拒绝过分神化，中国四十年前就能造出光刻机了
近两年 ， 关于国内综合实力提升的新闻信息非常多 ， 包括什么各种关于国家变强的记录片 ， 现在中国变强大是不可改变的事实 ， 用来激起国人的民族自豪感和让年轻一代人能够爱国 ， 这确实是一件好事 。 但是任何时刻总会有不和谐的声音出现 ， 有像什么国内在1980年就能造出顶尖的光刻机 ， 当时全球第二 ， 因为没坚持 ， 所以没落了等一系列过分神化的谣言 ，70年代末国家派了无数的考察团出国去看 ， 回来都是摇头叹气 ， 人家一家工厂一个月生产的集成电路 ， 抵得上我们全国60多家工厂全年的产量 ， 这还怎么追啊！1972年 ， 中国就编过《光刻掩膜版的制造》一书 ， 充分证明中国在当时是有光刻机的 ， 和日本差不多同时起步 ， 到1980年已经接近国际主流水平……这就应了一句话 ， 叫作“开局一张图 ， 过程全靠编” 。光刻机这事情太火 ， 而技术又非常复杂 ， 广大吃瓜群众懒得去了解细节 ， 所以就给骗子留下了充分的空间 。 要揭穿这个谎言 ， 还得从光刻的原理说起 。光刻原理与工艺光刻机是个很高大上的东西 ， 但光刻的原理其实简单得一塌糊涂 。 且看下图：
刘多勤.光刻技术及其战略选择[J].电子工业 专用设备,1993(01):1-8+24.制作芯片的过程 ， 就是先在硅片上刻出线条 ， 然后在线条里倒进铁水（……呃 ， 其实是离子注入） ， 这样就能够形成一个电路 ， 再封装就可以用了 。在硅片上刻出线条的过程 ， 大致包括：（1）画出线路图；（2）把线路图制作成掩膜 ， 其实就相当于照相的底片；（3）把底片投射到涂了光刻胶的芯片上 ， 就像洗照片一样；（4）按照光刻胶上的图案进行刻蚀 。光刻就是上述的第三个阶段 。光刻的技术 ， 简单说就是两种：接触式光刻 ， 投影式光刻 。 （复杂的分类方法包括接近式光刻、分步重复光刻、电子束光刻、X射线光刻、离子束光刻等等 。 后三种属于非光学光刻 ， 和现在我们说的光刻不是一码事 。 这个分类其实是乱的 ， 在此不细说 。 ）所谓接触式光刻 ， 就是把掩膜（也就是底片）直接放在硅片上 ， 然后用光照射；因为掩膜和硅片直接接触会造成磨损 ， 所以有时候会把掩膜拿高一点 ， 离开硅片0.1微米 ， 这样就叫接近式光刻 。 因为掩膜和硅片有了距离 ， 光线会出现散射 ， 所以接近式光刻的效果会差一些 ， 好处就是能够保护掩膜 。接触式光刻的技术非常简单 ， 是直接从照相洗印技术发展过来的 ， 大约在1960年之前就已经得到应用了 。所谓投影式光刻 ， 是在掩膜和硅片之间加了一个透镜 。 光穿过掩膜 ， 通过透镜投射到硅片上 。 这种方法的好处一是避免了掩膜与硅片的接触 ， 二是可以实现缩印的效果 ， 而后一点才是最重要的 。
投影式光刻接触式光刻中 ， 掩膜和硅片上的图形是同样大小的 ， 所以掩膜的分辨率决定了硅片的分辨率 ， 而掩膜的分辨率很难提高 ， 达到1微米已经是极限 ， 这就决定了硅片的分辨率无法进一步提高 。投影式光刻克服了这个问题 ， 1微米分辨率的光线通过透镜可以缩小到几十甚至几纳米 ， 这样就可以在不提高掩膜精度的条件下 ， 提高硅片的分辨率 ， 实现从微米级向纳米级的提升 。看完国际光刻机历史 ， 再回过头来看国内中国的光刻机历史这里就要回到开头了 ， 中国到底什么时候开始拥有光刻机的 。中国利用光刻技术制造集成电路芯片的时间 ， 大致应当是在1965年前后 。 我查到的最早的光刻机是1445所在1974年开始研制 ， 至1977年研制成功的GK-3型半自动光刻机（吴先升.φ75毫米圆片半自动光刻机[J].半导体设备,1979(04):24-28.） ， 这是一台接触式光刻机 。
GK-3光刻机（刘仲华.GK—3型半自动光刻机工作原理及性能分析[J].半导体设备,1978(03)那么问题来了 ， 在此之前 ， 我们到底有没有光刻机呢？事实上 ， 这个问题并不重要……原因在于 ， 至少到1980年初 ， 中国的光刻工艺依然是接触式光刻 ， 也就是把掩膜直接贴到硅片上 ， 再用灯光照射 。 这项工艺中最难的是掩膜的制造 ， 要在底片上刻出1微米分辨率的线条（照相制版国内调查小结[J].半导体技术,1976(03):1-17. ） 。 只要这个问题解决了 ， 光照并不是太困难的事情 。所以 ， 在的70年代的文献中 ， 介绍掩膜制造的反而是更多的 ， 其次就是光刻胶的制造 ， 光刻工艺反而很简单 。 典型的文献有上面引用的《照相制版国内调查小结》 ， 有条件下载的同学找来看看 ， 干货挺多的 。1978年 ， 1445所在GK-3的基础上开发了GK-4 ， 把加工圆片直径从50毫米提高到75毫米 ， 自动化程度有所提高 ， 但同样是接触式光刻机 。同期 ， 中科院半导体所开始研制JK-1型半自动接近式光刻机 ， 于1981年研制成功两台样机 。 （姜文汉,邬纪泽.JK-1型半自动接近式光刻机研制报告[J].光学工程,1981(05):3-16.）看看当时的科研工作者是如何说的：
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