！

试想一下，没了画笔你如何作画？任你水平再高也无能为力。那么，造光刻机真的比造原子弹还难吗？别急，科技君今天就来给科友们科普一下高端光刻机和高端芯片制造到底有多难。
首先，高端光刻机被称为现代半导体行业皇冠上的明珠，一台7nm的EUV光刻机由超过10万个零件组成。这些零件涉及的行业超过200个！包括设计、材料、光学、力学、算法和集成电路等等。那么，我国有没有这些配套的产业呢？老实说，有，但是不全，而且和国际先进水平比起来差距还很大。
以集成电路行业为例，一张图说明问题：

科友们发现没有，在半导体行业里欧美的公司占据了一大半，中国的公司却少的可怜，而且实力较弱，真正的行业寡头几乎都是欧美公司。尤其是在半导体材料和IC制造这方面，我们的短板尤其明显。真是没有对比就没有伤害。。。
再看一张半导体芯片制造工艺流程和产业链的图：

无论在哪一个环节都是欧美公司占大头。
科技君自闭了。。。
如果你觉得这些还不足以反映光刻机制造的难度，那么科技君再举几个具体的栗子：
ASML的EUV光刻机上所采用的镜头每一块镜片有平底锅这么大，对镜片的平整度和透光度都有着近乎变态的要求：20多片镜片叠加在一起还要有极高的透光率，镜片表面要做的接近于绝对的光滑。

ASML的EUV光刻机采用的镜片来自德国顶级光学巨头卡尔蔡司。目前，全球也只有卡尔蔡司能生产这种高精度的光刻机用镜片。而且这些镜片很多需要人工研磨，蔡司的很多工程师一辈子就干这一件事，甚至祖上三代都是干这个的，在这方面拥有上百年的技术和经验沉淀。

而中国很明显没有蔡司这样牛逼的光学巨头。别说和蔡司比，就算和日本的佳能、尼康相比我们也还差得远。连佳能和尼康都只能造低端光刻机，更何况我们。 ASML的工程师就曾对中国考察团的人说过：就算给你们全套的图纸你们也造不出来。
这话听着很气人！但人家说的却是大实话，材料和工艺上的差距真不是一张图纸就能解决的。需要的是长时间的积累、沉淀。还有就是所谓的工匠精神。
再者，从DUV进化到EUV ，紫外光的波长由原先的193mm急剧缩短到13.5mm 。这需要将20KW的激光，以每秒5万次的频率来轰击20微米的锡滴，将液态锡汽化成为等离子体。这相当于在飓风里以每秒五万次的频率，让乒乓球击中一只苍蝇2次。这个难度可想而知。

所以，毫不夸张的说高端光刻机的制造难度真的不亚于原子弹！而我国目前因为在材料、技术等多方面落后暂时无法造出高端的EUV光刻机。

说完了光刻机，咱们再来说一说我国的另一大短板：EDA软件，很多科友不明白EDA软件是啥，简单地说EDA软件就是设计芯片用的软件，就如同设计师用的PS软件和必需的素材。如果没有了PS这样的软件或是少了必需的素材你觉得设计师会怎样？

EDA软件就相当于芯片设计师的PS和素材，没有EDA软件，芯片设计根本无从谈起。一块芯片几十亿个晶体管总不能全靠手绘吧。目前国产的EDA软件还比较落后，美国的EDA软件占三巨头：新思科技、铿腾电子和明导国际占据了国内市场95%的市场份额，说垄断也不为过。

EDA软件已经成为我国半导体行业中最薄弱的环节。 EDA软件最核心的在于底层的算法，而要在底层算法上创新是非常困难的，它又进一步涉及到数学、物理等基础学科领域的理论创新。目前我国仅有清华大学和复旦大学有开设EDA软件算法等相关专业。

从事EDA软件开发的人需要精通数学、物理、半导体行业、机械等多个领域。这样的复合型人才本就不多，加之我国前些年不注重这方面人才的培养，导致EDA领域无人可用。
所以，国内在EDA软件开发这一领域的人才缺口非常大，加上由于“你懂的”等各种原因，欧美国家对我国在这一领域实行严格的技术封锁。导致了我国在EDA软件和相关的算法这方面一直大幅落后于欧美。

