造原子弹和光刻机哪个更难?为什么荷兰有人说图纸给我们也造不出来?

由网友 鸿鹄高飞一举万里 提供的答案：

近年来随着国际大环境的剧烈变化使"卡脖子"成为了一个热点关键词。所谓"卡脖子"是指某国掌握了某项其他国家都高度依赖的技术,因此这个国家一旦中断该技术的供应就能令全世界陷入困境。以美国为首的西方发达国家就长期试图在芯片、光刻机、精密仪器、操作系统等方面对我国卡脖子。这也催生了一种说法就是造光刻机比造原子弹更难。我国在60年代就造出了原子弹,可现在我们在光刻机领域还没完全摆脱被人卡脖子的命运。

这样看来造光刻机似乎是要比造原子弹更难。可我想请大家思考一下提到光刻机最先想到的国家是荷兰吧,那么请问荷兰能造出原子弹吗？在电视剧《康熙王朝》中小玄烨在去早课的路上抱怨读书辛苦。身边的太监却说："百姓家的孩子要种地也很辛苦"。小玄烨就问："读书苦还是种地苦？"太监很圆滑地回答："读书的说读书苦,种地的说种地苦"。造光刻机和造原子弹比起来哪个更难？事实上是各有各的难。

如果要我们来回答可能会说造光刻机更难,可如果要让荷兰人来回答会觉得造原子弹更难。其实造原子弹的原理早就已公布,但现在全世界只有美国、俄罗斯、英国、法国、中国、印度、巴基斯坦、以色列、朝鲜这九个国家造出过原子弹。造原子弹其实并不是难在技术原理方面。我国在五六十年代研制原子弹的时候美、苏、英、法都已进行过核试验。搞原子弹的原理是什么、研发方向这些都是明确的。

造原子弹并不是难在技术原理层面,而是难在庞大的成本投入上。原子弹是利用核裂变释放出来的巨大能量杀伤敌人。核裂变最主要的原料就是铀,因此制造原子弹需要大量的铀矿资源。造原子弹除了需要大量的铀矿资源之外还需要投入相当的人力物力财力。有一个流传很广的说法是我国原子弹是研究人员用算盘打出来的。原子弹的物理原理是核裂变：热中子轰击铀-235原子后会放出2到4个中子,中子再去撞击其它铀-235原子触发下一次核反应。

如此反复进行从而形成链式反应。维持这一链式反应持续下去的一个基本条件是需要足够多的重核材料。这里的足够多是指需要多到链式反应自持下去的最小质量。这个最小质量就称为临界质量。原子弹选择临界质量同材料的形状、密度以及环境都密切相关。选择的临界质量是多大,压缩的过程如何、什么时候到达超临界,什么时候点火,用什么材料防止中子泄漏......这些都需要计算解决。

虽说这样的计算对核物理专业的科学家而言并不难,但这样的计算却是相当繁重的。虽说技术原理上并不复杂,但却需要不断反复计算验证。因此造原子弹需要投入大量的核物理科学家以及配合他们行动的工程师、各种后勤补给人员。美国的曼哈顿工程动用了超过50万人力,苏联仅首次核试验就动用了20万军民。中国的两弹工程汇聚了邓稼先、钱三强、钱学森等一大批顶级科学家,而配合他们一起行动的军民不下30万人。

原子弹的制造体现了一种集中力量办大事的人民群众路线。这就决定了原子弹是美、俄、中、英、法这些国际上有影响力的大国独有专利。当然朝鲜是一个例外：朝鲜不算大国,经济也不发达。朝鲜基本上是靠全国人民勒紧裤腰带倾其所有投入才搞出原子弹。不过世界上绝大多数小国都学不了朝鲜。这正是荷兰等小国不可能拥有核武器的原因之一。当然除了这个原因之外还有就是核大国搞出来的《不扩散核武器条约》。

当今世界绝大多数国家不能造原子弹并不是技术原理上存在无法克服的困难,而是大部分小国缺乏制造原子弹足够的铀矿资源以及人力资金成本,再加上核大国进行的限制彻底堵死了小国拥有核武器的可能。造原子弹难就难在需要突破资源人力成本方面的束缚。芯片、光刻机等电子产品的生产制造模式与原子弹完全不同：原子弹是在靠巨大投入支撑的封闭模式中完成,但芯片、光刻机的制造是在开放的模式中完成。

原子弹和光刻机自身的不同特质决定了生产模式的差异。这是不以任何国家意识形态为转移的。美国在其它产品的生产制造上是自由开放竞争的市场模式,但美国的曼哈顿工程同样是在一种封闭的计划模式中完成的。如果美国要按开放的市场经济模式调配生产原子弹所需资源同样是无法完成的。换句话说原子弹就只能在封闭的计划模式中搞。不管是资本主义国家还是社会主义国家要造原子弹就得这么搞。

同样光刻机的自身特质也决定了只能在开放的模式中完成。我国对芯片、光刻机的问题不可谓不重视,这些年来的投入力度也不可谓不大,但这不是仅仅靠增加投入就能解决的问题。原子弹是一种大规模杀伤性武器。光刻机可以用于军事领域,也可以用于民用领域。原子弹作为一种毁灭性武器只要造出来就行了。像朝鲜手里只要原子弹无论在数量、质量上与美国还存多大差距都足以对美国构成强大的战略威慑。

如果光刻机也仅仅是只要造出来就行,那么我国实际上是有光刻机的。2018年3月上海微电子的90nm光刻机项目通过正式验收。既然我国已有自己的光刻机,那么国家为何还要强调不能在这个领域被别人卡脖子呢？这是因为我国的光刻机技术与发达国家仍存在差距。原子弹作为一种毁灭性武器不需要考虑商业成本盈利性,但既可军用又可民用的光刻机却不能不考虑这个问题。

