2021年已臨近尾聲，但上海微電子子裝備（集團）股份有限公司上半年交付評審的SSA800／10 Atf光刻機項目，仍未傳出期待已久的捷報。

有些事情，一直沒消息就是最好的消息。至于另一些，遲遲沒有下文就意味著有了麻煩。

現在有不小的可能，這項關系到極端情況下芯片能否完全國產化的重大項目，將會延期至2022年——甚至更晚一些的時候。

關系重大的02專項，可能遭遇到了挫折。

01

被卡住的“核高基”

“核高基”這個詞，想來許多人都有所耳聞。雖然不太了解的朋友可能會將之誤解為國家核計劃相關，但實際上，這是“核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產品”的簡稱。

在十五年前的2006年，全國人大通過了名為《國家科技重大專項（2006－2020）》的系列國家主導重大工程決議。計劃由國家力量來主導，以2020年為節(jié)點，推進被歸納為十六個大項的重大戰(zhàn)略產品、關鍵共性技術和重大工程系列。

例如近年來接連告捷的中國大火箭、載人航天以及地外天體探測項目，匯總起來便是其中的載人航天與探月工程專項；國產大客機的C919項目乃至于預研中的C929項目，合并便是國產大型飛機專項。

在全部十六個專項中，除去三個涉及國防的保密項外，力爭關鍵“電子器件、芯片制造和相關軟件產品”自主的系列專項位列榜首，是之為“01專項”，即所謂的建立完全自主的“核高基”體系。其重要性僅從排名就可見一斑。

而想要完成這個“01專項”，就必須基于“02專項”這個前提，即突破自主知識產權的極大規(guī)模集成電路制造裝備以及相關成套工藝。而“02專項”給出的制程工藝目標，便是突破28nm技術。

而本次極有可能被“打回票”的上海微電子 SSA800／10 Arf光刻機，單次曝光分辨率達到了38～41nm，基本滿足了“02專項”所要求的28nm工藝范圍?？梢哉f，這就是一臺設計用來幫助中國自主芯片“突圍”的設備。

也許有人會嫌棄這個指標。畢竟，28nm制程在十年前，大概還能算是先進工藝，但在這個7nm遍地走，5nm產品已不止一款，晶圓工廠甚至開始“畫餅”3nm的今日，動用國家力量突破這一技術，卻又意義何在？

那么，請注意01和02這兩個專項，都提到的關鍵詞——自主。實際上，在全部十六個專項大類中，無論公開的還是保密的，“獨立”和“自主”都是重中之重。

而“02專項”的根本目的，就是立足于28nm這個不上不下的節(jié)點，實現28nm以及以下制程的完全自主化。

雖然我們日常受到各種電子產品廣告的“轟炸”，早就視7nm甚至5nm作習以為常。但不可否認的是，28nm這種看似頗有點“不上不下”感覺的制程，卻是目前各類除商用移動設備除CPU、GPU等最尖端處理器外，其他類型半導體元器件的主流制程。

當前，隨著半導體器件制程工藝逐步逼近其物理極限，“摩爾定律”實際上已經失效。所以在可以預計的未來，只要掌握了28nm制程技術，就意味著可以解決除少數核心處理器外，絕大多數常規(guī)中低端部件的生產和制造。

近年來，雖然中國在載人航天、大飛機領域均捷報頻傳，但更加基礎的部分里想要取得突破，卻非常的不易。

然而即便如此，有些事情我們還是得堅持做下去。

02

兩條腿走路，做兩手準備

由國家主導的重大專項系列，講究的是獨立自主有備而無患。然而在當今這個頗為特殊的時期，“拿來主義”仍有其意義。

在芯片產業(yè)，所謂的“拿來主義”，就是暫時將“自主”的要求放寬，不再以百分百排除非美國技術設為先決條件，而講究在可以利用外國技術的時期，盡量基于可獲得技術去取得進展。

