http://tech.gmw.cn/2014-01/04/content_10016750.htm
原标题“以光为刃，镌刻中国产业的“光刻指纹”
— 我国光刻机十年创新的启示（上）
本报记者 陈 磊 贾 婧
创新驱动发展
贺荣明清楚地记得，11年前，当大部分专家、领导问他，中国自主研发光刻机有决
心吗？“有！”当时的回答并无一丝犹豫。“如今回想此事真有些后怕，那时候勇气胜
过理智。”
下决心创新，有时靠的是一种气魄，而完成创新的过程则需要更多的冷静和执著。
光阴荏苒，刻铸创新。在光刻机领域，中国几乎从零出发，经过十年砥砺，到现在
已成为世界上少数掌握高端光刻机系统设计与系统集成测试技术的国家，并成功切入IC
先进封装、新型显示等新技术产业领域。那么，在创新实践中，政府和企业究竟应该扮
演怎样的角色？光刻机重大专项实施带给我们什么启示？
艰难决策：干还是不干，怎么干？
时光回溯到11年前，上海举行的“十五”863计划科技部重大专项讨论会现场，来自
全国各科研院所的专家正为一个项目争论不休：技术方案有七八种之多，难度要跨好几
个台阶，投入以亿元计算，风险之大难以评估……
这个让大家劳神的项目就是光刻机。其实，在此之前，争论的焦点是干不干？！
每颗芯片诞生之初，都要经过光刻技术的锻造。光刻机就像个以光为刃的铸剑高手
，将硅片从一粒顽石变为智慧之脑，一闪之间，母版上复杂的电路设计图形即转化为硅
片上细微繁密的沟壑纹理。谁掌握了这种利刃，就拥有了集成电路产业发展水平的技术
掌控权。各发达国家政府一直对相关战略产业持续投入，争取战略竞争优势，在此领域
，荷兰、美国、日本早已虎踞龙盘。
早在1996年，我国意识到集成电路的重要性，部署了908工程、909工程，但对于光
刻机，却一直未敢触碰，就如一张白纸，从何落笔？随着国内集成电路产业的发展，科
技部决定将此设立为“十五”科技重大专项。
科技部副部长曹健林清楚地记得，“当时上海市加上科技部的投入，如果拿到国际
上，也许仅仅够建一个超净间”。
除了投入捉襟见肘，关键是我国从未有光刻机的实践生产经验。如何研究制定切实
可行的技术路线图？经过专家论证，国家从多条技术方案中选择了193纳米激光投影式光
刻机，10年后的结果证明，选择这条相对成熟的技术路线是正确的。
“对未来有带动性的战略产业，政府一定要有决心、耐心和恒心，不能急于求成。
决策不仅仅限于专家层面的技术论证，更是一种战略判断和眼光，需要拍板的勇气，成
败皆有可能。”上海市科委主任寿子琪说，政府需要考察的是有没有一个好的领头人带
领创新团队真心干事业，能不能围绕核心技术形成产业技术体系。
项目落户上海后，让谁牵头？这又是个尖锐的问题。国家02科技重大专项技术总师
叶甜春是当时参与这场论证的专家之一，也全程参与和见证了光刻机攻关历程。他回忆
说：“科技部的思路很明确，研发和产业化结合！一定要探索企业化的运作模式。”
此前，尚无先例。我国虽也有科研院所承担过相关项目，但仅止于实验室的理论和
技术，并未面向工业化大生产需求；之前部署都是单点研发，各单位自成体系，缺乏系
统网络的构建。因缺乏应用市场的锤炼，最终都不了了之。现在再搞光刻机，一定要以
企业为主体构建产业链和创新链。
2002年3月，上海微电子装备有限公司（以下简称“上微”）成立，贺荣明任总经理
。该公司作为一个综合集成平台承接项目，把产学研用资源汇聚起来。国家863计划中，
光刻机成为首个以企业为主导开展研究的项目。
2009年，光刻机是国家设立的16个科技重大专项之一—— “极大规模集成电路制造
装备与成套工艺专项”的核心内容。按照国家部署，上海作为光刻技术研发与设备研制
的重要基地，承担了推进实施02科技重大专项的具体工作。政府从光刻机、刻蚀机到高
端设备、高端材料、先进制造工艺等关键领域和技术进行全面布局，并建立配套的产业
化平台。
“十年来，我面临的最大困惑不是技术难题，解决它们只是时间问题。最难的是让
别人理解这个行业发展特征，技术风险，对此，企业和政府都有压力。”50出头的贺荣
明头上已布满银丝，“这种项目不是立竿见影，考验的是政府的战略眼光。政府不是锦
上添花，而是要敢啃硬骨头。”
一方面，国家根据阶段需求，以重大专项的方式支持装备整机及分系统的研发项目
