半導(dǎo)體芯片制造正悄然改變?nèi)蚩萍几窬?，而這場(chǎng)變革中有一個(gè)聲音格外引人注目。2023年10月，被譽(yù)為"光刻機(jī)之父"的林本堅(jiān)公開表示中國能用現(xiàn)有設(shè)備制造5納米芯片，引發(fā)全球科技圈震動(dòng)。美國對(duì)華實(shí)施嚴(yán)格技術(shù)封鎖，卻最終不得不承認(rèn)中國的突破。這背后究竟有什么不為人知的故事？

從IBM到臺(tái)積電

1942年出生的林本堅(jiān)，其職業(yè)生涯幾乎與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展軌跡高度重合。1965年，他從加州大學(xué)伯克利分校獲得學(xué)士學(xué)位后，繼續(xù)深耕電氣工程領(lǐng)域，于1970年拿到博士學(xué)位。畢業(yè)后，他加入了當(dāng)時(shí)正處于半導(dǎo)體技術(shù)起步階段的IBM公司，從此與光刻技術(shù)結(jié)下不解之緣。

光刻技術(shù)的核心是利用光源將電路圖案精準(zhǔn)“刻”在晶圓上，分辨率的高低直接決定了芯片的性能上限。林本堅(jiān)在IBM的22年間，主導(dǎo)了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，將光刻分辨率從1.25微米逐步優(yōu)化至0.35微米，這一過程中，他通過上千次實(shí)驗(yàn)調(diào)整光源波長與鏡頭參數(shù)，積累了大量核心數(shù)據(jù)與專利技術(shù)。

1992年，50歲的林本堅(jiān)離開IBM，創(chuàng)辦了專注于光刻技術(shù)咨詢的Linnovation Inc.公司。彼時(shí)的全球光刻機(jī)市場(chǎng)，正被日本尼康和佳能兩大巨頭壟斷，荷蘭阿斯麥（ASML）尚處于追趕梯隊(duì)。林本堅(jiān)憑借在IBM積累的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，為眾多客戶提供設(shè)備調(diào)試與參數(shù)優(yōu)化服務(wù)，幫助企業(yè)提升芯片產(chǎn)量與良率。

正是在這一時(shí)期，他開始突破傳統(tǒng)光刻技術(shù)的思維定式——傳統(tǒng)光刻以空氣為介質(zhì)，光線在傳播中易出現(xiàn)損耗，導(dǎo)致分辨率提升遇到瓶頸。林本堅(jiān)大膽提出用液體介質(zhì)替代空氣的設(shè)想，經(jīng)過上百次實(shí)驗(yàn)，他發(fā)現(xiàn)純水作為介質(zhì)能有效減少光線折射損耗，顯著提升光刻分辨率，這一發(fā)現(xiàn)為后來浸沒式光刻技術(shù)的成熟奠定了理論基礎(chǔ)。

2000年，在臺(tái)積電創(chuàng)始人張忠謀三次盛情邀請(qǐng)下，林本堅(jiān)加入臺(tái)積電擔(dān)任資深總監(jiān)。當(dāng)時(shí)的臺(tái)積電正面臨制程升級(jí)的瓶頸，70納米以下制程的研發(fā)屢屢受阻。林本堅(jiān)入職后迅速組建技術(shù)團(tuán)隊(duì)，針對(duì)曝光偏差等核心問題展開攻關(guān)。

2002年，他正式提出完整的浸沒式光刻技術(shù)方案：以純水作為光刻鏡頭與晶圓之間的介質(zhì)，結(jié)合193納米波長光源，可將光刻分辨率提升至90納米級(jí)別。這一方案被阿斯麥采納后，其研發(fā)的浸沒式光刻機(jī)迅速量產(chǎn)，臺(tái)積電成為首個(gè)應(yīng)用該技術(shù)的企業(yè)，成功實(shí)現(xiàn)90納米制程量產(chǎn)，一舉打破了日本企業(yè)在光刻機(jī)領(lǐng)域的壟斷。

此后，林本堅(jiān)又主導(dǎo)開發(fā)多重曝光技術(shù)，通過多次精準(zhǔn)曝光疊加，進(jìn)一步將制程精度推向更高水平，助力臺(tái)積電在7納米制程時(shí)代保持全球領(lǐng)先地位。

截至2015年從臺(tái)積電退休時(shí)，林本堅(jiān)已累計(jì)申請(qǐng)60多項(xiàng)核心專利，他主導(dǎo)的技術(shù)創(chuàng)新不僅讓阿斯麥崛起為全球光刻機(jī)巨頭，更推動(dòng)了整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的制程迭代速度。

張忠謀在其退休儀式上直言：“沒有林本堅(jiān)，臺(tái)積電的很多技術(shù)突破都無法實(shí)現(xiàn)。”退休后的林本堅(jiān)并未離開行業(yè)，轉(zhuǎn)而加入國立清華大學(xué)擔(dān)任教授，繼續(xù)培養(yǎng)光刻技術(shù)人才，同時(shí)通過學(xué)術(shù)研究與行業(yè)演講，持續(xù)為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供思路。

中國現(xiàn)有設(shè)備可造5nm芯片的論斷

2023年10月，林本堅(jiān)在接受彭博社專訪時(shí)拋出的一個(gè)觀點(diǎn)，引發(fā)全球半導(dǎo)體行業(yè)震動(dòng)。他明確表示，即便沒有最先進(jìn)的極紫外（EUV）光刻機(jī)，中國憑借現(xiàn)有的深紫外（DUV）浸沒式設(shè)備，通過技術(shù)優(yōu)化也能實(shí)現(xiàn)5納米芯片的制造。

