东莞市精熙光机怎么样，中国光刻最新突破

中国战略新兴产业融媒体实习生 陈雯



世界顶尖光学产品制造商蔡司在2019/20财年上半年财报中显示，其新收订单总额达36亿欧元，即使受疫情影响，其增幅相较于2018/19财年上半年仍然增长了14%。其中，蔡司半导体制造技术部门对营收增长的贡献尤为突出。

蔡司2019/20财年上半年财报.资料来源：卡尔蔡司
蔡司是德国一家以生产摄影镜头和光学制品闻名于世的企业。看到蔡司的小蓝标，摄影爱好者都会联想到“德味”二字，这既是指德国制造的精良做工，也是指成片色彩的油润细腻。谁曾想蔡司不仅生产消费级产品，在半导体领域也成绩斐然。但其实二者密切相关，因为蔡司的核心技术都集中在镜头制造上。
正如国内领先光学产品制造企业欧菲光，不但在6月16日推出尺寸突破6毫米的超薄潜望式连续变焦模组，还在8月3日晚间发布的半年报上公布了好消息：上半年归属于其上市公司股东的净利润约为5.02亿元，同比增长达到2290.28%。
如果说德国蔡司、徕卡是精密光学仪器制造业内的骁勇老将，那么中国的欧菲光、舜宇光学等镜头制造厂商，也已成为全球光学镜头产业的生力军。从生产到研发，中国的光学镜头制造与世界顶尖企业制造的距离有多远？追赶的策略是什么？
强强联合，把握命脉
芯片制造的命脉是光刻机，光刻机制造的命脉则必须提到镜头。
全球顶级的光刻机由荷兰A**L公司制造，A**L之所以能在高端光刻机和EUV光刻机领域独步天下，是有光学领域的顶级企业卡尔蔡司，为其独家供应世界上最优秀的光刻机光学镜头组。
在2019年，蔡司的半导体制造就得益于EUV技术的推出，营收创下历史新高，同比增幅达7%。到了今年，EUV光刻系统需求强劲，蔡司半导体制造业务持续扩展，半年营收就达到了9.04亿欧元。
如果单纯从工作原理的角度来解析，光刻机的设计并不复杂。“以光为媒，刻化微纳于方寸之间”，光刻机是通过串联的光源，经过物镜补偿各种光学误差，将线路图成比例缩小后映射到硅片上，最终得到刻在硅片上的电路图。
显然，光刻机镜头的最大难度不在设计，而在于工艺的实现。镜头方面，由于在极紫外波段下光学材料已经无法折射光线，所以传统的透射式光学元件无法发挥作用，需要用到多层膜反射镜，要求的是高精度与大口径。镜片的高精度要求高质量熔炼，但熔炼中降应力、提纯度、去气泡条纹这些加工过程本身就难以控制。镜面的大口径则给量测与装配工艺以极大挑战：先装配，再加工，则加工难度大，尤其如此大口径的光学系统；先加工，再装配，则镜片测量难，装配过程哪怕只是有些许离轴偏心，对该反射式光学系统的影响都非常明显。
而蔡司提供的多层膜反射镜的加工近乎完美，用欧洲专利局的说法，如果把一个镜面的面积比作德国国土面积，那么蔡司提供的多层膜反射镜表面粗糙度可以控制在海拔1mm以内。
蔡司精湛的镜头加工技术，有其百年的工艺沉淀。1968年，蔡司开始制造电路板曝光设备所需镜头，50年间，蔡司半导体制造技术能够达到的工艺尺寸已经缩小了三个量级，并长时间为A**L提供高性能光刻光学系统。
A**L与蔡司的合作在2016年得到强化，当年的11月3日，A**L以10亿欧元现金收购卡尔蔡司**T子公司的24.9%股权，并计划将在接下来的6年内，投资约2.2亿欧元支持蔡司在光学光刻技术上的研发，约5.4亿欧元支持相关供应链，推动蔡司研发更大数值孔径的光学系统。
此番接受投资数额之大一度轰动业内，在过去的百年里，蔡司始终是由蔡司基金会百分百控股，不得不说A**L和蔡司**T的深度合作是一个突破也是业内的典范，使得双方在技术和商业上都实现了共赢。合作开启了光刻机制造的新篇章，半导体制造成为蔡司集团发展最为迅猛的事业部门。蔡司半导体作为A**L唯一的战略级合作伙伴，在研发生产EUV设备的征程上有了一往无前的动力。
同为光刻机制造商且具备镜头制造优势的日本尼康和佳能，一度能与A**L瓜分光刻机市场，形成“三分天下”的格局。但事实上，目前在半导体领域，尼康和佳能的制造主要服务于中低端市场，而A**L在技术方面早已一骑绝尘，在高端光刻机市场一家独大，完全垄断EUV光刻机的生产。
