《日本的胶,中国的土,逆向工程的euv》



这几天,关于中国的曼哈顿计划 — 逆向工程asml的光刻机,讨论热度不小。大家也很兴奋,毕竟是一个重大突破。

但如果从工程技术角度,摒除意识形态,仔细扒一扒,就会发现,事实和理想还有差距,而且不小。

因为如果把问题真正拆到工程层面,会发现决定一条技术路线能不能长期跑下去的,往往不是最热的媒体热点,而是一些看起来不起眼的细节。

本文暂不讨论逆向光刻机的进展等细节,仅讨论一下最近另外一条不那么起眼的新闻:日本对华(限)断供光刻胶

在先进制程中,光刻胶决定的是工艺窗口有多宽、随机缺陷能不能被压住、良率的尾部会不会失控。
换句话说,有euv,但没有光刻胶,也无法让先进制程的良率上去,没有良率,成本就下不了,成本下不来,就没有订单,至少没有国际订单。
这也是为什么,卡光刻胶往往比卡设备更隐蔽,但在工程上更致命。

没有多少民科了解日本光刻胶的难度,习惯性的认为只是一个光刻过程中的耗材。但现实要复杂的多。
日本高端光刻胶非常难以复刻,因为这不仅关系到某些化学结构,更重要的是取决于整套生产与控制过程,线性的,无法快速迭代的,生产与控制过程。
从超高纯原料控制、聚合反应路径选择、分子量分布管理,到杂质统计、批次一致性、长期老化行为,这是一套高度工程化、长期演化的体系。

它是靠几十年的失败样本慢慢堆出来的。
累积成大量的专利,但更重要的是,很多关键判断,写不进论文,也很难完整写进专利。
它们存在于工程师对“这批料能不能上产线”的直觉里,存在于生产线对异常的经验判断中,存在于企业数十年的工艺参数和失败数据中,存在于对流程和控制日积月累的改善当中。

这就是“日本的胶”的真正含义。
不是一瓶产品,而是一整套长期运行的材料工业能力。

中国在这方面有一个非常有意思、但经常被忽略的参照:
重稀土的提炼处理能力。

这其中,真正难以复制的,不是资源本身,而是把复杂矿物分离、提纯、稳定到工程可用状态的工艺体系。
这是经过千万次失败反复试错的过程,中间要消耗大量资源,产生大量污染。

欧美并不是没有稀土资源,但真正难的是把“土”变成可规模、可控、可长期供应的工业材料。
那同样是一套高度工程化、长期积累的能力。
这也是为什么,中国的“稀土”能用来卡欧美的脖子。

更有意思的是,日本光刻胶的主要供应商之一,信越化学,同时也是欧美日为数不多的有重稀土提炼能力的生产商。(信越化学为什么既能做光刻胶,又能做稀土,我们下次另文详述)

同样的,日本的光刻胶,一样能卡住中国的脖子。
因为日本光刻胶断供,影响的是稳定性和良率。
而日本的光刻胶,在euv光刻机量产上,是绝对的垄断,也就是说,光有euv,如果没有日本光刻胶,还是生产不出5nm及以下的芯片。

就算在目前中国的 7nm的生产过程中,尽管并不是使用EUV,而是 193nm ArF DUV 加多重曝光,但仍在良率上受限于日本的高端光刻胶:
非关键层,国产胶已经可以稳定使用;
次关键层,可以国产与进口混用;
真正决定成败的关键层,仍然高度依赖日本的高端 ArF 光刻胶。
因为多重曝光会把任何微小的不稳定放大。

一旦高端光刻胶断供,7nm本已经不高的良率,将进一步下降,成本将进一步升高。

为什么EUV更离不开日本光刻胶?因为只有成熟的光刻胶才能压制光子统计噪声和随机缺陷。
7nm 关键层真正实现可控的国产替代,仍可能需多个研发周期,更不用说5nm 所需的 EUV 光刻胶。

其中一个研发周期,一般耗时3-5年,因为其必须至少包含 5 个几乎无法并行的很花时间的阶段:
基础配方探索
实验室 → 中试放大
设备联调(Scanner + Track)
产线验证(Wafer 级)
长期稳定性验证

设备的零件也许是显性的,但材料和工艺是隐性的;机器可以被拆解、被复刻,但材料和工业所需的时间,无法被逆向工程压缩。

日本的光刻胶,和中国的重稀土一样,都是那种只有在产线上、在良率曲线的尾部、在连续多年不出事故的稳定运行中,才能真正显现价值的能力。

如果说逆向 EUV也许能“把门打开”,那光刻胶决定的,是能不能在这条路上走得久。

而半导体这件事,最残酷的一点在于——
一次成功没有意义,只有连续数年的时间不出问题,才算成功。

而时间,即使在ai时代,也是唯一无法被逆向工程的东西。
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