国产芯回忆录：造光刻的去卖早点，搞 EDA 的去组装电脑

作者 | 马超,出品 | CSDN,” 十年长作江头客，樯竿又挂西风席。” 如今到了我国芯片产业的突破阻碍，浴火重生的时刻了。受美国限制令影响，台积电上月表示 9 月 14 日后将不再对华为供货， 8 月 14 日中芯国际也表示，将停止支持华为。,,中芯国际此举实属无奈，虽然我们有 14nm 的制造工艺，但却造不出 14nm 制程的光刻机。,最近有消息称为应对美国的封锁限制，华为启动了意在 ” 自力更生、奋发图强 ” 的制造项目 ” 南泥湾 “，据称笔记本电脑、智慧屏和 IoT 家居智能产品等受美国技术占比较低的项目，在今年底前实现 ” 南泥湾 “，达到自给自足。,笔者个人认为这则消息可信度一般，因为目前笔记本电脑 90% 的以上市场份额，是由英特尔及 AMD 的 X86 架构芯片所占据，英特尔和 AMD 是美国公司，半年时间能搞定一个能取代 X86 架构的指令集，这明显是不可能完成的任务；智慧屏的芯片 ” 鸿浩 ” 是台积电给华为代工的，在芯片制造方面我们落后的较多，想在半年内建成像台积电同样水平的公司，有些天方夜谭。,但我们看到华为已行动起来，在芯片制造领域进行基础科学研究。近日，华为消费者业务 CEO 余承东在中国信息化百人会 2020 年峰会上表示后悔当初没有进入芯片制造领域，使麒麟终成 ” 绝版 “，但接下来华为将全方位扎根，突破物理学、材料学的基础研究和精密制造，突破制约创新的瓶颈。包括 EDA 的设计、材料、生产制造、工艺、设计能力、制造、封装封测等关键流程，全部被华为设定进今后的目标领域之中。,” 忘记历史就意味着背叛 “，在重启芯片制造领域基础研究的时点上，我们有必要回顾历史，分析我们在芯片领域到底是怎么落后的，从而总结历史，更好地发展未来。,令笔者欣喜的是，有热心读者找到了我国光刻领域的开创之作《光刻掩膜版的制造》，并找到了在我国电子工业全面转型过程中，光刻厂改制与 EDA 重组的亲历者，笔者与他们进行了交流，虽然他们不愿意透露名字，在听了他们的经历之后，笔者十分震撼，所谓 ” 应是天仙狂醉，乱把白云揉碎 “。如果不站在亲历者的视角，很难理解当时的历史，接下来就带大家听听他们的故事。,《光刻掩膜版的制造》背后,有不少文章都说，我国在光刻方面的落后是因为我们不重视基础科学的研究，这种说法至少不适合光刻技术领域。在这方面我国起步并不晚，基本和美国同步，还略早于日本。在上个世纪 60 年代初，中科院立项开始研究光刻机了，在 1965 年成功推出了 65 型接触式光刻机，这个光刻机在当时可谓国际领先，后来 1972 年武汉无线电元件三厂编写了《光刻掩模的制造》。,在读过这本书后，笔者才下定决定撰写本文的，光刻与 IT 研发最大的不同点在于试错成本相去甚远，在 IT 的编程范式下，代码的运行结果是可以瞬间反馈的，这极大降低 IT 研发的试错成本；而光刻技术中很多工艺要静置要等，没有时间的积累根本就难以突破。,为了说清接下来的内容，笔者向大家简要介绍下光刻技术。在一台光刻机中激光器负责光源产生，首先是激光器发光，经过矫正、能量控制器、光束成型装置等之后进入光掩膜台，最终制成晶圆。,,如果展开讨论的话，从激光器、激光镜头、控制器到光掩膜版，都能单独成文。本次笔者联系上的光刻前辈，从事过光掩膜版制造的相关工作。所以咱们今天就重点和大家聊聊光掩膜。,光刻掩膜版（又称光罩，英文为 Mask Reticle），简称掩膜版，是微纳加工技术常用的光刻工艺所使用的图形母版。由不透明的遮光薄膜在透明基板上形成掩膜图形结构，再通过曝光过程将图形信息转移到产品基版上，详见下图，这里需要特别提到的一点是在光刻胶方面，日本厂商几乎占据了 80% 以上的市场份额，可以说单从一个看似简单的光掩模来看，我们下大力气去攻坚克难的方面都有很多，遑论整个光刻机的制造了。,,超微粒干版作为光刻制版用的感光版的一种，其制造工艺的相关内容，无论是在《光刻掩模的制造》，还是在前辈的亲述当中都有过介绍。其底板采用性能稳定、透光率高的玻璃或塑料薄膜。感光膜由硝酸银、卤化钾和介质（明胶）三种材料为主配成乳胶液，再加入吡那金醇（增感剂）、三氮吲哚唎嗪（稳定剂）、明矾（坚膜用）等构成，书中截图如下：,,有不少网友将武汉无线电元件三厂和武汉无线电三厂搞混了，甚至还有人说武汉之前根本就没有过光刻厂。