因此我们不能仅仅满足于造出光刻机就行了,还必须尽可能提升我们的技术水平。只有把核心技术牢牢掌握在我们自己手中才能避免被别人卡脖子的命运。目前中国就工业体系的完整程度而言已处于世界第一的位置。目前联合国对现代工业体系的分类包括39个工业大类、191个中类、525个小类,而中国现有的工业体系已涵盖全部39个工业大类、191个中类、525个小类。大到卫星、导弹、航母小到日用家电就没中国不能自主制造的。

我国现在其实是造得出光刻机的。可我们现在无论在技术上还是材料上与发达国家都还存在较大差距。毕竟我国在这个领域起步就比人家晚了老大一截。我国工业化最初走的是类似于苏联的模式,因此苏联产业体系的优点和缺点在我国也存在。苏联封闭化规模化的产业体系能造成原子弹、核潜艇、战略轰炸机这样的大家伙,但在处理一些精密细节技术方面却不大擅长。能造出核潜艇的苏联却无法解决潜艇噪声这样的细节问题。

苏联为解决这一问题不得不从日本东芝公司秘密引入精密机床技术,因此引发了苏联、日本、美国三方之间的一场外交风波。我国的工业化体系虽师承苏联,但很早就意识到苏联产业体系的缺陷。苏联及其继承者俄罗斯拿得出手的就是重工业产品,相比之下我国轻重工业体系搭配要合理得多。可毕竟我国产业体系在历史上受苏联影响不小,所以我国在精密细节技术处理这块儿和发达国家是存在差距的。

这就是我们觉得造光刻机难的原因。反过来像荷兰这样的国家可能还觉得造原子弹更难。其实各有各的难处。任何一种产业体系都有自己的优点和缺陷。某种产业体系可能就特别适合造某种东西。当然这并不等于说我国就造不了光刻机。我国在这个领域起步晚存在差距是事实,但我们现在其实已有了自己的光刻机。我们在精密细节技术处理这块有待提高,但只要我们下决心认真去做是有希望的。

由网友 科技铭程 提供的答案：

不吹牛的说,市面上存在的东西就没有我们造不出来的,荷兰人这句话说得有点过了,而且荷兰人已经被打脸了。

白手起家制造原子弹

很多人认为制造光刻机比制造原子弹要难得多,导致越来越多的人认为原子弹很容易制造的假象,其实绝非如此,中国第一颗原子弹耗费了大量的人力、物力、财力。

1955年,新中国成立几年时间,科技实力和经济水平十分的薄弱,但是没有阻挡住中国人制造原子弹的决心。

中国的原子弹工程又称"596计划",因为在1959年6月苏联单方面撕毁中苏国防新技术的协定,并撤走了专家,带走了设备和图纸,为了纪念这个艰苦的岁月,命名为"596计划"。

原子弹是一个庞大的系统工程,包括科研、设计、制造、生产、试验等许多环节,参与的人数也达到了30万,除了钱学森、邓稼先等科学家外,还有数万名技术工作者、工程师、民兵、工人和后勤人员等。

制造原子弹最为关键的就是原材料—铀

铀是原材料必须的材料,技术和原料都是高度机密,而且铀十分昂贵,当时1公斤铀价值1500万美元。而当时中国GDP仅为900亿人民币。

第一步就是出动地质队,全国各地、深山老林中寻找铀矿,经过不懈的努力,最后终于在华中地区探测到了铀矿。

随后由工程师、技术人员、工人等组成的0万人的庞大队伍,开始开采铀矿,按照一枚原子弹需要15公斤铀计算,就要开采出3000吨高品质铀矿。

10万人用了10年的时间,终于制造出了2块铀坯。

铀坯制造出后,还需要加工,以当时的设备和技术,制造工艺绝不亚于现在生产芯片的难度。

加工过程由3人操作：

第一人主刀：每车一刀,厚度仅有头发丝的十分之一。

第二人为监护：提醒主刀操作,同时及时拾起他车下的铀屑,防止其积聚在切削盘内,引起裂变链式反应。

第三人负责测量,主刀每车三刀,他就要测量一次,看看还差多少,还要车多少刀。

当时的领导说了一句话,让所有人都紧张起来了,他说：同志们,铀-235铸件只有两套,一个都不能有任何的损坏。这是我们的命根子,比我们的生命还重要。

主刀叫原公浦,他以精湛的技术,完成了使命,被称为"原三刀"。

车工完毕后,还有很多的工作要做。

10个核效应大队（科研、总后、海、陆、空、装甲、防化、铁道、工程、炮）需要在试验现场布置好楼房、车站、汽车、火车、飞机、坦克等各种效应物。

而爆炸后,还需要进行测试,需要有一批"敢死队"进入蘑菇云进行采样。

就是在极端艰苦的条件下,在百废待兴的时刻,几十万人用智慧、奉献、甚至鲜血制造出了新中国第一颗原子弹。

单从技术和精确度来看光刻机似乎比原子弹更难制造

光刻机又名曝光机,是生产大规模集成电路的关键设备,将电路结构临时"复制"到涂有光刻胶硅片上的过程,制造和维护需要高度的光学和精密制造技术。高端光刻机被称为"现代光学工业之花",制造难度很大,全世界只有少数几家公司能制造。

目前世界上最先进的光刻机是荷兰ASML生产的EUV光刻机,这台光刻机可以生产出最先进的5nm制程芯片。

这台光刻机仅零部件就超过了十万个,螺栓数量超过4万个,3000多条线路,内部软管加起来,就有两公里长,设备重量达到了180吨,如此庞大精密的设备安装调试就需要几个月。