，加强顶层设计和系统部署；另一方面，由企业主导提出创新需求，创新资源配置和创
新活动围绕企业目标开展。
集成创新：抢占产业生态链的高端
2002年春，在浦东张江春晓路一栋租来的3层小楼里，工号为001的贺荣明带着9位来
报到的“战友”开始了艰难的创业之路。
犹如世界上没有两片相同的叶子，同样，也没有两台一模一样的光刻机。每台光刻
机，都有自己独一无二的“光刻指纹”。贺荣明和他的战友就是要生产中国自己的光刻
机。
光刻机就像一台精密复杂的特殊照相机，是芯片制造中“定义图形”中最为重要的
一种机器。高端光刻机集精密光学、机械、控制、材料等先进科技和工程技术于一体，
是集成电路装备中技术难度最高、价格最昂贵的关键设备，被称为人类技术发展的制高
点和制造工业“皇冠上的明珠”。
“光刻机的水平决定着集成电路的发展水平，它在IC制造设备的价值链中占30%—4
0%。”上微总经理办公室主任贺跃进介绍，光刻机的主要难点聚焦在准分子光源、光学
系统和超精密运动高速工作台。
一台光刻机有上万个零部件要在电脑程序的控制下进行复杂协调的联动，其运动精
准程度的误差不得超过一根头发丝的千分之一，这无异于在头发上“绣花”！打个通俗
的比喻，就如同坐在一架超音速飞行的飞机上，拿着线头穿进另一架飞行飞机上的针孔
。
企业成立之初，贺荣明到国外谈合作，有人把他当成皮包公司，因为当时连厂房都
没有。有次，贺荣明去德国谈技术合作。对方倒是彬彬有礼，但对合作毫无兴趣。眼光
里投射出来的是：“疯了，中国人也要做光刻机？”日耳曼工程师一脸严肃地撂下一句
话：“就是给全套图纸，你们也做不出来！”
十年过去了。样机试验成功，研发项目验收，关键技术辐射的商用机型下线，实现
国内外销售，中国人一步一个脚印又一次把天方夜谭变成了现实。
奥妙何在？
在上微，没有“装配”二字，只有“集成”。对此，贺荣明颇有心得：“集成创新
，就是由我设计，然后利用全球技术为我所用，最后还由我调控。在技术基础薄弱和国
外封锁的情况下，用好的管理和组织方式，照样可以掌握复杂的技术系统。”
“光刻机是逼出来的。”寿子琪说，“从光刻机重大专项的实施，我们的体会是，
要有开放的姿态，同时要有客观认识自我的心态。” 上海当时承接此项目，既有结构转
型、创新驱动的内在动力，同时在实施过程中也秉承著开放创新和实事求是的原则。
同时，“集成”在微观层面也极具操作难度。
上微有个集成工程部，它的职责就是把关设备，把一个个小的系统集成成光刻机。
“我们既是前锋又是守门员。前锋是要把产品性能调到最佳提供给客户，守门员就是堵
住这样那样的问题。”上微集成工程部毛方林经理说，“我们面临最大的困难就是没有
任何集成的经验借鉴，只能靠经验积累和摸索。”
光刻机就好像一个人，一个个子系统就如同人体的各种器官。首先，要有总体框架
，每个“器官”大小尺寸必须系统设计，否则五花八门，大小不一，不合规范。其次，
即使各个单位制造的“器官”都符合指标要求，但一装到系统就常常出现问题，这里还
存在很多复杂因素。其中的集成经验要通过大量的工程演练才能形成。就如同人经常会
发烧生病，有先天体质原因，这就是光刻机的性能指标；也有后天因素，这就要靠“医
生”也就是集成部门去诊断，技术人员不仅要“验血检查”，还要告诉供应商真正的病
根。
比如说，今天天气和温度变了，空气压力变了，设备的对焦就不准确了。“这需要
我们仿真模拟，研究空气对哪些部件有影响”，毛方林说，“以前我们曾遇到一个问题
，百思不得其解，花费一个月才解决。任何集成都是创新，在这个过程中我们经常遇到
死胡同，往往是绝地反击，起死回生。”
从零出发，10年后，上微成为世界上继欧洲和日本3家公司之后的少数掌握了高端光
刻机的系统设计与系统集成测试技术的高科技公司。90nm光刻机产品的研制和开发还在
潜心前行。
“到现在，我们考虑的不是能否装一台光刻机，而是在于用多长时间装出来，关注
的是集成的数量和效率，关注用户的需求、可操作性和可维护性等等。”毛方林说，以
前一台先进封装光刻机设备要几年集成，后来是几个月集成，现在批量设备是一个月集
成。
“从制造型国家到创新型国家转型，就必须实现能级的跃迁，抢占产业生态链的高
端。”贺荣明说。
产业辐射：沿途下蛋与自我造血
2013年8月，在充分进行工艺测试的基础上，上微首台用于2.5代生产线的新型显示
