拆解光刻机传闻：必须放弃逆向工程思维，必须融入自主创新

文字|孙永杰 近日，一则“黑色幽默”传闻称，一家公司试图逆向拆解荷兰ASML公司的DUV（深紫外）光刻设备，但因操作不当导致设备严重损坏，最终不得不向ASML请求维修，引起了国内半导体界的高度关注和讨论。虽然这起事件的具体细节尚未得到权威渠道的证实，但加上目前国内光刻设备行业正在经历的种种发展，这起事件仍然让我们重新思考它的现在和未来。从机床黑匣子到DUV系统级壁垒，逆向工程思维应该停止谈论逆向工程。曾经是发展中国家追赶工业强国的“捷径”。例如，20世纪中叶，日本拆解福特汽车、德国仿制英国机床，迅速实现突破相关行业的 ghs。然而，进入21世纪，高端工业装备的复杂性已经超越了单纯的“零件复制”，而演变为包括“隐性知识”和“系统协调”。传闻中的 DUV 拆卸失败就是这种变化的一个极端例子。也就是说，现在的高精度工业设备不仅是无法拆卸安装的机械问题，更是整个生态系统的“失魂”。事实上，如果我们看看传统行业的反例，上述趋势已经出现。以德国高精机床为例，业内一度盛传的“拆后自调心锁死”现象，从纯粹的技术角度来看并非空穴来风，而是设计层面公差体系、装配应力、动态补偿机制协调失效的表现（即使每个零件都是我的）。如果准确保证，则其应力平衡无法重建）。例如，DMG Mori等德国制造商在出口设备时经常包括陀螺仪、GPS模块和软件认证验证。当设备移动或拆卸超出允许限制时，系统会遭受渐进性故障，例如轴精度漂移、软件冻结以及从微米级到毫米级的性能下降。 2022年俄罗斯和乌克兰发生冲突后，部分从俄罗斯进口的设备将被远程控制禁用。尽管制造商没有公开承认封锁行动，但这起事件表明现代机床的系统性安全设计已成为行业标准。具体到国内，一些企业进口类似设备，通过自主研发的开源数控系统（如华中数控）绕过封锁。然而，这仅适用于软件层。硬核的核心机械结构件（如导轨、螺丝）仍需要工厂精度。更换后性能可能会下降 5% 至 10%。更深层次的障碍是材料科学的“隐藏比例”。例如，德国精密螺丝加入微量稀有元素（如钽、铼），通过固溶强化，耐磨性提高数倍。这条轨迹的添加是基于无数次的实验迭代。尽管可以通过逆分析（例如X射线荧光）来检测这些成分，但很难恢复它们对晶体结构的动态影响。博世力士乐的专利从这个意义上表明，这种知识是商业秘密，即使是仿制品也需要数年的磨损测试。同样，日本发那科导轨的淬火工艺（多轮交替深度淬火和高温淬火）旨在确保HRC 58-62硬度和韧性之间的平衡。 dom之后estic公司简化了工艺，成品的保质期只有原版的30-50%，而且更容易出现裂纹。需要注意的是，这并不是单纯的“走捷径”而是忽略了控温曲线上的经验积累。这意味着所有参数的偏差都会放大压力并最终导致系统级故障。从以往机床的案例中，很容易看出它是部分可逆的，但很难恢复一般情况。零件是可测量的，但过程是隐藏的。重新建立系统协作更加困难，光刻团队将系统协作的障碍扩展到了极致。据ASML官方统计和多份行业报告显示，其下一代EUV系统包含10万个零部件，被超过5000家厂商所使用。相比之下，沉浸式 DUV（ArFi）稍微简单一些，有数万个参数。rts和类似的系统集成困难。 ASML全球供应商体系，资料来源：ASML官网、电子产品世界、华金证券研究所。核心光学模块由蔡司独家提供。镜片加工精度达到亚纳米级别。涂层厚度的变化会导致系统性能下降。其对准系统、双工作台以及控制算法和曝光同步机制之间的微秒级闭环控制是由数百项集成专利实现的。这意味着，即使DUV的所有部件都被完全拆卸，仍然不可能重新创建其“系统级协同效应”。正如华金证券《光刻设备详解报告》中所述，高端光学元件的超精密制造和组装技术是当前高端装备制造业的最大短板。蔡司SMT DUV光刻设备投影物体有效镜头产品矩阵，来源：SPIE、彭博社、东吴证券研究所 事实证明，ASML 的 DUV 系统并不是简单的硬件堆栈，而是光学、控制、材料、算法和软件的融合。展台的“震动”修正也是基于纳米级空气悬浮系统、双反馈和AI建模修正。因此，所谓的DUV逆拆，并不是说它可以拆，而是说它的“灵魂”拆不掉。明知道不可能的背后，是如上所述的无奈和系统崩溃的风险。作为行业内的制造商，你应该知道，有些东西你是无法拆的。做不到，那背后到底发生了什么？众所周知，自2018年中美贸易战爆发以来，根据美国、日本和荷兰之间的三边协议，美国主导的出口管制逐渐收紧。到2023年，将完全禁止销售UV。今年，ASML明确暂停UV.中国最先进的DUV（NXT：2000i及以后型号）的出口，并且对现有设备的维修、零件更换和技术服务也受到限制。事实上，中国仍然是ASML最大的客户（去年其最大收入份额达到41%）。这种高依赖性一直是中国光刻设备行业的软肋。 2024年ASML在中国大陆营收占比，来源：ASML投资者调查论文集、中国证券研究所 不用说，中芯国际、华虹、长江存储等国内工厂的DUV型号已超过100种。如果供应中断，生产线可能会受到影响。根据TrendForce的报告，今年第三季度，由于设备老化和维护延迟，中芯国际7nm实际性能低于60%。