设备最精密的部件就是：镜头和光源

镜头：采用了德国蔡司镜头

蔡司是德国著名的光学仪器厂商,蔡司镜头历史悠久,品质优良,成为了行业中"高贵"的代名词,公司对镜头质量要求非常高。

一个镜片,如果工艺不同人打磨,光洁度相差十倍。因此,很多人在一个岗位上一干就是几十年,拥有几十年的技术和经验。

EUV光刻机采用的镜头要求：制作一个地球面积大小的镜头,误差在一根头发大小。

光源：采用了美国Cymer公司极紫外光

极紫外光是一种波长极短的光（仅为13nm）,它是通过激光在特殊技术下产生的等离子源。

这种光源工作在真空环境下,产生紫外波长,然后由光学聚焦形成光束,光束经由用于扫描图形的反射掩膜版反射,由于极紫外光的固有特性,产生极紫外光的方式十分低效,能源转换效率只有 0.02% 左右。

除了镜头和光源外,工作环境也很重要

精密工作台,工作台要求：绝对稳定的工作环境,芯片的曝光必须在真空中,并且采取恒温技术,工作室的空气要比外界干净1万倍,工作台高速运动期间,系统不能振动。而光刻机要多的事情,就好比在真空、恒温、无尘、高速运动的环境中,在一粒米上雕刻清明上河图,机械动作误差为皮秒（百万分之一秒）,这些基本都是挑战人类极限的工作。

这就是世界上最先进的光刻机—荷兰ASML公司的EUV光刻机,价格约为1.6亿欧元每台,折合人民币约12.5亿元,关键是有钱还不一定能够买到。

我国已经拥有光刻机,而且经济实力和技术实力大幅提高,造什么都不难,只要有决心。

1955年开始研究原子弹,当时国家GDP约为900亿元,中国人口总数约为6亿,平均受教育程度不足3年。

今天,我国GDP突破了100万亿,人口达到了14亿,平均受教育程度突破了10年。

北斗导航全面组网成功,天问一号登上火星,5G、高铁、量子计算、大飞机等纷纷问世,部分技术达到了世界领先。

1978年,是我国博士培养的起点,那一年仅仅招收了18名博士生,到了2017年已经累计招收博士生约115万人,现在,中国14亿多人口,博士占人口的比重为万分之5.7。

1955年,中国汽车保有量10.15万辆,大部分家庭没有汽车,很多地方的农村连一辆都没有。

2020年全国机动车保有量达3.72亿辆,其中汽车2.81亿辆；机动车驾驶人达4.56亿人,其中汽车驾驶人达4.18亿人。无论是城市还是农村,汽车已经不在稀奇,甚至很多地方,一个家庭没有汽车才算是稀奇的事情。

可以说无论从经济实力,科技发展、受教育程度都发生了巨大的变化,以目前的实力制造光刻机是完全可以实现的,只是时间的问题,那么我国的光刻机究竟有没有呢？

1、我们有国产光刻机吗？

答案是有,生产企业是上海微电子。

2、国产光刻机现在能做到什么程度？

我们在上海微电子官网可以看到,2018年3月,上海微电子的90nm光刻机项目通过正式验收。也就是说,我们的国产光刻机目前可以做到90纳米工艺。

3、国产28纳米光刻机是什么情况？

知名媒体DIGITIMES曾报道,上海微电子有望在2021年四季度交付第二代深紫外光（DUV）光刻机,该设备可实现28纳米工艺。

所以,基本上可以做实,上海微电子的确在做可以实现28纳米制程的国产DUV光刻机。只是是否通过验收,到底何时能交付,目前未知。

荷兰有人说图纸给我们也造不出光刻机来,这句话已经被否定了。

我国光刻机在精确度上与ASML的EUV光刻机仍有差距

我国的光刻机即将进入28nm,28nm能够达到什么水平呢？

严格意义来说,28nm真的算不上高水平,它的前面还有14nm、7nm、5nm、3nm。

但是28nm成熟工艺,可以生产日常生活中电子设备芯片,如：汽车、冰箱、空调、电梯等,而且28nm能够生产军用芯片,这些不需要太高的制造工艺,需要的是足够高的稳定性。

28nm芯片,如果用在手机上,那就差强人意了,甚至是无法使用,因为手机空间有限,需要散热、大容量电池等,那就对芯片尺寸有了很高的要求,也就需要更高的工艺水平,例如5nm、3nm制造工艺。

不同工艺生产出不同性能的芯片,我们以麒麟芯片为例来看一看：

• 麒麟950,16nm工艺制程,30亿个晶体管,4x2.3GHz A72+4x1.8GHz A53的架构；
• 麒麟990,7nm工艺制程,103亿个晶体管,包括一个3.13GHz A77大核心、三个2.54GHz A77中核心、四个2.04GHz A55小核心。
• 麒麟9000,5nm工艺制程,153亿个晶体管,包括一个3.13GHz A77大核心、三个2.54GHz A77中核心、四个2.04GHz A55小核心。

可以看出,随着工艺制程不断的升级,芯片的晶体管数量也在快速地增加,性能也不断的变强。

16nm工艺制程的芯片晶体管数量仅为5nm工艺的1/5,那么28nm与5nm的差距只会更大。

我国的光刻机需要多久能够达到世界先进水平呢？

以过去的经验来看,我国制造出世界领先的光刻机至少需要20至30年的时间,加上美国对技术和零部件的封锁,需要花费的时间会更长。

但是现在的时代是在飞速的发展,我们同样也要用发展的眼光去看待一件事,今天的中国无论是经济还是科技都已经上了几个台阶。

1955年,百废待兴,经济和科技十分落后,中国人咬着牙,硬是造出了原子弹,陈毅元帅的话说："中国人就是没有裤子穿,也要造出原子弹"。1964年10月16日,中国第一颗原子弹在罗布泊爆炸成功。彻底打脸了苏联领导人赫鲁晓夫（赫鲁晓夫曾大言不惭地说中国离开苏联不可能研制成功原子弹）

然而,更为震惊的是不到3年时间,中国第一颗氢弹空爆试验成功,从第一颗原子弹到第一颗氢弹,白手起家的中国人只用了两年零八个月的时间,再次创造了奇迹。

1970年4月24日21时中国第一颗人造卫星"东方红一号"发射成功,由此开创了中国航天史的新纪元,使中国成为继苏、美、法、日之后世界上第五个独立研制并发射人造地球卫星的国家,又一次创造了奇迹,足见中国人可以创造更多的奇迹。

