中美在光刻机领域的战争

美国对中国芯片产业的绞杀，始于特朗普的上一个任期。2019年，美国以极紫外光刻机 （EUV）含美国技术为由，要求ASML停止向中国发售EUV，荷兰政府因此拒绝向 ASML 发放对中国出口EUV设备的许可证。至今中国大陆未收到任何 EUV光刻机。

2022年10月，美国商务部颁布新的出口管制规则，规则核心是“外国直接产品规则”（FDPR)，要求任何使用了美国技术、软件或设备的外国产品（包括 ASML的光刻机），在出口给中国的高端芯片制造厂时，必须获得美国许可。这个规则，限制了中国使用最先进的 14 纳米或更先进工艺所需的全部美国设备和技术支持。这使得 ASML不得不切断对部分中国客户的先进 DUV设备服务。

随着中国华为可能是使用荷兰的DUV生产出来7纳米芯片，美国加紧了限制，要求荷兰不但要禁止出口最先进的DUV机型，而且对已经出口的DUV机子，停止售后服务。对这个要求，ASML是很抵触的，倒不是因为它同情中国，而是这样做，对它有很大的风险。

按照合同义务，光刻机是高精度设备，其合同通常包括长期维护和升级服务。如果 ASML 因政府禁令（视为不可抗力）而无法履行服务义务，这将成为一个复杂的国际商业纠纷。中国已经威胁，如果ASML不提供服务，中国将要求其赔偿或全价回购，算下来需400亿欧元，这是ASML无法承受的。而且这将使ASML失去信誉，其在全球范围内的客户信任度都会受到打击，特别是对其他依赖其技术的亚洲和欧洲客户。

而且，中国自从4月份和10月祭出稀土武器后，发觉效果奇好，也可能将之用到光刻机领域。ASML 的光刻机所需的高性能磁铁和抛光剂依赖稀土， 而中国在全球稀土的采矿、提炼和加工领域占据绝对主导地位。如果针对ASML进行报复，是可以对其造成重创的。

要理解EUV光刻机为什么被称为“工业皇冠上的明珠”，甚至被一些工程师戏称为“半导体工业的核武器”，我们需要先搞清楚它到底是在干什么。

简单来说，光刻机就是一台超级照相机。它的工作原理，就是把设计好的电路图（底片），通过光线的照射，缩印到涂满光刻胶的硅片（相纸）上。这个过程听起来像是洗照片，但难度却是在头发丝的万分之一尺度上进行的。

决定光刻机分辨率的，主要有两个因素：光的波长和镜头的数值孔径。这就好比如果你想用笔画出更细的线条，要么把笔尖磨得更细（缩短波长），要么把手拿得更稳（增大孔径）。在EUV之前，业界主流使用的是DUV（深紫外光），波长是193纳米。为了用这根粗笔画出更细的线条（比如7纳米），工程师们想尽了办法，甚至发明了“浸没式光刻”——在镜头和硅片之间加一层水，利用水的折射率来提升分辨率。这项技术的发明者是林本坚，台积电的功勋元老，他帮尼康多续了十年的命，但也仅仅是十年。

当制程逼近7纳米极限时，物理学的大门砰地一声关上了。193纳米的波长太长了，无论怎么折射、怎么多重曝光，都无法再画出清晰的电路。要想继续在这个微观世界里雕刻，人类必须找到一把更锋利的“手术刀”。这把刀，就是EUV（极紫外光）。它的波长只有13.5纳米。

从193纳米到13.5纳米，这不仅仅是数字的缩小，而是一场物理层面的暴力革命。因为13.5纳米的光线极其娇气，它会被空气中任何气体分子吸收，所以整个EUV光刻机内部必须保持绝对真空。更要命的是，这种光无法穿透玻璃透镜，这意味着以前那套复杂的光学透镜系统全部作废，必须换成反射镜。

EUV的光源不是灯泡发出来的，而是炸出来的。这台机器内部，每秒钟会有5万滴极其微小的锡滴（直径仅为微米级）落下。然后，高功率二氧化碳激光器会精准地轰击这些锡滴。注意，不是轰击一次，而是两次。第一次用低功率激光把锡滴打成伞状，第二次用高功率激光瞬间将其加热到几十万度，使其蒸发成等离子体，从而激发出EUV光。每秒5万次轰击，连续不停，且不能有丝毫偏差。 这就像是在高速公路上，两辆法拉利并排飞驰，你必须站在其中一辆车上，用狙击枪连续击中另一辆车扔出的硬币。

产生光只是第一步。这些光线需要经过十几面反射镜的接力反射，最终汇聚到硅片上。这些反射镜由德国蔡司独家制造，其表面平整度要求达到了骇人听闻的地步。蔡司的工程师曾打过一个比方：如果把这面反射镜放大到德国国土那么大，其表面的起伏不能超过0.1毫米。这种反射镜采用的是多层钼/硅涂层，每层的厚度只有几纳米。只要有一点点瑕疵，宝贵的EUV光就会被吸收殆尽。实际上，即便做到了极致，经过十几面镜子的反射后，最终到达硅片的光能也只剩下不到4%。

有了光和镜头，还得把硅片送进去。这时候，ASML的独门绝技——双工件台登场了。它有两个工作台，一个负责曝光，另一个负责测量和校准下一片硅片。两者交替进行，无缝衔接。