事實上，國內商用芯片在可預期的階段，似乎都離不開海外特別是美國技術。例如中芯國際、華虹集團、華潤微電子等，目前仍就必須大量使用荷蘭ASML生產的光刻設備。

現階段，受《瓦森納協定》限制，荷蘭政府禁止ASML對華出口極紫外光刻機（使用13．4nm極紫外光源）。但受目前已經能自主生產的SSA600／20（90nm），以及本次未通過驗收的SSA800／10之惠，各類使用193nm深紫外光源（DUV）光刻機，卻并未被列入（或者說已經被剔除出了）禁運目錄。

這一結果就是，中國企業(yè)近期一直在大量采購ASML生產的NXT系列浸沒式光刻機。目前，僅大陸廠商掌握的NXT 1980Di型DUV光刻機總數就超過了20臺，甚至還引進了多臺最新式的NXT 2050i型。后者在每小時晶圓加工數量方面，有著較為顯著的提高，且設備可靠性也更佳。

當然，有了適合的設備，卻不等于企業(yè)已經掌握了對應的制程技術。由于大陸企業(yè)在該領域起步過晚，目前在許多方面仍磕磕絆絆。

如中芯國際等國內晶圓代工企業(yè)，在兩年前已經基本掌握了28nm制程的生產工藝，目前良品率已基本和三星、臺積電等國際晶圓大廠接軌。但更進一步的14nm制程技術，卻仍受困于良品率問題。

工藝外的另一個問題，是產能。

截至今年上半年，面對全球性芯片短缺這一難得的賺錢良機，中芯國際竭盡其所能，全部28nm產線的月產能也僅僅是勉強達到了1萬片（12英寸晶圓，下同）。

而作為對比，臺積電南京廠的28nm產線在擴產后，月產能是4萬片。作為先進制程門檻的14nm，由于良品率的問題尚未得到根本性突破，所以截止2020年末，月產能一直徘徊在2000～3000片之間。

顯然，對于中芯國際等企業(yè)來說，盡快擴張產能才是當務之急。在可以預見的未來，國內對于各種芯片的需求將會更加熾烈，特別是隨著一大批無晶圓工廠隨著自主策略崛起以后，會有一波越來越旺盛的自主芯片替代潮涌起。

03

容易被忽略的短板

談到這里，就不得不說一下在芯片自主方面，除光刻機外的另一個重大短板：EDA（Electronic Design Automation）軟件問題。

在硅晶片誕生之初，芯片設計本質上和機械作圖沒有什么區(qū)別。然而隨著最近30年來集成電路技術的突飛猛進，集成電路的晶體管數量從數百上千，迅速增至幾萬、幾十萬、數百萬級別。

為了完成各種大規(guī)模集成電路的設計，計算機輔助設計技術（CAD）被引入進來，并逐漸發(fā)展為獨立的EDA。

上月中日，阿里巴巴旗下平頭哥半導體公司，推出了自主設計的，基于最新ARMv9架構的倚天710服務器專用芯片。該芯片以128核于600億晶體管規(guī)模，成為了迄今為止集成晶體管數量最多的量產芯片。

而如此規(guī)模的晶體管數量，其芯片的電路設計，已經早就不是純人力可以完成的了。

近20年來，幾乎每一款超大規(guī)模集成電路的背后，都有著EDA的身影。作為一類自動化設計軟件，其通常搭載有大量標準單元庫的概念——不同單元庫代表特定功能的電路。

在實際工作中，設計人員只需要調用不同的模塊，即可有序搭建芯片的基本架構。

在EDA輔助下，設計人員已經不再需要（實際也不可能）去了解每個芯片的所有細節(jié)部分。其大多數時候，實際近似于依托一個標準數字模型在那邊搞設計。

而EDA，是一個幾乎被美國企業(yè)完全壟斷的市場。

EDA行業(yè)，有著所謂的“三巨頭”說法。即成立于1981～1988年間的三家美國企業(yè)：新思科技（Synopsys）、鏗騰電子（Cadence）和明導國際（Mentor Graphics），占據全球接近80％的市場。

而在中國國內，來自于這3家企業(yè)的軟件服務，更是一口吞下了近90％的市場份額。

由于如此的市場占有率，所以對于中國企業(yè)而言，來自于EDA軟件的威脅，可能遠比之光刻機上的“卡脖子”要來得直接。因為無論華為旗下海思半導體，還是阿里旗下的平頭哥，絕大部分號稱自主知識產權的芯片，都離不開來自于國外公司的EDA工具。