这就是著名的"两弹一星"工程,也由此产生了"两弹一星"精神,在这种精神下,我们将无往不利,攻坚克难。定能够攻破高端光刻机。

事实上,在该领域我们也在不断地突破：

2018年8月份,清华大学的研究团队研发出了双工作台光刻机,我国成为全球第二个具备开发双工作台光刻机的国家。

无独有偶,2018年11月,中国科学院光电技术研究所承担的"超分辨光刻装备研制"通过验收,该装备采用365nm波长的紫外光单次成像,实现了22纳米的分辨率,结合双重曝光技术后,未来还有可能用于制造10nm级别的芯片。

紧接着,在2019年4月,武汉光电国家技术研究中心甘棕松团队突破了光束衍射极限,采用远场光学的办法,成功刻出9nm线宽的线段,实现了从超分辨成像到超衍射极限光刻制造的重大创新,这个技术让我国打破了三维纳米制造的国外技术垄断。

近几年突飞猛进的科技水平,创造了无数的奇迹,相信在光刻机领域我们同样能够创造出奇迹。

根据研究机构IC Insights发布的《2020-2024年全球晶圆产能》报告,预计到2024年,半导体制程格局将出现10nm以下,10-20nm,20nm以上工艺三分天下的格局,各自市场占有率约为1/3。

28nm以上的成熟工艺在未来四年的市场份额没有明显变化,仍然有很大的市场,在这四年内,我们的光刻机水平也定能够再上一个台阶。

问答总结

如果在1955年时候,制造一枚原子弹和制造5nm工艺光刻机哪个更难？毫无疑问是光刻机。

而时至今日,我国的科技和经济实力已经大大提升,在此基础上制造5nm工艺光刻机会比制造原子弹简单。

荷兰有人说图纸给我们也造不出光刻机来,这句话已经打脸了,因为我们已经拥有了光刻机,制造商为上海微电子,而且是纯国产,这一点上比ASML还要牛,因为它生产的光刻机是集合多国精尖技术于一身打造的,如果受到限制,也只能停产。

总之,我国已经拥有光刻机,而且在未来几年还会拥有更为先进的光刻机。

我是科技铭程,以上是我的回答,希望可以帮到您,如有不妥之处,敬请批评指正！

由网友 梁老师说历史 提供的答案：

这个问题老梁来回答。

毫无疑问是原子弹。

估计这个答案一出来,有些小伙伴就要问了："咱家原子弹都能整出来,氢弹那也是分分钟钟的事,那为嘛一台光刻机就整不出来呢？"

瞧您说的,这俩物件压根就没法比,原子弹那属于创新,以前没有,噗的一下,现在有了,是一个从无到有的过程。

您说难不难,这个世界上敲门砖是最难的。这也是为嘛全世界能整原子弹的国家也就那几个。

那么光刻机这玩意,他是个老物件,是在原有的基础上一步步的积累得到的,也就是说只要你有这东西,加上足够的时间,耗也能耗出来他。

咱家就有光刻机,只不过咱的技术只能攻克到28nm,供应个军队啦,基础建设啦,这一点问题都没有。但咱想整个7nm的,这就有点难度了,技术积累压根就没有到哪一步。

给咱点时间,咋也能耗出来,只不过现在要用这玩意,显的这东西就金贵了。

按照荷兰人的说法,他给咱图纸咱也弄不出来,这显然是一种不要脸的夸大行为,他但凡敢拿出来,咱还就不信了,提前整出来那也是很有可能的。

但也从他这句话当中,咱也能明白,这7nm的光刻机,技术肯定会占一块原因,但更大的原因不在技术上。

这就和当年苏联想要整出一台航空发动机,但卡在材料上一样,没法子啦？

那会西方和苏联的关系还没那么僵硬,还能够交流,于是苏联人就跑道英国的地盘购买人家的发动机,当然购买可不是关键。

关键是,还去人家的厂子里头参观,参观就算了,还专门穿一双软底鞋,目的就是踩点碎屑啥的整回去瞅瞅,那参观的队伍里头还有更加过分的,悄么兮的揣了人家一片零件给装口袋了。

回去没多久,材料这关苏联人就跨过去了。

这道理其实是一样的。

当然咱也不能想的那么简单,毕竟要是简单的话,咱早就整出来了,俺只是把这中间的道理给大家伙整明白了。

咱缺少的是时间,一层一层的积累这东西,不论是技术,还是材料,咱底蕴还不够,谁让咱下手晚了呢？

就拿咱辽宁舰来说,航母这东西,咱家以前就没有,但为嘛咱把辽宁舰拉回来,顺顺利利的把东西塞进去就能开到大海上遛弯了？

那是因为,咱最开始的时候,目标就是让海军拥有航母,虽然没有航母,可咱一直在进行技术积累,这底蕴就够了,足够咱把辽宁舰给撑起来。

辽宁舰一出来,跟着有咱自己想法的002航母就出来,但002还是有辽宁舰的影子,可003这完全脱离了辽宁舰的影子,咱想咋弄就咋弄。

这就是技术积累的好处。

您就说吧,前前后后三艘航母,建造的快不快？

咋说呢？荷兰人是挺高兴,一台光刻机能卖一个亿还多的美元,但您要记住了,再好的东西,他生产出来的东西,还得有人用才成。

7nm光刻机整出来的东西是好,但咱被卡了脖子,造出来的东西有足够的人来支撑市场吗？答案是没有！你光靠一个苹果能整出去多少东西？

那么结果呢？市场会决定7nm是否会生存下去的关键,当然这将是一场延时赛,看谁先喊疼了。

他们最好期望,他们喊疼的时候,咱的7nm光刻机还没出来,或者替代东西没有出来。

说道这里估计有人要说了："你快拉倒吧！人家造光刻机的阿斯麦,压根就是一个组装厂,他是把全世界最最最顶尖的技术整合到一块,装出来的东西,你要整个光刻机出来,你就的拿出最最最最好的技术和人家比,把他们比下去了,你就有可能造出来。人家那是几百年的经验积累！吓到了吧？"