光刻机正式上线昆山的一家企业。
光刻机之所以被称为战略产品，除了技术难度高，还在于对相关核心高端制造领域
有强大的产业辐射能力。上微就在新型显示产业开拓了一片新的疆土。
2008年底，上微敏锐地注意到，光刻机技术在OLED产业中将大有作为，决定啃下这
块硬骨头。然而，开发新型OLED TFT光刻机单打独斗不可行。通过了解，上海大学“新
型显示技术与应用集成教育部重点实验室”在新型OLED器件工艺研究方面做了很多探索
，他们希望拥有先进设备进一步提升新工艺研发水平。
于是，双方一拍即合，迅速展开联合技术攻关。2009年，200×200新型显示光刻机
的研制立为上海市科技攻关的重点项目。
2010年，SSB200/10 OLED研发光刻机生产出自主知识产权的1.6英寸OLED显示屏，将
国产光刻设备用于平板显示领域，在国内实现零的突破。
同时这唯一的国产设备，也串起了上海大学已有的工艺生产线，使之为更多的国内
企业提供OLED产线流片的工艺测试。更重要的是，在合作中，上微还收获了友谊和信任
——国内4家新型显示领域的老大，都与上微开展了合作。
在重大专项的实施过程中，还成立了产业技术联盟，加强协同创新。“由企业提出
创新目标，然后分解任务、配置资源，最后集成并修正任务。不仅体现了企业技术创新
的主体地位，更能提高企业创新的管理能力。”寿子琪说。
上微将IC制造的光刻机技术衍生到其他领域，开发了如激光封装、激光退火等设备
。公司将此类产品比喻为“类光刻机”，即将光刻技术用于其他新兴产业领域的工艺、
开发相关设备，具有极大的产业应用价值。
研制光刻机过程中有个奇特的现象，那就是企业在完成国家战略任务的同时，基于
市场需求和自身发展，通过自主创新，及时把关键技术辐射到相关领域，将阶段性成果
转化为市场应用性项目，实现企业的自我造血。大家形象地称作这一产业化的过程为“
沿途下蛋”。
除了新型显示领域，上微早在2004年开始探索先进封装光刻机的产业化发展之路。
2012年，上微的封装光刻机走进了先进封装的重镇——台湾，更引起同行业竞争者的重
视，逼着他们降低售价并效法改进设备性能。目前，上微已占据国内先进封装光刻机市
场的80%，并迫使竞争对手降低产品价格1/3，动了国际先进封装设备市场的奶酪。
贺荣明将曾经崛起的我国女排战术——“高举高打，平拉开”应用于企业战略：技
术高端切入，逼近世界水平，追高度；市场中端介入，形成产业规模，求宽度；拓展应
用领域，伴随客户成长，筑厚度。
以光刻机为抓手，部件服从整机牵引，通过产品工程牵起责任链，并围绕产业链串
联起工艺、材料、软件等创新链。这就是上微的成功之道。
以国家战略需求为导向，政府大胆决策，稳定支持，以企业为纽带，聚合产学研用
创新资源，让市场成为配置科技资源的决定性力量，让企业成为技术创新的“主角”。
这就是重大专项在光刻机研制中的创新实践。
“光刻机在国外有30多年的历史，我们抢跑用了10年，2002年我国与国际光刻机先
进水平相差20年，现在差距已大为缩小。我们渐渐找到了感觉与方法，相信我们的加速
度是越来越高的。”贺荣明有自己的中国梦，一是做出中国自己的光刻机，让全世界尊
重中国的科技；二是为中国打造优秀创新团队。现在，梦想正照进现实。
http://www.stcsm.gov.cn/jdbd/gkjjs/xwbd/332474.htm
光阴十年刻下深深的脚印
——记上海微电子装备有限公司艰辛创业路
2012年4月7日，上海微电子装备有限公司（SMEE）举行成立10周年庆典。10年前，张
江一方浅浅的鱼塘，是SMEE十几名员工出发的起点，他们不再顾盼人潮攒动的人民广场
、繁华的十里洋场南京路，十年如一日地扎根这里，为早日实现“制造中国人自己光刻
机”的梦想，筚路蓝缕、披荆斩棘。
10年后，从无到有，突破一道道技术难关，如今的SMEE，已成为世界上继欧洲和日本
3家光刻机公司之后的少数掌握高端光刻机系统设计与系统集成技术的公司，引领“中国
智造”不断走向世界。
光刻机是半导体芯片制造业中的最核心设备，在国家“十五”“十一五”“十二五
”发展规划中都被明确定义为重点制造装备，并被列入国家“02”科技重大专项。从跟
踪国际专利到不断掌握具有完全自主知识产权的高端光刻设备的总体设计技术、集成技