所以，談到這里，是不是感覺就陷入了一個死循環(huán)了？首先，你必須掌握了先進的計算機軟硬件，然后，才能設計出更強大的硬件和軟件……

并不是說國內就沒有專注于開發(fā)EDA軟件的企業(yè)。然而，一款EDA工具的研發(fā)，通常有著極為漫長的周期。以理想狀態(tài)來說：軟件本身的開發(fā)周期大約3年以上，然后還有2年多的磨合期?，F實中，任何人想要交出一個可以使用的EDA工具軟件，至少需要耗費6年時間。

而且，這還只是初步完成而已。沒有大量實際項目的檢驗，產品覆蓋也注定不會全?，F實中，鮮有企業(yè)愿意冒著流片失敗的風險，會去為新的EDA工具充當這個“小白鼠”的。

所以，三巨頭在這方面的優(yōu)勢不但明顯，而且?guī)缀蹼y以逾越。

以Synopsys為例，該公司提供的每套集成電路設計工具，都歷經十余年的打磨和迭代，并且能夠提供給IC公司的都是全套工具，因此具備絕對的競爭優(yōu)勢。

可以想象，在如此絕對的優(yōu)勢下，一旦美國對EDA軟件實施禁運（甚至不需要用到臭名昭著的長臂管轄權），那么我們企業(yè)卡的脖子的問題又會多出設計這一環(huán)節(jié)。這一切，正如華為在去年5月份所領教的那樣。上世紀90年代，由于特別的政治環(huán)境，國內相關產業(yè)轉為完全依賴美國供應，導致自主研發(fā)團隊瀕臨解散。近年來，隨著外部環(huán)境的變化，引來了資本的矚目，開始重新組織團隊開發(fā)EDA軟件，例如華大九天。

但可以預計的是，想要突破這一層封鎖，我們的企業(yè)還需要長期的投入以及漫長的磨合時間。

中國vs外國，是中文互聯網社區(qū)內一個爛大街的老哏，指的是不少人但凡涉及到中外對比，總要集全世界其他國家的一切精華，拿來和中國進行對標。

比軍事力量要選美國，比人均富裕程度必須是北歐國家，比國土遼闊必選俄國。凡此種種，堪稱中文社區(qū)一絕。

然而，隨著中美大國競爭帷幕的拉開，我們所面臨的，正是這樣一種“中國vs外國”——中國必須與美國外加其一切發(fā)達國家盟友進行競爭。

而這場競爭的終點，必須是中國的力量足以勝過了當今世界的全部發(fā)達國家的集合體……

實際上，在這場沒有硝煙的芯片爭奪戰(zhàn)中，中國所面對的，何嘗不是一敵眾強的局面？

EDA三巨頭，是美國電子科技界集40年經驗和積累于一身的業(yè)界翹楚；至于荷蘭的ASML，更是整個歐美國家基礎工業(yè)的集大成者。

一臺ASM生產的極紫外光刻機，擁有10萬個以上的零配件，其中大部分零配件都需要進口：鏡頭來自德國蔡司、光源設備由美國企業(yè)生產、微動機械來自日本和中國臺灣……

毫不夸張地講，光刻機本身便是當今世界各發(fā)達國家優(yōu)勢技術的集合體。

上海微電子的挫折，源于打造28nm自主光刻機最大的問題，并非是制造設備本身。該項目之宏大，涉及到鏡頭、光源、精密機械，甚至是浸沒工藝必需的高純水，幾乎是考驗整個基礎工業(yè)。

實際上，推進SSA800／10 Atf光刻機項目的過程，便是由上海微電子牽頭，對國內相關工業(yè)體系所有“短板”，的一次集中清理工作。

并非是要為挫折和失敗找理由，但如此龐大的項目最后會有所疏漏，似乎在所難免。

然而，國人卻也不必就此灰心喪氣。在這場以年為單位的追趕中，我們不必以一時得失論成敗，更不必因暫時的成敗論英雄。對于正處于國家上升期的我們來說，只要做好每個人分內的事情，時間就注定是我們最大盟友。