哎！这听的好像很有道理似的。

要俺说,你也别和俺提啥,误差不大于2nm,要在5nm的片子上移动啥的,还有啥软件系统也要纳米级别的。

你要知道,当年咱造原子弹的时候,除了一堆人,和人手一把铁锹,就剩下一片荒芜的戈壁滩,啥都没有。

结果呢？原子弹出来,氢弹出来,而且氢弹这哥们咱是全世界唯一一家可以存储的,其他国家包括美国压根就不会。

从无到有咱都不怕,还怕这个？咱以前拿出一百项东西,全是垫底的存在,现在呢？咱拿出一百项,至少有一半是领先的,再压缩一点四层是领先的,你不否认吧？

这才多少年？你别和俺提啥几百年的积累,这个世界上聪明这东西,咱积累了上下五千年,他们那个国家有这积累。

中国人只要吃饱了饭,还有咱干不了的？

别忘了,之前还有人天天叫嚣什么圆珠笔的小铁球,咱不会造,结果咱整了一锅这玩意,直接就导致了一家造小铁球的厂子倒闭了,因为就这一锅,可以让全世界撑好几年的了,哎！这事弄的,似乎挺尴尬的。

好了,今天就写到这里,喜欢的朋友加个关注,顺手点个赞呦！

由网友 岁月静好一世晴天 提供的答案：

《论语》曾言：工欲善其事,必先利其器。

近日美国虽将华为临时许可延长至8月31日,可其却又出新规,凡使用美国芯片制造设备的外国芯片厂,必须经过美国批准才能进行生产,明摆着美国欲切断华为芯片供应链。

虽然华为自主研发的芯片已有明显进展,可其代加工厂台积电如果被美国新规限制,华为又将面临无芯片可用风险。

而华为如果将芯片业务转向中芯国际,可以中芯国际目前技术水平,生产7nm以下的芯片还有些困难,只能胜任华为中端芯片业务。

有人说如果给华为一台EUV光刻机,一切芯片问题都迎刃而解。深以为然,熟知半导体工艺的朋友,皆知集成电路里的晶体管是通过光刻工艺在晶圆上蚀刻出来的,由此光刻工艺就决定了半导体线路的线宽,同时也决定了芯片的性能和功耗。那么决定光刻工艺的光刻机就成了制造芯片最关键设备。

我国光刻机龙头企业上海微电子设备公司,目前技术已达到28nm分辨率,虽然能满足国内国防与基础建设需要,可与能生产7nm甚至5nm以下芯片的EUV光刻机相比还有不小差距。

而世界上能生产EUV光刻机只有荷兰阿斯麦独此一家。也许有人会说,我们原子弹都能造出来,光刻机还不是小菜一碟吗？其实光刻机还真不是我们想象的那么简单。

原子弹完全可以凭一国之力研发生产,就如印度、巴基斯坦、朝鲜等小国都已是拥核国家,可想而知原子弹研发并非顶级难度。

而光刻机的技术涉及机电一体化、物理、机械、电气、软件和人工智能六大领域,不是一国科技能力能完成之事。

即便如今在世界光刻机领域一家独大的荷兰阿斯麦公司,亦是集多国高端科技之力,由德国企业提供了精密机械支持和光学技术的支持,美国企业提供了光源的支持和计量技术的支持。

阿斯麦公司成立于1984年,原是飞利浦旗下子公司,主攻研发光刻机,一直在光刻机领域处于领先地位。后随着世界对芯片技术要求提高,阿斯麦公司于2013年研发出使用光源为22nm的EUV光刻机,2017年更先进的使用光源为13nm的EUV光刻机研发成功,使7nm以下（一根头发万分之一）制程的芯片量产成为现实。

自此阿斯麦将竞争对手日本佳能与尼康苟延残喘的境地,在45纳米以下制程的高端光刻机市场中,拥有80%以上的市场份额,而在EUV光刻机领域,市场份额已近100%,处于独家供货垄断的状态,成为世界光刻机领域王者之尊,掌控了世界芯片命脉。

由此EUV光刻机作为制造10nm以下芯片必备设备,因其科技高附加值价格一路走高,每台售价竟达到1.2亿美元,还不是谁有钱就可以买到。

荷兰阿斯麦一招鲜赢天下,不管世界半导体三巨头英特尔、三星、台积电竞争多么激烈,只稳坐钓鱼台坐等收钱,因为三巨头谁也不敢得罪阿斯麦。

当然也有公司不满阿斯麦高价垄断,就如三星就曾想靠商业间谍窃取阿斯麦核心机密,却终未能得,反倒被阿斯麦嘲笑将光刻机送到三星手中二十多年,也未制造出自己的光刻机。

于是当2019年,美国曾污称我国某公司盗取阿斯麦EUV光刻机商业机密时,阿斯麦为此并不以为意,只把我国公司当成第二个三星,即便我国拥有EUV光刻机的图纸,也不可能短时间造出EUV光刻机。

常言道普通公司都是被动跟着别人跑,怎么追都追不上,而伟大的公司都是主动求新求变始终跑在别人前面。

实力就是硬道理,我国半导体企业起步晚,如果想跟上阿斯麦步伐任重道远。借人之智完善自己,我们可以从阿斯麦发展理念中汲取经验教训,但也不能一味追随模仿,只有创造出属于自己的芯片制造标准才是王道。

