中美在光刻機領域的戰爭

美國對中國芯片產業的絞殺，始於特朗普的上一個任期。2019年，美國以極紫外光刻機 （EUV）含美國技術為由，要求ASML停止向中國發售EUV，荷蘭政府因此拒絕向 ASML 發放對中國出口EUV設備的許可證。至今中國大陸未收到任何 EUV光刻機。

2022年10月，美國商務部頒布新的出口管製規則，規則核心是“外國直接產品規則”（FDPR)，要求任何使用了美國技術、軟件或設備的外國產品（包括 ASML的光刻機），在出口給中國的高端芯片製造廠時，必須獲得美國許可。這個規則，限製了中國使用最先進的 14 納米或更先進工藝所需的全部美國設備和技術支持。這使得 ASML不得不切斷對部分中國客戶的先進 DUV設備服務。

隨著中國華為可能是使用荷蘭的DUV生產出來7納米芯片，美國加緊了限製，要求荷蘭不但要禁止出口最先進的DUV機型，而且對已經出口的DUV機子，停止售後服務。對這個要求，ASML是很抵觸的，倒不是因為它同情中國，而是這樣做，對它有很大的風險。

按照合同義務，光刻機是高精度設備，其合同通常包括長期維護和升級服務。如果 ASML 因政府禁令（視為不可抗力）而無法履行服務義務，這將成為一個複雜的國際商業糾紛。中國已經威脅，如果ASML不提供服務，中國將要求其賠償或全價回購，算下來需400億歐元，這是ASML無法承受的。而且這將使ASML失去信譽，其在全球範圍內的客戶信任度都會受到打擊，特別是對其他依賴其技術的亞洲和歐洲客戶。

而且，中國自從4月份和10月祭出稀土武器後，發覺效果奇好，也可能將之用到光刻機領域。ASML 的光刻機所需的高性能磁鐵和拋光劑依賴稀土， 而中國在全球稀土的采礦、提煉和加工領域占據絕對主導地位。如果針對ASML進行報複，是可以對其造成重創的。

要理解EUV光刻機為什麽被稱為“工業皇冠上的明珠”，甚至被一些工程師戲稱為“半導體工業的核武器”，我們需要先搞清楚它到底是在幹什麽。

簡單來說，光刻機就是一台超級照相機。它的工作原理，就是把設計好的電路圖（底片），通過光線的照射，縮印到塗滿光刻膠的矽片（相紙）上。這個過程聽起來像是洗照片，但難度卻是在頭發絲的萬分之一尺度上進行的。

決定光刻機分辨率的，主要有兩個因素：光的波長和鏡頭的數值孔徑。這就好比如果你想用筆畫出更細的線條，要麽把筆尖磨得更細（縮短波長），要麽把手拿得更穩（增大孔徑）。在EUV之前，業界主流使用的是DUV（深紫外光），波長是193納米。為了用這根粗筆畫出更細的線條（比如7納米），工程師們想盡了辦法，甚至發明了“浸沒式光刻”——在鏡頭和矽片之間加一層水，利用水的折射率來提升分辨率。這項技術的發明者是林本堅，台積電的功勳元老，他幫尼康多續了十年的命，但也僅僅是十年。

當製程逼近7納米極限時，物理學的大門砰地一聲關上了。193納米的波長太長了，無論怎麽折射、怎麽多重曝光，都無法再畫出清晰的電路。要想繼續在這個微觀世界裏雕刻，人類必須找到一把更鋒利的“手術刀”。這把刀，就是EUV（極紫外光）。它的波長隻有13.5納米。

從193納米到13.5納米，這不僅僅是數字的縮小，而是一場物理層麵的暴力革命。因為13.5納米的光線極其嬌氣，它會被空氣中任何氣體分子吸收，所以整個EUV光刻機內部必須保持絕對真空。更要命的是，這種光無法穿透玻璃透鏡，這意味著以前那套複雜的光學透鏡係統全部作廢，必須換成反射鏡。

EUV的光源不是燈泡發出來的，而是炸出來的。這台機器內部，每秒鍾會有5萬滴極其微小的錫滴（直徑僅為微米級）落下。然後，高功率二氧化碳激光器會精準地轟擊這些錫滴。注意，不是轟擊一次，而是兩次。第一次用低功率激光把錫滴打成傘狀，第二次用高功率激光瞬間將其加熱到幾十萬度，使其蒸發成等離子體，從而激發出EUV光。每秒5萬次轟擊，連續不停，且不能有絲毫偏差。 這就像是在高速公路上，兩輛法拉利並排飛馳，你必須站在其中一輛車上，用狙擊槍連續擊中另一輛車扔出的硬幣。

產生光隻是第一步。這些光線需要經過十幾麵反射鏡的接力反射，最終匯聚到矽片上。這些反射鏡由德國蔡司獨家製造，其表麵平整度要求達到了駭人聽聞的地步。蔡司的工程師曾打過一個比方：如果把這麵反射鏡放大到德國國土那麽大，其表麵的起伏不能超過0.1毫米。這種反射鏡采用的是多層鉬/矽塗層，每層的厚度隻有幾納米。隻要有一點點瑕疵，寶貴的EUV光就會被吸收殆盡。實際上，即便做到了極致，經過十幾麵鏡子的反射後，最終到達矽片的光能也隻剩下不到4%。

有了光和鏡頭，還得把矽片送進去。這時候，ASML的獨門絕技——雙工件台登場了。它有兩個工作台，一個負責曝光，另一個負責測量和校準下一片矽片。兩者交替進行，無縫銜接。

