上世紀(jì)80年代，日本的光刻機(jī)幾乎橫掃全球市場(chǎng)。尼康、佳能兩個(gè)日本品牌，一度占據(jù)全球七成的市場(chǎng)份額。英特爾、IBM的工廠里，都在等待日本的步進(jìn)式曝光機(jī)來(lái)生產(chǎn)更細(xì)密的芯片線路。

然而當(dāng)美國(guó)對(duì)中國(guó)高端芯片實(shí)施限制時(shí)，很多人心中的疑問(wèn)是：既然日本的光刻機(jī)技術(shù)也很強(qiáng)，甚至在某些領(lǐng)域超過(guò)美國(guó)，為什么我們不能直接找日本購(gòu)買？

美國(guó)反擊，日本落寞

實(shí)際當(dāng)年的日本技術(shù)特別厲害，那時(shí)候的美國(guó)光刻設(shè)備制造商被遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在身后，從原來(lái)的主導(dǎo)地位滑落到邊緣化。

日本的崛起并非偶然。1976年，日本政府啟動(dòng)VLSI超大規(guī)模集成電路計(jì)劃，投入180億日元，聯(lián)合企業(yè)攻關(guān)技術(shù)。

尼康在1978年完成首臺(tái)半導(dǎo)體光刻機(jī)SR-1，佳能則早在1970年就推出日本第一臺(tái)商用光刻機(jī)PPC-1。

到1985年，佳能FPA-1500問(wèn)世，支持0.8微米節(jié)點(diǎn)，這些技術(shù)進(jìn)步讓日本從跟跑到領(lǐng)跑，芯片制造成本大幅降低，性能顯著提升。

隨后來(lái)到1989年，日本光刻機(jī)全球市占率飆升至70%。尼康的NSR系列進(jìn)駐英特爾工廠，佳能的FPA-1500FA支持0.8微米制程，助力日本半導(dǎo)體出口額超越美國(guó)。

日本的來(lái)勢(shì)洶洶，美國(guó)自然是不愿意看著它成為老一，所以從1985年開(kāi)始，美國(guó)便有動(dòng)作了。

1985年，美國(guó)半導(dǎo)體協(xié)會(huì)投訴日本傾銷，次年《美日半導(dǎo)體協(xié)議》簽訂，日本被迫監(jiān)控出口價(jià)格，避免低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)。

真正的重?fù)魜?lái)自1987年的“東芝事件”。美國(guó)指責(zé)東芝賣數(shù)控機(jī)床給蘇聯(lián)，違反管制協(xié)議，直接禁售東芝產(chǎn)品兩年，日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)遭到沉重打擊。

尼康也未能幸免。1990年美國(guó)貿(mào)易代表辦公室調(diào)查尼康在美國(guó)抬價(jià)，次年征收高關(guān)稅，尼康出口美國(guó)銷量下降30%。

這些措施讓日本光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)嚴(yán)重受挫。與此同時(shí)，荷蘭ASML正在崛起，2000年推出NSR-S306C浸沒(méi)式曝光設(shè)備，2007年首臺(tái)EUV原型出貨。

日本企業(yè)因投資不足，逐漸落后。尼康甚至在2010年退出EUV研發(fā)聯(lián)盟，錯(cuò)失了下一代光刻技術(shù)發(fā)展的黃金時(shí)期。

更不必說(shuō)，后來(lái)日本的路子也走錯(cuò)了，當(dāng)ASML押注193納米浸沒(méi)式光刻技術(shù)時(shí)，尼康卻執(zhí)著于研發(fā)157納米干式光刻機(jī)。

路線選擇的失誤讓日本付出慘痛代價(jià)。2010年ASML推出首臺(tái)EUV原型機(jī)時(shí)，尼康因投資不足退出研發(fā)聯(lián)盟。曾經(jīng)的光刻機(jī)霸主，在EUV時(shí)代淪為看客。