没有伤痕累累,哪来皮糙肉厚,英雄自古多磨难。回头看,崎岖坎坷；向前看,永不言弃。

我相信凭借我国科研人员硬核专研精神与睿智,不久的将来,我们一定能摆脱光刻机与芯片对外国严重依赖,远离无芯之痛。

由网友 一锅煮了 提供的答案：

从技术难度和供应链体系的角度来说,光刻机的制造更难一点,尤其是高端光刻机的制造,并不是一个国家的制造体系和科研能力能够完成的事情。

先说说原子弹,原子弹制造理论和方法并不复杂,尤其是在上世纪各国纷纷制造出核弹以后,核弹制造的方法已经不是什么秘密,甚至在20世纪70年的时候,美国哈佛大学经济系一个叫林特的学生,仅凭在图书馆专研相关书籍,就写出了400余页的《制造核弹的方法》,而对于这一报告,美国和武器专家都很惊叹,表示这篇报告是他看到的最详细,最全面的报告。

原子弹是制造难度主要是表现在核装置的设计和核燃料的提取,但是这种难度在一个国家的制造体系和科研力量全面支持的情况下,也并非不能克服。比如我们在新闻上经常听到的伊朗和朝鲜核试验的新闻,伊朗和朝鲜的科研水平和工业制造能力不用多说,跟中国相比差的都不是一个等级的事儿,但是他们却都能造出原子弹,可见原子弹的制造难度也真的没那么大。

再来说说光刻机,光刻机是制造芯片的重要装备,光刻机的水平主要是看精度,目前我国能制造的最先进的光刻机也只有14纳米的精度,跟世界上最先进的光刻机还有很大的差距。高端的光刻机作为顶级的生产设备,它集成了上百种最先进的技术,单单是零件就有几万个,而且其中许多零件都非常复杂,科技水准都是世界最先进的水平,单单是这些零部件,仅凭一个国家的科研和制造能力几乎不可能全部造出来。

目前世界上最先进的光刻机是荷兰ASML生产的EUV光刻机,其精度可以达到5nm的级别,它所需的零件超过10万个,而且90%以上的零配件都需要从多个国家进口,以EUV所用的镜头为例,全部由世界顶级镜片制造商蔡司提供,他们生产的各种镜头、反光镜和其他光学部件,没有任何一家公司能模仿的来。

所以,光刻机的制造并不是说有图纸就行的,还需要一大堆的拥有各项顶尖技术的供应商的支持,而在这些高端技术背后是一整条高端生产制造产业链,就算是科技水平最高的美国,也没有能力单独完成这高端光刻机的制造。

由网友 故蝉 提供的答案：

如果造原子弹的难度是99,那么造光刻机的难度就是9999。

就算荷兰ASML把最先进版本光刻机的图纸公开,也没有任何一个国家能单独造出来,这是不可能的事,可为什么国土面积4.15万平方公里,总人口才1740万的荷兰,却能造出全球最顶尖的光刻机？事实远比你想象的更残酷、更困难。

造原子弹有多少难点？

原子弹的爆炸原理

原子弹的核原料为铀-235和钚-239,爆炸原理是核裂变,例如铀原子受到中子冲击后,会分裂成2~3个原子,并且会额外释放出3~4个中子,这些中子又会去冲击剩余的铀原子,以此类推,循环往复,直到核原料全部被耗尽为止,在此过程中,释放出来的能量就是原子弹的威力来源。

造原子弹难点1：核原料获取不易

原子弹所需的铀-235和钚-239在全球范围内分布十分不均匀,也就是说,有的国家没有或少得可怜,有的国家却很多。

就像很多欧洲国家,领土面积跟我国一个省差不多,他们要发展原子弹,核原料从什么地方获取就是个大问题,即便他们借着发展"核电站"的名义进口核原料也不行,因为国际相关组织会严查进口量和使用量,一旦数据对不上,那么此国偷偷发展原子弹的计划就会暴露无遗。

造原子弹难点2：核燃料提纯浓缩难度大

就算有了核原料,想要将其提纯到93%浓度以上,还是非常困难的,因为相关核心技术都掌握在大国手中,现在浓缩技术一般都用离心法。

离心法的原理是将六氟化铀注入离心机中,通过高速旋转,不断将同位素分离,最后得到浓度越来越高的铀-235,原理跟咱们平常用的洗衣机差不多,都是"甩甩甩"。

首先,离心机属于限制出口产品,其次,数万台离心机同时工作,所产生的巨大声响和惊人的耗电量,都很容易暴露秘密研发原子弹计划,就像伊朗一样,折腾这么多年也没显著成效。

而且还得有起爆模型,这对国家的各方面要求又提高了一大档次,此外,研发原子弹涉及的方面太多,例如一大批杰出的科学家、巨大的研究成本、核试验场地等等,这些都需要钱来支撑,很多国家冒然研发原子弹,很容易把本国经济拖垮,最后还没成功,可谓"赔了夫人又折兵"。

造原子弹难点3：核不扩散条约

1964年,我国第一颗内爆式铀弹"596"引爆成功。

1967年,我国第一颗氢弹引爆成功。

考虑到核武器的恐怖伤害,联合国大会在1959年和1961年,分别通过了《防止核武器更大范围扩散》的议案。

1965年,美国和苏联在日内瓦18国裁军委员会上提出了"防止核武器扩散",其中规定,在1967年1月1日之前,已经制造出核武器的国家,允许保留,也就是说,美国、苏联、英国、法国和中国这五个国家拥有核武器是遵守合约规定的,但往后其他国家想研发核武器,就是违反了国际公约。

从以上几点看出,一个国家想要研发核武器,得具备人才、资金、技术、军事实力等条件,缺一不可,所以成功研发出核武器确实很难。

造一台光刻机,到底有多难？

光刻机的工作原理是什么？

芯片的本质是一块高度集成的电路板,内部材料为半导体,这种材料需要科学家将硅提纯到99.999999999%。

如此高纯度的硅,在被切割后形成晶圆,也就是芯片的载体基础,一个完整的芯片就是用光刻机,将2000~4500埃的紫外光作为信息载体,把提前设计好完整的线路跟功能区"刻印"到晶圆上。

