作者 | 馬超
出品 | CSDN
" 十年長作江頭客，檣竿又掛西風席。" 如今到了我國芯片產業的突破阻礙，浴火重生的時刻了。受美國限制令影響，臺積電上月表示 9 月 14 日后將不再對華為供貨， 8 月 14 日中芯國際也表示，將停止支持華為。
中芯國際此舉實屬無奈，雖然我們有 14nm 的制造工藝，但卻造不出 14nm 制程的光刻機。
最近有消息稱為應對美國的封鎖限制，華為啟動了意在 " 自力更生、奮發圖強 " 的制造項目 " 南泥灣 "，據稱筆記本電腦、智慧屏和 IoT 家居智能產品等受美國技術占比較低的項目，在今年底前實現 " 南泥灣 "，達到自給自足。
筆者個人認為這則消息可信度一般，因為目前筆記本電腦 90% 的以上市場份額，是由英特爾及 AMD 的 X86 架構芯片所占據，英特爾和 AMD 是美國公司，半年時間能搞定一個能取代 X86 架構的指令集，這明顯是不可能完成的任務；智慧屏的芯片 " 鴻浩 " 是臺積電給華為代工的，在芯片制造方面我們落后的較多，想在半年內建成像臺積電同樣水平的公司，有些天方夜譚。
但我們看到華為已行動起來，在芯片制造領域進行基礎科學研究。近日，華為消費者業務 CEO 余承東在中國信息化百人會 2020 年峰會上表示后悔當初沒有進入芯片制造領域，使麒麟終成 " 絕版 "，但接下來華為將全方位扎根，突破物理學、材料學的基礎研究和精密制造，突破制約創新的瓶頸。包括 EDA 的設計、材料、生產制造、工藝、設計能力、制造、封裝封測等關鍵流程，全部被華為設定進今后的目標領域之中。
" 忘記歷史就意味著背叛 "，在重啟芯片制造領域基礎研究的時點上，我們有必要回顧歷史，分析我們在芯片領域到底是怎么落后的，從而總結歷史，更好地發展未來。
令筆者欣喜的是，有熱心讀者找到了我國光刻領域的開創之作《光刻掩膜版的制造》，并找到了在我國電子工業全面轉型過程中，光刻廠改制與 EDA 重組的親歷者，筆者與他們進行了交流，雖然他們不愿意透露名字，在聽了他們的經歷之后，筆者十分震撼，所謂 " 應是天仙狂醉，亂把白云揉碎 "。如果不站在親歷者的視角，很難理解當時的歷史，接下來就帶大家聽聽他們的故事。
《光刻掩膜版的制造》背后
有不少文章都說，我國在光刻方面的落后是因為我們不重視基礎科學的研究，這種說法至少不適合光刻技術領域。在這方面我國起步并不晚，基本和美國同步，還略早于日本。在上個世紀 60 年代初，中科院立項開始研究光刻機了，在 1965 年成功推出了 65 型接觸式光刻機，這個光刻機在當時可謂國際領先，后來 1972 年武漢無線電元件三廠編寫了《光刻掩模的制造》。
在讀過這本書后，筆者才下定決定撰寫本文的，光刻與 IT 研發最大的不同點在于試錯成本相去甚遠，在 IT 的編程范式下，代碼的運行結果是可以瞬間反饋的，這極大降低 IT 研發的試錯成本；而光刻技術中很多工藝要靜置要等，沒有時間的積累根本就難以突破。
為了說清接下來的內容，筆者向大家簡要介紹下光刻技術。在一臺光刻機中激光器負責光源產生，首先是激光器發光，經過矯正、能量控制器、光束成型裝置等之后進入光掩膜臺，最終制成晶圓。
如果展開討論的話，從激光器、激光鏡頭、控制器到光掩膜版，都能單獨成文。本次筆者聯系上的光刻前輩，從事過光掩膜版制造的相關工作。所以咱們今天就重點和大家聊聊光掩膜。
光刻掩膜版（又稱光罩，英文為 Mask Reticle），簡稱掩膜版，是微納加工技術常用的光刻工藝所使用的圖形母版。由不透明的遮光薄膜在透明基板上形成掩膜圖形結構，再通過曝光過程將圖形信息轉移到產品基版上，詳見下圖，這里需要特別提到的一點是在光刻膠方面，日本廠商幾乎占據了 80% 以上的市場份額，可以說單從一個看似簡單的光掩模來看，我們下大力氣去攻堅克難的方面都有很多，遑論整個光刻機的制造了。
超微粒干版作為光刻制版用的感光版的一種，其制造工藝的相關內容，無論是在《光刻掩模的制造》，還是在前輩的親述當中都有過介紹。其底板采用性能穩定、透光率高的玻璃或塑料薄膜。感光膜由硝酸銀、鹵化鉀和介質（明膠）三種材料為主配成乳膠液，再加入吡那金醇（增感劑）、三氮吲哚唎嗪（穩定劑）、明礬（堅膜用）等構成，書中截圖如下：
有不少網友將武漢無線電元件三廠和武漢無線電三廠搞混了，甚至還有人說武漢之前根本就沒有過光刻廠。在真正了解過相關情況之后，筆者可以肯定的講，我們之前武漢的半導體技術真的很強，在前輩的指導下看過《光刻掩模的制造》之后，依舊收獲不少。