尼康、佳能这样的老牌相机厂商没能顺势占领高端制造的市场，他们在数码相机方面的表现又何呢？8月，CIPA（日本相机和成像产品协会）公布了2020年上半年相机市场数据，相比5月，6月份的整体出货量有所增加，但与2019年相比依然相差甚远，同比下降了59.2%。在CIPA公布2020年上半年相机销售数据之前，佳能、索尼先后公布了2020第一季度财报，其中索尼相机销售额降幅超过50%。

日本数码相机总体全球出货量数据图.资料来源：CIPA
不可否认的是，各家顶尖相机厂商仍然拥有超强的吸金能力，但相机市场逐年萎缩也是不争的事实。世事难料，我们也确实目睹了相机产业一代霸主柯达因为专注胶卷而彻底没落的历史。那么中国的镜头制造可否在不久的未来拨云见日？我们得从中国镜头制造的借鉴和研发过程谈起。
从仿制到自研：百年镜片钻研史
“光之人，煦若射，下者之人也高；高者之人也下。”早在战国时期，墨子就发现了光沿直线传播的规律，更对小孔成像的现象进行了阐释。古代劳动人民在光影探索方面有多少成就？看一看“晷”的发明对影子现象的经验总结就知道。只是，有关摄影的研究，中国人并没有随之付诸实践制造器材，反而令他国捷足先登。1844年，法国人儒勒·埃及尔用相机记录了中法两国代表在广州签署黄埔条约的现场，留下了最早的中国外交活动的影像。两年后，照相机被这位法国人正式引入中国，一时间，国内所使用的摄影设备尽皆舶来品。
到了1923年，德国的徕卡已经具有了规范产品标准的实力：徕卡0系列诞生的同时即确定了135相机的底片标准。95年后的2018年，在维也纳Westlicht相机拍卖会上，徕卡该系列的某台相机，在拍卖刚开始4分钟时，就以240万欧元的天价成交。正如摄影师吴钢在《影事溯源》中所言：“从相机历史的发展来看，徕卡确是一个时代的标志，也是这个时代制作技术的最高水平。”“徕卡”已粘贴上使用品与收藏品的双重标签，即使数码摄影来势汹汹，其过往的胶片相机依然在摄影家心中举足轻重。
中国的相机制造业正是从对徕卡相机的照葫芦画瓢开始。20世纪50年代，国内第一台照相机诞生于天津照相机厂。当时这部相机的设计以徕卡IIIc型为蓝本，仿制了部分零件。1956年1月15日，在创始人刘学滨先生的代领下，北京照相机厂的前身大来照相机厂成功制造出大来135旁轴相机，其设计参考的是徕卡II型相机，是中国最早的徕卡仿制机。
20世纪50年代，中国生产军用和民用光学仪器所需的光学玻璃，主要从国际市场上采购，但当时受禁运的限制，只能买到最普通的光学玻璃。为当时的急需和今后人才培养，国家兵器工业部决定在国内最大的光学兵器厂筹建光学玻璃生产车间，并由中科院仪器馆派人负责技术。
“1952年这一年中，我们正是从无到有，搭建起光学玻璃的熔制车间，”在回忆最初建设中国光学玻璃研究和开发中心时，中科院上海光学精密机械研究所的干福熹院士这么说，“在大学里我们都没有学过有关硅酸盐和玻璃技术的课程，一切都是在‘做什么，学什么’中磨练成长起来，大家意气风发，踌躇满怀。”
随着以胶片相机为载体的机械成像系统的兴起，国内光学企业凭借在机械和光学领域的持续技术积累，光学镜头制造技术水平基本实现了与日德镜头厂商的同步水平。
民用相机的制造技术我们学过来了，那像光刻机这样的高端设备我们在研发的路上走了多远？
EUV光刻机采用的是波长13.5nm的极紫外光为工作波长的投影光刻技术，作为下一代光刻技术，被行业赋予拯救摩尔定律的使命，使7nm线宽的制程可以实现。极紫外光刻光学技术代表了当前应用光学发展最高水平，作为前瞻性EUV光刻关键技术研究，项目指标要求高，技术难度大、瓶颈多，创新性高，同时国外技术封锁严重。
20世纪60年代，我国的光学科技，特别是为“两弹一星”服务的光学装备和国防光学工程的研究和开发，一直没有停顿过。90年代，中科院长春光机所就开始专注于EUV/X射线成像技术研究，形成了极紫外光学的应用技术基础。2002年，研制国内第一套EUV光刻原理装置，实现了EUV光刻的原理性贯通。国内最领先的光刻机设备厂商上海微电子可量产的光刻机处于90nm工艺制程节点，并将于2021年交付28nm制程的光刻机。