其中包含表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、激光刻蚀等一系列工序,芯片越是高端,内部就越复杂,例如英特尔酷睿I7芯片讲,它的晶体管数量高达22.7亿个,又或者台积电AI芯片WSE,它的晶体管数量高达1.2万亿个。

制造一台顶尖光刻机的难度有多大？

目前没有任何一个国家,能够单独制造出最顶尖的光刻机,美国也不行,甚至说差远了,但总人口1740万,国土面积4.15万平方公里的荷兰ASML公司却可以。

很少有人知道的是,光刻机重约180吨,内部起码有10万多个零件,其中有3万多个机械部件和200多个传感器。

这些零部件,每一个都代表着全球最高水平,例如德国蔡司的镜头,同样一枚镜片,蔡司打磨出的镜头比其他公司要优质几十倍,而光刻机对镜头的要求是,即便镜头面积跟地球一样大,但二者的误差不得超过一根头发丝,又或者是美国Cymer公司极紫外光。

而且光刻机的工作环境,还需要真空、无尘、恒温等等,哪怕环境有一丝差错,都有可能功亏一篑,毕竟顶尖光刻机的难度要求是"需要在一粒米上雕刻出一副清明上河图",机械动作误差为百万分之一秒。

荷兰ASML之所以能造出顶级光刻机,背后完全是整个西方国家在支持,是西方国家400多年工业技术的硕果,毕竟里面涉及到数学、光学、流体力学、高分子物理与化学、表面物理与化学、精密仪器、机械、自动化、软件、图像识别领域等多项顶尖技术。

简而言之,西方国家共同合作,才有了荷兰ASML如今的辉煌,当然造出来的顶级芯片,肯定是西方国家优先,而且还会封锁出口。

可能有人觉得,核武器才是震慑敌国的杀手锏,芯片差点无所谓,实则不然。

如今的军事战斗,早已脱离了一战二战时"笨拙"的局面,各种无人机和洲际导弹层出不穷,背后都离不开芯片。

而且纵观历史,第一次工业革命,蒸汽机代替了手工,英国收益最大。

第二次工业革命,电气化代替蒸气机,德国受益最大。

第三次工业革命,电子计算机代替电气化,美国受益最大。

据各国专家推测,第四次工业革命很大概率是AI智能、互联网领域,而这些领域跟高端芯片紧密相关。

我国芯片发展到什么程度了？

2018年,上海微电子90nm光刻机正式通过验收,我国具备独立自主生产90nm芯片的能力。

目前,我国对于28nm的光刻机的研究制造,基本已经攻破,但什么时候正式大批量生产,还有待官方公布。

虽然28nm前面还有14nm、7nm、5nm、3nm,但28nm的芯片,基本能满足汽车、冰箱、空调、电梯等设备需求,不过28nm芯片对于手机而言,仍然有所欠缺,毕竟手机容量有限。

其实我国的芯片技术早已走在世界前沿,根据相关媒体透露,中芯国际已经突破了7nm芯片技术,也基本掌握了5nm、3nm技术,期待我国自主生产高端芯片的那一天早点到来。

——END——

由网友 肇俊武 提供的答案：

我既不懂造原子弹,又不懂造光刻机,从技术上回答不明白哪个更难,只好凭着现象来推断。

独立地造出光刻机的国家至今也没有美国。而独立地造出原子弹的国家,不止有美国、中国,连印度、巴基斯坦、朝鲜和伊朗4个国都有,造出光刻机的国家却只有荷兰、日本和中国3个,制造厂加一起共4个,其中,1个为高端+世界顶级,3个为中低端。后3个国无论科技实力还是综合国力都比前4个国强,当然都比美国弱,而且弱很多,不过呢,偏偏没有美国,中国则是3个国中唯一的光刻机独立制造国。即便如此,也似不可以说美国造不出光刻机,肯定不可以说因为没有美国所以造光刻机比造原子弹还难,倒是可以说,对中国而言,独立地造出原子弹和光刻机都不是个难事,早就不是,并且据报道,造出来的光刻机在当时仅比荷兰差1代,厉害不？要说难都难、要说不难都不难,如果一定要回答哪个更难,只能把现象摆出来：在中国,原子弹是用举国之力造出来的,光刻机却不是。

那"为何荷兰有人说图纸给我们也造不出来"光刻机呢？中国已经造出来了,荷兰那个人简直是在瞪眼说瞎话啊！其实应该不是瞎说,如果荷兰真的有人这么说了,肯定是指造高端和世界顶级的光刻机,的确,中国真的还没有造出世界顶级光刻机,连高端光刻机都还没有影呢。对早已量产的中国90纳米光刻机距荷兰的最高水平,现在有人说差10年,有人说差15年、20年,我们国家在制定十三五规划的2016年时认为差15年,所以给出了在2030年达到比肩荷兰的目标。成立于1984年的荷兰ASML是在2017年造出可量产7纳米以下制程芯片的EUV光刻机的,历时33年,而成立于2002年的上海微电子则是在2007年造出了90纳米光刻机,但据报道,9年后——恰好是2016年——才量产,历时14年,当时量产不了是因为造出后就被外国断供了零部件,后来量产了是依靠国内供应链上企业的独立自主研发,从此走上了光刻机整机制造和零部件制造国产化的道路；到2030年,上海微电子造出媲美荷兰的EUV光刻机就是一共用了28年,便是比ASML少用了5年,当然是更快的,关键是将再一次表明中国是更善于攻坚克难的国家。

不能不提到：如果上海微电子在2007年没被断供呢？上海微电子仍然利用外国技术制造光刻机至今,达14年,加上之前的5年共19年,肯定是还没达到ASML今天的水平,即差了1个高端化,同时又差了1个国产化,加一起是中国仍然没有国产化高端光刻机,关键是连国产化的道路都还没有走上,包括还是走在"知其然"的路上,距走到"知其所以然"还差老远了,这是不是赔大了？可以肯定的是上海微电子至今仍然有被断供即被卡脖子的危险,就像今天的中芯国际那样,华为对买国产化光刻机办芯片制造厂这个事就会连想都不会想。自然,外国当时不可能不断供；更不可能给制造高端光刻机的图纸,荷兰的那个人不过是说说而已,心里对美国肯定不会让给、荷兰肯定不能不听从明镜似的,当然,那个人这么说也是因为根本就不了解中国人有多么的智慧、聪明。完全可以肯定,假设给了图纸,中国企业就一定会加速达到高端化。