反观美国的EDA软件三巨头：新思科技、铿腾电子和明导国际，起步早，有先发技术优势，通过几十年的积累已经建立起了极高的技术壁垒，别的公司要想超越非常困难。

看到这里，其实科友们已经很明白了，在制造芯片必需的硬件和软件两个方面都非常落后，因此高端芯片制造就成了空中楼阁，甚至无从谈起。那么中国就只能认怂吗？
当然不能认怂！我们不但不能认怂还必需想办法破局！
但，如何破局？按现在的情况咱们软硬件都不行，其实吧，也没有那么悲观。
【光刻机|比原子弹还难造？我国半导体行业该如何破局】细心的科友会问：既然造光刻机的难度不亚于原子弹，又涉及200多个配套产业，中国造不出来难道美国就造的出来？嘿嘿，问得好！答案很明显：美国也造不出光刻机！你看ASML是一家荷兰的公司，这就说明问题了。并且他家光刻机的零件采购自数十个不同的国家。

所以纵然是当今的科技霸主美利坚想单凭一国之力造出光刻机也是办不到的，别的不说，美国有像卡尔蔡司那样牛逼的光学巨头吗？并没有！所以现阶段美国也造不出光刻机。
那么现在美国都造不出的光刻机，中国有可能破局并最终攻克这一难关吗？
答案是肯定的！原因在于中国拥有全世界最完整的工业体系，这是现在的美国所不具备的。其实曾经世界上有三个国家拥有完整的工业体系：中国、美国和前苏联。但后来苏联解体，美国在二战后重点发展高科技产业，放弃了很多污染严重且效率较低的重工业。时至今日，中国成了全球唯一拥有一整套完整工业体系的国家。
千万不要小看这套完整的工业体系，它是一个国家高端制造业的根基！中国近年来能成为“基建狂魔”就是因为我们有着完整的工业体系。而说到基建，美国在这方面就是弟弟，在中国面前只有叫爸爸的份儿。

基建狂魔中国
不信？美国造福特号航母用的龙门吊就是上海振华重工制造的！
科技君一直觉得拥有完整的工业体系是一个很开挂的能力，这玩意儿说起来简单，真正做到是很困难的。远的不说不说，科友们看看中国在此次疫情期间如何用10天时间建成雷神山和火神山医院就明白完整工业体系的威力了。这次我们也可以很拽的说那句：就算给你们全套的图纸你们也造不出来。

雷神山医院
好了，又有点放飞自我了，咱们说回光刻机的研发制造。有了完整的工业体系就有了冲击高端制造业的根基！我们就可以在这个基础上去研发光刻机所需的各种零件
依托这种完整的工业体系，中国完全有可能攻克各种难关，最终造出高端EUV光刻机。到那时，中国将有望成为全世界唯一一个仅凭自身力量就可以独立制造EUV光刻机的国家！想想还是值得期待的。
科技君这么说，并非毫无根据，实际上，上海微电子目前已经量产90nm光刻机， 2021年可以交付28nm光刻机， 22nm光刻机也在研发当中。千万别小看这些落后的光刻机，至少，它可以让我们在中端芯片上不被别人卡脖子，所以，这玩意儿虽然落后！但咱不能没有！

咱们再来看看国产的EDA软件，目前，国内做EDA软件最牛逼的华大九天。我国第一款EDA软件——熊猫系统就出自华大九天之手。虽然，以华大九天现在的实力还无法与美国EDA软件三巨头抗衡，但随着这几年国内芯片行业和半导体行业的兴起， EDA软件再次被国家重视，这无疑是积极地信号。

其实吧，中国人做软件也没那么差，还记得当初的WPS吗？要知道，在80年代末期WPS是领先于微软office的。在DOS时代，求伯君凭借一己之力研发出WPS ，一统文字处理的江湖。

所以，中国现在虽然在高端芯片和配套的软硬件方面还很落后，但是我们并非束手无策。相反，中国在许多方面拥有不对称优势。只要能利用好这些优势，我们就能破局，最终成为芯片强国。说不定，随着中国的发展台积电哪天就变中积电了呢。嘿嘿嘿~
科技君和科友们一样，期待着中国的高端芯片行业的腾飞！

光刻机|比原子弹还难造？我国半导体行业该如何破局

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