而如今，全球高端光刻機(jī)市場(chǎng)已被荷蘭ASML主宰，尤其是最關(guān)鍵的EUV設(shè)備，ASML一家獨(dú)大，占據(jù)全球91%的市場(chǎng)份額。

不過(guò)終歸是瘦死的駱駝比馬大，日本在DUV設(shè)備一類還是能扳回一局，那既然如此，中國(guó)技術(shù)被卡脖子時(shí)，為何不向日本購(gòu)買？

為何轉(zhuǎn)向不了日本？

實(shí)際上，不是我們不想買，是日本不愿意賣。2023年3月，日本政府宣布對(duì)包括光刻機(jī)在內(nèi)的23種半導(dǎo)體設(shè)備實(shí)施出口管制。

這不是一般的“走程序”，而是需要一項(xiàng)項(xiàng)申請(qǐng)，最終還要看日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省是否點(diǎn)頭。實(shí)際審批通過(guò)率不到20%。

2024年4月，日本更進(jìn)一步，把GAAFET（全環(huán)繞柵極晶體管）等先進(jìn)技術(shù)也納入管制范圍。這是和美國(guó)、荷蘭一起搞的“美日荷三方聯(lián)盟”，專門針對(duì)中國(guó)！

更精妙的鉗制在供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)。東京應(yīng)化向中國(guó)客戶交付EUV光刻膠時(shí)，合同注明“禁止用于7納米以下工藝”。這些裝在鉛罐里的紫色液體，其實(shí)添加了特定的抑制劑，使分辨率被限制在10納米級(jí)別。

只得說(shuō)，政治壓力還是令日本別無(wú)選擇，日本在美日安保同盟框架下，在半導(dǎo)體問(wèn)題上幾乎沒(méi)有獨(dú)立的決策權(quán)。更何況，美國(guó)早就用“東芝事件”給日本上過(guò)一課，那次教訓(xùn)讓日本企業(yè)幾十年都不敢越雷池一步。

即使從商業(yè)角度看，日本也不想過(guò)度依賴中國(guó)市場(chǎng)。一方面怕“被制裁”，一方面又怕“被吸干”。所以只能小心翼翼地踩在“能賣就賣、但不能過(guò)底線”的紅線上。

從表面看，日本的設(shè)備確實(shí)還在進(jìn)入中國(guó)。2023年，中國(guó)從日本進(jìn)口了將近30億美元的光刻設(shè)備，占總進(jìn)口額的四分之一。

但這些大多是用在90nm、65nm這樣“成熟工藝”的設(shè)備，真正關(guān)鍵的ArF浸沒(méi)式光刻機(jī)，基本都被卡在審批環(huán)節(jié)。

所以面對(duì)現(xiàn)實(shí)，中國(guó)在走自主創(chuàng)新的路，從2014年《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》出臺(tái)，到如今的“十四五”規(guī)劃，中國(guó)在半導(dǎo)體領(lǐng)域的投入力度，全球罕見(jiàn)。僅“大基金”一期和二期的總投資就超過(guò)3000億元。

這些投入已經(jīng)開(kāi)始見(jiàn)效。上海微電子2023年推出的SSA800-10W光刻機(jī)，已經(jīng)可以支持28nm工藝，甚至2025年有望實(shí)現(xiàn)14nm的突破。

中科院在研究DPP-EUV光源，華為公開(kāi)了多項(xiàng)光刻相關(guān)專利，長(zhǎng)春光機(jī)所也在搞國(guó)產(chǎn)鏡頭替代計(jì)劃。各路“補(bǔ)短板”的項(xiàng)目齊頭并進(jìn)，產(chǎn)業(yè)鏈也在悄悄補(bǔ)課。

如今觀看這自主研發(fā)的漫長(zhǎng)路，只得說(shuō)日本的故事給我們上了一堂血淋淋的課：關(guān)鍵核心技術(shù)，靠買終究是買不來(lái)的！