這一論斷當(dāng)時(shí)遭到不少西方行業(yè)人士的質(zhì)疑，畢竟在傳統(tǒng)認(rèn)知中，5納米制程被認(rèn)為是EUV光刻機(jī)的“專屬領(lǐng)域”，而美國自2022年起便對(duì)中國實(shí)施EUV光刻機(jī)禁售政策，同時(shí)聯(lián)合荷蘭、日本限制深紫外光刻機(jī)的高端型號(hào)出口。

林本堅(jiān)的論斷并非空穴來風(fēng)，而是基于其深耕多年的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)與對(duì)中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的深入觀察。他解釋道，深紫外浸沒式光刻機(jī)通過多重曝光技術(shù)的疊加，完全可以突破物理極限：以中芯國際現(xiàn)有的阿斯麥1980Di或2050i機(jī)型為例，這類設(shè)備采用193納米波長光源，通過四層自對(duì)準(zhǔn)多重曝光技術(shù)，可將制程精度提升至5納米級(jí)別。

雖然這一過程會(huì)增加光刻步驟，導(dǎo)致芯片制造成本上升，良率可能維持在65%左右，但從技術(shù)原理上來說完全可行。林本堅(jiān)強(qiáng)調(diào)，中國的技術(shù)團(tuán)隊(duì)通過大量實(shí)驗(yàn)優(yōu)化曝光參數(shù)、改進(jìn)光刻膠材料，已經(jīng)將深紫外設(shè)備的潛力發(fā)揮到極致，這一突破背后是無數(shù)次技術(shù)迭代的積累。

林本堅(jiān)的觀點(diǎn)很快得到了實(shí)際產(chǎn)品的印證。2023年8月，華為Mate 60 Pro手機(jī)正式發(fā)布，其搭載的麒麟9000S處理器引發(fā)全球關(guān)注。專業(yè)機(jī)構(gòu)TechInsights對(duì)該芯片進(jìn)行拆解后確認(rèn)，這款處理器采用7納米制程工藝，由中芯國際代工生產(chǎn)，其性能已接近主流5納米芯片水平。更關(guān)鍵的是，拆解報(bào)告顯示，麒麟9000S正是通過深紫外浸沒式光刻機(jī)結(jié)合多重曝光技術(shù)制造而成。

美國半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室隨后進(jìn)行的獨(dú)立分析也證實(shí)了這一事實(shí)，盡管美國商務(wù)部曾試圖通過調(diào)查否定中國的技術(shù)突破，但最終不得不承認(rèn)中國已掌握7納米及以下制程的制造能力。

封鎖與突破

中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的技術(shù)突破，是在多重封鎖下實(shí)現(xiàn)的。2022年，美國出臺(tái)嚴(yán)格的出口管制措施，明確禁止向中國出口EUV光刻機(jī)，同時(shí)要求阿斯麥等企業(yè)對(duì)深紫外光刻機(jī)的高端型號(hào)實(shí)施出口限制。

在這樣的背景下，中國半導(dǎo)體企業(yè)加快了自主化進(jìn)程，從設(shè)備研發(fā)到材料生產(chǎn)展開全方位攻關(guān)。上海微電子作為中國本土光刻機(jī)研發(fā)的核心企業(yè)，其研發(fā)的28納米深紫外浸沒式光刻機(jī)雖未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用，但已在專利領(lǐng)域取得突破，2025年公告的投影物鏡相關(guān)專利，進(jìn)一步提升了設(shè)備的分辨率與穩(wěn)定性。

除了光刻機(jī)本身，中國在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈其他環(huán)節(jié)也實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵突破。激光退火設(shè)備成功中標(biāo)華虹等企業(yè)的生產(chǎn)項(xiàng)目，光刻膠、大硅片等核心材料的國產(chǎn)化率持續(xù)提升，芯片設(shè)計(jì)軟件的自主研發(fā)也取得進(jìn)展。

林本堅(jiān)在2025年4月的一次行業(yè)演講中指出，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已形成完整的工藝鏈，從芯片設(shè)計(jì)到封裝測(cè)試的自主化能力不斷增強(qiáng)，這為深紫外設(shè)備實(shí)現(xiàn)5納米制程提供了堅(jiān)實(shí)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。他特別提到，中國企業(yè)并非簡單復(fù)制西方技術(shù)路徑，而是通過材料改進(jìn)、工藝優(yōu)化等方式形成了獨(dú)特的技術(shù)體系，這種創(chuàng)新能力遠(yuǎn)比單純引進(jìn)設(shè)備更具競爭力。

美國的封鎖措施不僅未能阻止中國的技術(shù)突破，反而加速了中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)化進(jìn)程。數(shù)據(jù)顯示，2023年第三季度，中國已成為阿斯麥深紫外光刻機(jī)的最大客戶，盡管采購的多為中低端型號(hào)，但龐大的市場(chǎng)需求推動(dòng)了中國企業(yè)對(duì)設(shè)備的消化吸收與再創(chuàng)新。

行業(yè)分析機(jī)構(gòu)TrendForce在2024年發(fā)布的報(bào)告中稱，中芯國際已開始試產(chǎn)5納米芯片，預(yù)計(jì)將用于華為新一代Mate 70系列手機(jī)，而這一制程正是通過深紫外浸沒式設(shè)備結(jié)合多重曝光技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。