这听起来简单，但要在真空环境中，驱动几百公斤重的工件台进行高速运动，不仅要快（加速度超过飞机的起飞加速度），还要准（定位精度达到纳米级）。这就好比让两列高铁在轨道上全速对撞，然后在相距不到一厘米的地方瞬间刹停，且不能洒出一滴水。这台重达180吨、包含10万个零部件、需要4架波音747才能运走的巨兽，售价高达1.5亿美元。但这还不是钱的问题，有钱你也买不到。因为ASML每年的产量只有几十台，而英特尔、三星、台积电早在几年前就把订单瓜分完了。

这哪里是机器，这分明是印钞机，是通往数字时代的权杖。ASML通过把全球最顶尖的5000多家供应商，通过交叉持股、联合研发等方式，死死地捆绑在自己的战车上。这不仅分摊了研发风险，更重要的是，它构建了一道无法逾越的护城河。

如果说尼康当年是一匹单打独斗的孤狼，那么ASML就是一只武装到牙齿的合成旅。2020年之后，随着7纳米、5纳米甚至3纳米制程的量产，EUV光刻机成为了绝对的刚需。没有这台机器，你就造不出苹果的A16芯片，造不出英伟达的H100，也造不出华为的麒麟9000S（华为被制裁前）。

在EUV领域，ASML的市场份额是100%。这是一个令人绝望的数字。在人类工业史上，很少有一种核心生产工具，被一家公司如此彻底地垄断。ASML的毛利率长期维持在50%以上，但这种垄断带来的不仅仅是暴利，更是权力。ASML的一举一动，都能引发华尔街的地震；它的一纸禁令，就能让一个国家的半导体产业陷入停滞。

2018年，中芯国际（SMIC）曾向ASML下了一台EUV光刻机的订单，定金都交了，预计2019年交货。这台机器对于中国半导体产业来说，意义非凡。它意味着中国有机会在先进制程上跟上世界的步伐。然而，就在设备即将发货的前夕，一场离奇的大火烧毁了ASML的部分工厂，紧接着，在美国政府的极限施压下，荷兰政府迟迟不肯发放出口许可证。这台机器，至今仍停留在“待发货”的状态。

随着美国对中国半导体产业制裁的层层加码，从一开始的禁止EUV，到后来的禁止高端DUV，再到连日本尼康、佳能都被拉入“对华包围圈”，一张密不透风的大网，正试图将中国半导体锁死在成熟制程（28纳米以上）的孤岛上。

这种封锁的逻辑很清晰：芯片是现代工业的粮食，也是未来战争的灵魂。如果控制了光刻机，就控制了芯片制造的上限；控制了芯片，就扼住了对手产业升级的咽喉。

面对ASML的铁幕，中国并没有坐以待毙。一场代号为02专项（极大规模集成电路制造装备及成套工艺科技重大专项）的战役，早在2008年就已经打响。在这条隐秘战线上，我们已经看到了星星之火。

在光刻机最核心的双工件台领域，北京华卓精科已经打破了ASML的技术封锁。他们研发的双工件台系统，虽然在精度和速度上与ASML最顶级的EUV还有差距，但已经可以满足28纳米甚至更先进制程的需求，并已成功应用于国产光刻机上。这是一个从0到1的巨大跨越。

中科院长春光机所和上海光机所，这对光学的“绝代双骄”，正在日夜兼程。长春光机所已经研发出了EUV光源系统的核心技术，并在极紫外光学的镀膜技术上取得了重要进展。这虽然还是实验室里的成果，但距离工业化应用，只差“最后一公里”的工艺打磨。

整机集成领域，上海微电子装备（SMEE），是中国光刻机产业的独苗和希望。虽然目前量产交付的主力机型SSA600/20系列还停留在90纳米节点，但外界普遍推测，其28纳米浸没式光刻机已经进入了最后的验证阶段。

28纳米，听起来似乎并不性感，比起3纳米差了十万八千里。但请注意，28纳米是芯片产业的一道分水岭。除了手机里的SoC和电脑CPU需要7纳米以下制程外，绝大多数的工业芯片、汽车芯片、物联网芯片、家电芯片，28纳米都已经足够用了。一旦掌握了28纳米光刻机的全自主制造，就意味着保住了国家工业安全的底线，能够满足国内70%以上的芯片需求。

更值得关注的是，技术路线并非只有一条。ASML死磕EUV的时候，中国也在探索多重曝光技术、纳米压印技术、粒子加速器光源等新路径。拿稳态微聚束光源来说，这是清华大学团队提出的一种全新概念。它利用粒子加速器产生高功率、高重频、窄带宽的EUV光。如果这条路走通了，可能不需要像ASML那样制造复杂的小型EUV光源，而是直接建一个巨大的“光刻厂”，用加速器产生的光源供给几十台光刻机同时工作。

这就是中国芯片产业的“饱和式救援”思维——当一条路被堵死时，我们会把所有可能的路都试一遍。而现在，中国的庞大芯片产业，还要依赖ASML的DUV机子，中国要利用手里尚有的筹码，拖住它，让她尽可能长时间的为中国服务。甚至可以使用稀土筹码，逼迫ASML出售EUV给中国，否则就断了你的稀土，让你也造不成！另外，中国的工业间谍也在行动，窃取ASML的机密。

从中国克服了类似打飞机引擎，航天技术等高精尖技术的历史来看，这种举国体制，疯狂内卷的竞争体制，以及中国巨大的经济实力，人才库，巨大的市场，克服芯片技术瓶颈只是时间问题。