作为国内最熟悉EUV光刻的领域专家，专项光刻机工程指挥部总指挥、前科技部副部长曹健林认为，中国已初步具备光刻技术的研发能力，并向着产业化目标前进，30年前的“中国光刻梦”正在逐步变为现实。
中国企业的实力和未来
AMSL的光刻机也并非一个国家独立制造，其零部件除了德国的镜头，还包括来自瑞典的轴承、美国的光栅、法国的阀件等等，都属于各个国家的高端工艺产品。就连光刻机的组装制造也是三星和台积电协助的。
在8月26日举行的2020世界半导体大会上，台积电总经理罗镇球透露，到目前为止，台积电已经为全世界提供超过10亿颗芯片。2021年，台积电最先进的3nm工艺产品可以出现在市场上，并于2022年实现大规模量产。可见，技术开发才是产线扩张的根本。整个国产光刻机产业的发展都有待于更进一步的规划和投入。
“中国光刻梦”正逐步兑现的说法，不仅是指某项前沿技术的突破，在光学镜头领域，国内欧菲光、舜宇光学、联合光电、凤凰光学等厂商，也已成为相关市场领域重要的参与者，面向全球提供光学镜片、光学镜头等精密光学元件。
2019年欧菲光成功开发量产了4800万像素6P光学镜头，以及长焦镜头、微距镜头和超广角镜头等多性能产品，陆续进入国内主流手机厂商镜头供应链，且摄像头模组出货量位列全球第一。2020年上半年，面对复杂多变的外部环境及激烈的市场竞争，舜光学收入188.64亿元，同比增长约21.1%。
舜宇光学的主要业务有两大部分，一是摄像头模组，二是镜头业务。摄像头模组业务是一种组装业务，技术门槛低，镜头业务更有发展潜力，尤其当高端玻璃镜头被德国和日本的企业垄断市场，用于手机、安防等的塑料镜头市场则是国产厂家的天下，比如华为P系列手机镜头配件的供应商，主要就是交由舜宇光学、欧菲光、水晶光电等公司完成。
企业成立之初，舜宇制定了做国际光学“名配角”的口号，瞄准全球领先企业，快速融入国际光电产业链，以更大的气魄和更广的视野，构筑人才高地。在国际光电产业这个特定的领域，当企业的技术和实力暂时不能独占鳌头时，准确的战略定位和战略实施则不失为在夯实基础的同时，汇集联盟资源的绝佳策略。随着企业技术水平的提高和市场份额的增加，我们也能看到企业正在借东风实现实力扩张后，从被动走向主动。
8月16日，上海南京东路举办了华为P系列影像故事分享会。回顾起华为与徕卡合作的这段历程，华为消费者业务手机产品线副总裁李小龙不禁侃侃而谈。聊到与徕卡合作前的考量时，李小龙说：“徕卡相机始终聚焦于光学系统的研发，拍出的照片锐利、色彩饱和、过渡层次丰富，而徕卡相机本身也因为对每一个细节都琢磨到极致，成为专业技术的象征。”徕卡是摄影爱好者眼中的传奇，而华为手机则借其之力完成了系列产品从品质到口碑的提升。一方面，双方的深度合作打通了市场，也成就了华为P系列手机影像旗舰的地位；另一方面，华为在镜头相关芯片研发方面也已经立足于世界前列，如其所言，“开启了手机摄影新时代”。
华为手机与徕卡镜头这个组合，不难让人联想起，始于2004年，诺基亚手机与蔡司公司的合作，也是手机厂商联合相机制造商推出参数优越的镜头的营销方案。这类合作之于手机厂商而言，对品牌宣传的意义其实大于对镜头制作工艺的借鉴。还有很重要的一点是，在经济全球化的大背景下，产品的生产链早已不再囿于地域的局限，仅论华为手机摄影镜头的组件，就涵盖了中、美、日、韩等多地的合作与支持。
目前A**L在高端光刻机市场上一家独大的状况短期之内难以改变，但光刻技术的追赶和改良一步也不能停歇。光学镜头产品未来的发展前景及市场容量同下游产品市场发展趋势密切相关，未来我国光学镜头技术将朝向自动化、精细化方向发展。在半导体制造领域，国家长期的战略投入和引导至关重要。
从长光所到上海微，以及在此次“实体清单”中受制裁的欧菲光和华为，中国半导体行业的每个角色都在尽力突围，而当关键技术面临拦截，我们仍需思考如何在抵抗中牵绊对手，高端设备受制于人，民用产品市场则更不能有所退让。供应链国际化是不可阻挡的发展趋势，密切国际合作关系，在双赢互利中打造品牌优势，亦能于低谷中积蓄力量。
攻克技术难关，守住全球市场，在经济全球化的大环境下，机会留给有准备的人。
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