在真正了解过相关情况之后，笔者可以肯定的讲，我们之前武汉的半导体技术真的很强，在前辈的指导下看过《光刻掩模的制造》之后，依旧收获不少。,抱定随时再去卖早点的决心，才能搞光刻,这家在上世纪 70 年代独领风骚的武汉无线电元件三厂，在国外厂商的价格战下节节溃败，在 1994 年全面改制，成为了卖早点、副食品的商铺。,据前辈回忆，当时绝大部分职工全部转型成了商铺售货员，虽然有一部分职工南下广东，应该没有继续从事半导体制造的相关工作。,在当时 ” 造不如买，买不如租 ” 的理念下，武汉无线电元件三厂成为我国半导体制造行业全面衰落的一个缩影，上世纪 90 年代初，武汉有很多半导体、无线电厂，2000 年左右这些厂几乎全部销声匿迹。,当提到这段历史时，与我沟通的前辈明确表示并不后悔，因为当时国外厂商的产品的确质优价廉，既然技不如人，那么投子认输是坦荡的选择。,从当时情况看，卖早点至少发挥了一些社会价值，算是为我国科技转型的大潮做出了一定贡献。老人家特别强调了一点，我国半导体制造产业的历程，与我们痛失大豆定价权，80% 依赖进口的情况基本是一致的。,未来我们该如何应对？如果继续走市场竞争的方式，那么让我们的光刻机厂直接和国外巨头竞争，无异于让未成年的孩子上擂台与拳王较量，毫无胜算可言；而如果想继续保留光刻技术团队，那么我们到底有没有这个耐心与定力，能够容忍一个持续亏损，还消耗资源的项目长久的持续下去呢？,如果光刻项目被砍掉，正如前文所说由于光刻属于基础科学研究领域，相关人员很难在企业内部转型去做 IT 研发工作的，他们是否又要去卖早点呢？To be or no to be，It ’ s a question。这是我长久以来所听到最发人深思的问题了。,帮人攒电脑，办 WPS 培训班，EDA 工程师转型,从产值角度来看，EDA 在集成电路产业链中占比不大，2018 年全球 EDA 行业市场规模仅为 97.04 亿美元，这与动辙上万亿的半导体行业相比不算什么，但 EDA 被称作是 ” 芯片之母 “，离开了 EDA，整个芯片产业都得停摆。,EDA 也是我们的短板，Cadence、Synopsys 和 Mentor Graphics 三大美国 EDA 厂商，几乎占据我国 90% 以上的市场份额。与光刻机情况也十分类似，我们 EDA 软件的研发方面起步也不晚。,1978 年秋，在中央刚刚提出 ” 科学技术是第一生产力 ” 的时候，桂林阳朔举办了 ” 数字系统设计自动化 ” 会议，这次会议被誉为我国 “EDA 事业的开端 “，当时有 67 个单位，140 多名代表参加了会议。,据称当时有关 EDA 的讨论还只停留在学术层面，我国 EDA 元年是在 1986 年，当时为了更好推动集成电路产业，我国动员了全国 17 家单位，200 多位专家齐聚原北京集成电路设计中心，开发自主集成电路计算机辅助设计系统 ” 熊猫 EDA”，7 年之后的 1993 年，” 熊猫 EDA” 正式推出。,EDA 三巨头中的 Synopsys、Cadence 都在 1993 年入华，Mentor Graphics 在 1995 年的北京设立销售办公室。,当时处在襁褓中的熊猫 EDA 无法在价格战中取得优势，国内 EDA 产业在 1994 年至 2008 年陷入了一段相当长时间的 ” 沉寂期 “。令人欣慰的是华大九天基本继承熊猫 EDA 的相关技术，为 EDA 项目保留了火种。,为 EDA 产品写代码的程序员转型去做其它 IT 项目不是什么难事，据称当时 ” 熊猫 EDA” 团队有相当一部分都直接转型到了华大集团，也有人办起了电脑培训班，或者到中关村去攒电脑，当时下海人员的收入普遍比在集成电路设计中心做 EDA 的研发要高十倍以上，所以对于转型带来的痛感不并算强烈。,虽然我国在 EDA 方面的火种一直没断，想在工业软件方面取得突破，我们依旧有很多坑要迈，很多路要走。,台积电、三星等厂商在开发新工艺时，基本不会考虑与国内 EDA 厂商合作，使得我国 EDA 厂商的 IP 库不够丰富，这就像只有 Photoshop 却没有滤镜一样，会极大地限制芯片设计师的发挥。,这方面如果想突破，就必须取得芯片方面全产业链的进展。想在芯片制造的全产业链取得进展，没有捷径可言，只能靠时间的积累，所以笔者担忧光刻之问 ” 美国如果放松限制，我们该如何应对 “，在这里呼吁大家给予我国芯片产业以更多信心、耐心。最后祝我国的芯片界同仁，” 步步常由逆境行，极知造物欲其成 “！,