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年為節點，推進被歸納為十六個大項的重大戰略產品、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。可以說，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，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，卻不等于企業已經掌握了對應的制程技術。由于大陸企業在該領域起步過晚，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，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完全壟斷的市場。
EDA行業，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：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EDA軟件的企業。然而，一款EDA工具的研發，通常有著極為漫長的周期。以理想狀態來說：軟件本身的開發周期大約3年以上，然后還有2年多的磨合期。現實中，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。現實中，鮮有企業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勢不但明顯，而且幾乎難以逾越。
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勢。
可以想象，在如此絕對的優勢下，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），那么我們企業卡的脖子的問題又會多出設計這一環節。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，由于特別的政治環境，國內相關產業轉為完全依賴美國供應，導致自主研發團隊瀕臨解散。近年來，隨著外部環境的變化，引來了資本的矚目，開始重新組織團隊開發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達國家的集合體……
實際上，在這場沒有硝煙的芯片爭奪戰中，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界翹楚；至于荷蘭的ASML，更是整個歐美國家基礎工業的集大成者。
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達國家優勢技術的集合體。
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。
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。