這聽起來簡單，但要在真空環境中，驅動幾百公斤重的工件台進行高速運動，不僅要快（加速度超過飛機的起飛加速度），還要準（定位精度達到納米級）。這就好比讓兩列高鐵在軌道上全速對撞，然後在相距不到一厘米的地方瞬間刹停，且不能灑出一滴水。這台重達180噸、包含10萬個零部件、需要4架波音747才能運走的巨獸，售價高達1.5億美元。但這還不是錢的問題，有錢你也買不到。因為ASML每年的產量隻有幾十台，而英特爾、三星、台積電早在幾年前就把訂單瓜分完了。

這哪裏是機器，這分明是印鈔機，是通往數字時代的權杖。ASML通過把全球最頂尖的5000多家供應商，通過交叉持股、聯合研發等方式，死死地捆綁在自己的戰車上。這不僅分攤了研發風險，更重要的是，它構建了一道無法逾越的護城河。

如果說尼康當年是一匹單打獨鬥的孤狼，那麽ASML就是一隻武裝到牙齒的合成旅。2020年之後，隨著7納米、5納米甚至3納米製程的量產，EUV光刻機成為了絕對的剛需。沒有這台機器，你就造不出蘋果的A16芯片，造不出英偉達的H100，也造不出華為的麒麟9000S（華為被製裁前）。

在EUV領域，ASML的市場份額是100%。這是一個令人絕望的數字。在人類工業史上，很少有一種核心生產工具，被一家公司如此徹底地壟斷。ASML的毛利率長期維持在50%以上，但這種壟斷帶來的不僅僅是暴利，更是權力。ASML的一舉一動，都能引發華爾街的地震；它的一紙禁令，就能讓一個國家的半導體產業陷入停滯。

2018年，中芯國際（SMIC）曾向ASML下了一台EUV光刻機的訂單，定金都交了，預計2019年交貨。這台機器對於中國半導體產業來說，意義非凡。它意味著中國有機會在先進製程上跟上世界的步伐。然而，就在設備即將發貨的前夕，一場離奇的大火燒毀了ASML的部分工廠，緊接著，在美國政府的極限施壓下，荷蘭政府遲遲不肯發放出口許可證。這台機器，至今仍停留在“待發貨”的狀態。

隨著美國對中國半導體產業製裁的層層加碼，從一開始的禁止EUV，到後來的禁止高端DUV，再到連日本尼康、佳能都被拉入“對華包圍圈”，一張密不透風的大網，正試圖將中國半導體鎖死在成熟製程（28納米以上）的孤島上。

這種封鎖的邏輯很清晰：芯片是現代工業的糧食，也是未來戰爭的靈魂。如果控製了光刻機，就控製了芯片製造的上限；控製了芯片，就扼住了對手產業升級的咽喉。

麵對ASML的鐵幕，中國並沒有坐以待斃。一場代號為02專項（極大規模集成電路製造裝備及成套工藝科技重大專項）的戰役，早在2008年就已經打響。在這條隱秘戰線上，我們已經看到了星星之火。

在光刻機最核心的雙工件台領域，北京華卓精科已經打破了ASML的技術封鎖。他們研發的雙工件台係統，雖然在精度和速度上與ASML最頂級的EUV還有差距，但已經可以滿足28納米甚至更先進製程的需求，並已成功應用於國產光刻機上。這是一個從0到1的巨大跨越。

中科院長春光機所和上海光機所，這對光學的“絕代雙驕”，正在日夜兼程。長春光機所已經研發出了EUV光源係統的核心技術，並在極紫外光學的鍍膜技術上取得了重要進展。這雖然還是實驗室裏的成果，但距離工業化應用，隻差“最後一公裏”的工藝打磨。

整機集成領域，上海微電子裝備（SMEE），是中國光刻機產業的獨苗和希望。雖然目前量產交付的主力機型SSA600/20係列還停留在90納米節點，但外界普遍推測，其28納米浸沒式光刻機已經進入了最後的驗證階段。

28納米，聽起來似乎並不性感，比起3納米差了十萬八千裏。但請注意，28納米是芯片產業的一道分水嶺。除了手機裏的SoC和電腦CPU需要7納米以下製程外，絕大多數的工業芯片、汽車芯片、物聯網芯片、家電芯片，28納米都已經足夠用了。一旦掌握了28納米光刻機的全自主製造，就意味著保住了國家工業安全的底線，能夠滿足國內70%以上的芯片需求。

更值得關注的是，技術路線並非隻有一條。ASML死磕EUV的時候，中國也在探索多重曝光技術、納米壓印技術、粒子加速器光源等新路徑。拿穩態微聚束光源來說，這是清華大學團隊提出的一種全新概念。它利用粒子加速器產生高功率、高重頻、窄帶寬的EUV光。如果這條路走通了，可能不需要像ASML那樣製造複雜的小型EUV光源，而是直接建一個巨大的“光刻廠”，用加速器產生的光源供給幾十台光刻機同時工作。

這就是中國芯片產業的“飽和式救援”思維——當一條路被堵死時，我們會把所有可能的路都試一遍。而現在，中國的龐大芯片產業，還要依賴ASML的DUV機子，中國要利用手裏尚有的籌碼，拖住它，讓她盡可能長時間的為中國服務。甚至可以使用稀土籌碼，逼迫ASML出售EUV給中國，否則就斷了你的稀土，讓你也造不成！另外，中國的工業間諜也在行動，竊取ASML的機密。

從中國克服了類似打飛機引擎，航天技術等高精尖技術的曆史來看，這種舉國體製，瘋狂內卷的競爭體製，以及中國巨大的經濟實力，人才庫，巨大的市場，克服芯片技術瓶頸隻是時間問題。