这意味着ASML的负面影响也开始显现对中国光刻设备的维修、零部件更换和技术服务进行限制。汇博智能投研《光刻设备产业深度：核心技术、竞争态势、国产替代及相关企业详述》报告显示，我国光刻设备产业链仍处于光学机床进步阶段，光源、光学核心相对滞后。例如，上海微电子虽然拥有90nm级别KrF曝光机的生产能力，并且也在研发28nm级别的ArF机型，但其光源仍然依赖Cymer和Gigaphoton，物镜加工精度仅限于蔡司，与国际传统工艺7nm/5nm存在较大代差。业界的另一个担忧是，即使是现有的国内装置也经常出现停机率高、性能不稳定的情况，使得大规模脱硫装置无法正常运行。就业困难。综上所述，不难看出我国光刻设备面临着系统停摆的困境。这包括我们目前正在自主开发的几个核心组件。这体现在我们对成套设备、备件和服务的依赖上。再者，在国家“自主可控”主战略背景下，光刻设备是“卡住”环节的核心，行业进步压力显而易见。可以理解的是，这种压力导致一些决策者和实施者在短时间内寻求快速结果。无论DUV光刻设备被拆解反向哀叹的传闻真假，我们都必须面对这样一个事实：在极端的外部限制和高度的内部欲望的相互作用下，中国光刻设备产业正在经历一种无奈感和风险感。考虑到这一事实，双方国内工厂和设备制造商不惜一切代价渴望进步。正确的解决办法是从基础创新转向绿色协作，避免通过“原型思维”来突破。如上所述，逆向工程已经尝试过多次，但显然不适合当今高精度的工业设备，尤其是展览设备行业。取得进步没有捷径。唯一的出路就是回归基础科学，构建完整的生态系统。而要做到这一点，我们首先必须正视我们与内部高级管理人员之间的代沟。例如目前国内排名第一的上海微电子，已经具备90nm量产能力，并正在向28nm迈进。这是向前迈出的一大步，但与此同时，国际主流已经在与7nm、5nm节点展开竞争。考虑到这一点，在技术路径上，国产化进程要务实。matic，从成熟工艺（90nm/65nm）和国产替代工艺的稳定性入手，稳步推进，力争在沉浸式深紫外光的某些关键模块上取得突破。其次，重点攻克光刻设备光源、光学系统等核心环节的国际垄断。事实上，DUV和EUV光源目前以Cymer和Gigphoton为主。这需要在激光物理、高功率光源、LLP（激光辅助等离子体）光源等基础科学领域加大投资，发展 EUV 光源，并完成从原理到工程的技术开发。需要建立一条魔法链。光学系统方面，需要在超精密光学镜片的材料、研磨、抛光、镀膜工艺等方面实现突破。最后我们需要回归基础科学和生态协同创新。从物理角度来看，点亮的分辨率光刻工具由光源波长 (λ)、数值孔径 (NA) 和工艺因子 (k1) 决定。实现EUV级别分辨率不仅需要13.5nm波长光源，还需要镜头、控制、掩膜、光刻胶等方面的协同创新。这里以光刻胶为例，光刻胶长期被日本厂商（JSR、信越化学等）主导。其配方和性能直接影响性能。这不仅需要定位 ArF DUV 光刻胶甚至 EUV 光刻胶，还需要根据光刻和家用蚀刻设备验证整个过程。以此为标准，中国目前的进展虽然缓慢，但似乎已经找到了一条结构性推进的道路。例如，在核心光源方面，科艺宏源联合中科院光电研究所成功研制出248nm、193nm准分子激光器，打破了国外先进水平。为DUV国产化奠定基础。光学方面，国望光学和国科精密正在开发NA级别=0.82至1.35的投影物镜。科艺宏源产品矩阵，来源：仪器信息网，华孚证券研究所整理。光刻胶和掩模方面，南大光电、鲁微光电、晶锐电子等在ArF正性光刻胶方面取得了进展，开始进入晶圆制造验证流程。我们认为，虽然这些成果尚未形成完整的产业链，但它们标志着中国光刻设备环保创新的开始。对此，有业内人士表示，现在的家用显示设备有时会产生“破损”现象。有人可能会说，“楼”可能有好消息。为什么它仍处于起步阶段？这就导致了“原型思维”的盛行，我们在设计时一定要小心。发展展览器材产业。 “原型思维”是一个工程和管理概念，常用于描述技术研发和产品开发过程中常见的偏差。这表现在过度关注“活跃”原型（即初步功能原型）的创建，而忽视了后续的量产、稳定性、成本控制和与环境的集成。这种心态在创新驱动的领域（半导体、机械工程、软件开发等）尤其明显，并且经常导致在实验室成功但在市场失败的尴尬局面。理解“原型思维”，偶尔的所谓“突破”，应该是业内人士所熟知的。如上所述，只有国内光刻设备产业链联合创新进步，才能最大限度避免“原型思维”的自我推销陷阱，充分利用一切，真正提高我国芯片产业的制造水平。总之，我们认为，有关深紫外曝光设备逆向拆解的传闻，无论真假，都在提醒我们，在信息透明、技术高度集成的当今世界，试图通过逆向工程实现前沿领域的突破，无异于树上有鱼。只有像ASML这样从“漏水小屋”起家的长期风雨和协作，才能打造出真正具有底层创新能力和完整生态链的企业。通过建立光刻设备的工业体系，并在此基础上开辟第二条独特的技术路径，例如纳米压印（NIL）或电子束刻蚀等非光刻技术，最终可以实现真正的“自主可控”。
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