抱定隨時再去賣早點的決心，才能搞光刻
這家在上世紀 70 年代獨領風騷的武漢無線電元件三廠，在國外廠商的價格戰下節節潰敗，在 1994 年全面改制，成為了賣早點、副食品的商鋪。
據前輩回憶，當時絕大部分職工全部轉型成了商鋪售貨員，雖然有一部分職工南下廣東，應該沒有繼續從事半導體制造的相關工作。
在當時 " 造不如買，買不如租 " 的理念下，武漢無線電元件三廠成為我國半導體制造行業全面衰落的一個縮影，上世紀 90 年代初，武漢有很多半導體、無線電廠，2000 年左右這些廠幾乎全部銷聲匿跡。
當提到這段歷史時，與我溝通的前輩明確表示并不后悔，因為當時國外廠商的產品的確質優價廉，既然技不如人，那么投子認輸是坦蕩的選擇。
從當時情況看，賣早點至少發揮了一些社會價值，算是為我國科技轉型的大潮做出了一定貢獻。老人家特別強調了一點，我國半導體制造產業的歷程，與我們痛失大豆定價權，80% 依賴進口的情況基本是一致的。
未來我們該如何應對？如果繼續走市場競爭的方式，那么讓我們的光刻機廠直接和國外巨頭競爭，無異于讓未成年的孩子上擂臺與拳王較量，毫無勝算可言；而如果想繼續保留光刻技術團隊，那么我們到底有沒有這個耐心與定力，能夠容忍一個持續虧損，還消耗資源的項目長久的持續下去呢？
如果光刻項目被砍掉，正如前文所說由于光刻屬于基礎科學研究領域，相關人員很難在企業內部轉型去做 IT 研發工作的，他們是否又要去賣早點呢？To be or no to be，It ’ s a question。這是我長久以來所聽到最發人深思的問題了。
幫人攢電腦，辦 WPS 培訓班，EDA 工程師轉型
從產值角度來看，EDA 在集成電路產業鏈中占比不大，2018 年全球 EDA 行業市場規模僅為 97.04 億美元，這與動轍上萬億的半導體行業相比不算什么，但 EDA 被稱作是 " 芯片之母 "，離開了 EDA，整個芯片產業都得停擺。
EDA 也是我們的短板，Cadence、Synopsys 和 Mentor Graphics 三大美國 EDA 廠商，幾乎占據我國 90% 以上的市場份額。與光刻機情況也十分類似，我們 EDA 軟件的研發方面起步也不晚。
1978 年秋，在中央剛剛提出 " 科學技術是第一生產力 " 的時候，桂林陽朔舉辦了 " 數字系統設計自動化 " 會議，這次會議被譽為我國 "EDA 事業的開端 "，當時有 67 個單位，140 多名代表參加了會議。
據稱當時有關 EDA 的討論還只停留在學術層面，我國 EDA 元年是在 1986 年，當時為了更好推動集成電路產業，我國動員了全國 17 家單位，200 多位專家齊聚原北京集成電路設計中心，開發自主集成電路計算機輔助設計系統 " 熊貓 EDA"，7 年之后的 1993 年，" 熊貓 EDA" 正式推出。
EDA 三巨頭中的 Synopsys、Cadence 都在 1993 年入華，Mentor Graphics 在 1995 年的北京設立銷售辦公室。
當時處在襁褓中的熊貓 EDA 無法在價格戰中取得優勢，國內 EDA 產業在 1994 年至 2008 年陷入了一段相當長時間的 " 沉寂期 "。令人欣慰的是華大九天基本繼承熊貓 EDA 的相關技術，為 EDA 項目保留了火種。
為 EDA 產品寫代碼的程序員轉型去做其它 IT 項目不是什么難事，據稱當時 " 熊貓 EDA" 團隊有相當一部分都直接轉型到了華大集團，也有人辦起了電腦培訓班，或者到中關村去攢電腦，當時下海人員的收入普遍比在集成電路設計中心做 EDA 的研發要高十倍以上，所以對于轉型帶來的痛感不并算強烈。
雖然我國在 EDA 方面的火種一直沒斷，想在工業軟件方面取得突破，我們依舊有很多坑要邁，很多路要走。
臺積電、三星等廠商在開發新工藝時，基本不會考慮與國內 EDA 廠商合作，使得我國 EDA 廠商的 IP 庫不夠豐富，這就像只有 Photoshop 卻沒有濾鏡一樣，會極大地限制芯片設計師的發揮。
這方面如果想突破，就必須取得芯片方面全產業鏈的進展。想在芯片制造的全產業鏈取得進展，沒有捷徑可言，只能靠時間的積累，所以筆者擔憂光刻之問 " 美國如果放松限制，我們該如何應對 "，在這里呼吁大家給予我國芯片產業以更多信心、耐心。最后祝我國的芯片界同仁，" 步步常由逆境行，極知造物欲其成 "！