荷兰得到了世界顶尖配套技术才造出了世界顶级光刻机。这确定无疑,连一开始的低端光刻机都是如此,否则就一定造不出来,等于是遇到了本国根本就解决不了的大难题,至今都解决不了！从开始到现在,荷兰ASML得到了哪些强国的强企所提供的世界顶尖配套技术,也就是与多少家属于美国盟国盟友的光刻机相关技术全球领先企业始终抱成一团,是已知的,不必再复述,那么,上海微电子呢？得不到世界顶尖配套技术也能造出世界顶级光刻机,只因为中国的配套企业必定能够提供相匹配的技术,先前用9个年头研发出了低端的国产化配套技术,再用15年——从现在算起还有10年——研发出高端国产化的光刻机整机技术和配套技术是完全可能的。

由网友 迷彩虎说 提供的答案：

文/阿树

最近,关于光刻机的话题可谓是非常火爆,大家都在议论纷纷。这不,最近阿树看到了这样一个讨论,那就是光刻机和氢弹这两个东西,到底谁建造起来更难呢？在看到这个问题的时候,有人肯定会不假思索地说,氢弹会更难一些。但是阿树相信大部分人都难以分别,毕竟这两样都是国之重器,不过,从稀有程度上来说,氢弹中美俄都能搞得出来,但顶尖的光刻机却只有荷兰和日本能搞,所以光刻机自然更加珍贵一些。

不过,阿树今天还真得跟大家好好聊聊,光刻机究竟难在哪。我们都知道,氢弹作为原子弹的进阶版本,对于各方面理论和技术都有非常高的要求,对国家的实力和科研能力都是非常大的考验。所以,氢弹的研发难度也并不低,相反,它的门槛非常高,即便是有核国家也不是轻易能碰得了的,像英国这样的国家,在美国的帮助下,也花了4年之久。不过,氢弹的难点主要集中在前期研发和攻关上,而光刻机则不然,换句话说,这两样东西难倒都挺难的,只不过难的点不一样。

所谓的光刻机,我们可以把它简单理解为类似于胶卷曝光的设备,它是生产集成电路的重要设备。它的大概生产流程是这样的,光刻机会发出光,光通过掩膜之后再由透镜缩小,最后投射到晶圆上。

然后就可以把晶圆泡在特制的化学制剂中,蚀刻出电路,洗干净之后,一大堆集成电路就出现了。听起来是不是特别简单,但是每一种光刻机的实力都是不一样的,低端光刻机大部分国家都有,它的精度比较差,价格也比较便宜。但是高端的光刻机,可以制造5nm级的芯片,而这种高端的光刻机,却只有荷兰和日本有。那么问题又来了,光刻机的哪些技术环节劝退了大部分国家呢？

首先就是光刻机的镜头,这样一块小小的镜头,属实是难住了大部分国家。以荷兰的ASML为例,他们家的光刻机用的是蔡司的镜头,除了蔡司之外,佳能和尼康也都能生产高端的光刻机镜头。但是,除了这几家之外,就鲜有能生产镜头的了。镜头的好坏,将直接决定成品的质量,所以镜头的误差要求非常严格,30厘米的长度上,镜面起伏不能超过0.3纳米。什么概念？这就相当于上千公里的铁路,从头到尾海拔的误差不能超过一毫米。

你以为解决了镜头和其他高难度的技术环节,光刻机的难题就解决了吗？除了技术上的难题之外,光刻机还要面临着盈利和亏损的问题,以及成套的体系化问题。荷兰的ASML固然非常厉害,但阿树刚才也说了,它的镜头是蔡司的,光源则是美国和日本的,除此之外,ASML在全球各地都有服务中心和工程师,一旦出现问题大家一起研究,最后给出一个解决方案,同时解决自家光刻机的难题。长期循环下来,问题不断地被提出,光刻机持续被完善,客户的口碑也积攒下来了。

最终的结果就是,ASML的光刻机质量越来越好,客户越来越愿意买,它的体系遍及五湖四海。而且这个体系并不是谁都有的,就连超级大国美国,也只有眼馋的份。但由于美国是产业的一部分,所以也不担心这些问题。总的来说,这是长期发展和积累产生的优势,而且有一定的先发优势在里面,机器和技术的优势,只是很小的一部分。所以,光刻机到底是怎么回事,荷兰已经给了我们答案。当然,我们对光刻机还有一个非常重要的需求,那就是形成产业链,并且实现收益,最终实现产业的整体升级。

无论是氢弹还是航母,亦或是火箭,这些涉及到国家战略的东西,成本和收益根本不在考虑范围之内,因为它的用途和光刻机就完全不同。如果非要阿树类比的话,光刻机就相当于印钞机,印出来的芯片就是钞。如果不能实现芯片批量生产,那么再好的光刻机也没有意义。所以,别人卡我们的脖子不会仅仅通过光刻机来卡,还会从芯片上卡,尤其是高端芯片和高端光刻机。而外界卡我们脖子的最终目的,是为了阻止我们的产业升级。

而且,着急是没有用的,我们现在看到的光刻机技术,基本都是面对科技和民用领域的,军用领域和国家战略领域,这方面完全不用愁,高铁就是一个非常显著的例子,我们的高铁芯片完全能实现自主化。而面对民用领域和全球市场的光刻机以及芯片技术,光突破技术是不行的,必须要瞄准全球市场和规律,并且狠下心来投资,这些投入要远比单纯开发先进的光刻机重要。