术和关键单元技术，形成系列完整的产品。10年来，SMEE在该领域内取得重要突破，并
在先进封装光刻机产品方面形成了系列化和量产化，在国际同类产品中处于先进水平，
并实现了光刻机海外市场的销售突破。
筚路蓝缕以启光刻
“如果10年前我知道搞光刻机有这么艰难，可能就不会坚持到今天。”头发有些花
白的总经理贺荣明玩笑间流露出创业的艰辛。
光刻机是基于光学、机械、电气控制、微环境控制等多种跨学科复杂高技术的系统
集成，而“对准”和“曝光”又是光刻工艺中最关键的工序，攻克尖端技术的过程中布
满重重挑战。微米级的瞬时传输控制技术，头发丝直径千分之一的亚微米级水平操作等
诸多高技术难点，都需要经过较长时间的研究才能解决。光刻机从样机的诞生到最终上
大生产线，要经历很多的过程，必须精确测量控制每一步工艺流程。
自主掌握高端光刻设备的总体设计技术、集成技术和关键单元技术，发展我国自主
产权的光刻设备产业，是我国微电子产业发展规划的重大战略决策。对于打造一个我国
的光刻设备高端产品技术平台，发展我国自主产权的光刻设备产业具有重要意义。为实
现“用中国人的光刻机造中国芯”的梦想，SMEE承担起振兴国家民族微电子装备产业，
实现光刻梦想的重任。
在SMEE的展览馆，一个个自主设计的部件纷至沓来，组成光刻机的顶层系统设计与
集成。其中成像系统通常由15—20个直径为200—300毫米的透镜组成，而定位系统定位
精度小于10纳米。贺荣明打个比方说，微米级的瞬时传输控制技术，犹如两架空客以10
00公里同步高速运动，在瞬间对接穿针引线。而玻璃镜面加工，犹如一个足球场的最高
与最低处高度误差不超过0.5毫米。他自豪地表示，高性能电子系统是光刻机的“神经中
枢”，一套光刻机有几百块板卡，而光刻机所有控制板卡均自主设计。
“光刻机整个系统集成全部实现自主。”过去10年间，我国在半导体产业研发点上
有了很多新突破，但在系统集成这一竞争的新战场，系统设计与集成技术成为半导体设
备供应商提升产品价值，体现差异化的核心竞争力。
SMEE坚持顶层系统设计与集成战略，严格按照系统工程的思想进行开发，掌握了拥
有自主知识产权的关键核心技术，如纳米级测量与高精对准、投影光学系统设计制造、
精密调焦调平测量、红光定位、板卡和控制板卡等。“10年前，有国外公司放言，把整
套图纸就是给你们，你们也做不出。10年后，通过光刻机的科技突破，SMEE已具备复杂
大系统过程控制与工程实现能力。”贺荣明深有感触。
10年前的SMEE，只有十几名员工在默默地坚守。打破桎梏，育人才图自强，是自主
制造中国人自己的光刻机的关键。SMEE将人才上升至战略高度，不断探寻优质高效的人
才培育机制，通过建立系统的培训机制、完善的规章制度和优秀的企业文化，努力刻就
出一支“永不磨灭的番号”。
光刻机的研发成本相当高，国际巨头仅一年的研发资金就逾5亿欧元，一般的公司
根本难以为继。光刻机专业人才的培养更需要漫长的时间，培养一名专家型光刻机工程
师国外一般要花17年时间。在摩尔定律的魔咒下，充满挑战的尖端技术、国内匮乏的人
才和研发资金、西方技术强国的垄断和限制，成为了限制国产光刻机快速发展的桎梏。
历经十载艰辛，如今的SMEE独特的“文档化”管理模式和优秀的企业文化，有效降
低了人才流失率，使团队不会因队员的改变而减弱战斗力，同时也源源不断地吸引著国
内外高素质人才的竞相到来，从最初的十几名员工，壮大到现在的800多名高素质员工，
硕士、博士学历员工比例达50%以上，囊括了一大批“千人计划”、“领军人才”、专业
工程师、高级技工。“70后”“80后”员工是人才团队的中坚力量，并涌现了一部分勤
于鉆研、乐于奉献的“90后”员工。年龄结构合理的高素质人才团队，壮大了SMEE的底
气。
先进封装光刻机是先进封装设备中技术难度最高、价格最昂贵的关键设备，全球仅
有极少数国家具备研制能力。SMEE的“70后”副总工程师周畅博士领衔的由“70后”“
80后”组成的创业团队，勇立高端科技的潮头，迎难而上，成功研制出国内首台具有自
主知识产权的先进封装用分步投影光刻机，申请专利103项，其中国家发明专利74项、国
际发明专利3项，项目荣获2010年度上海科技奖技术发明二等奖。
※ 编辑: wladimir (223.65.141.236), 03/31/2014 23:15:00
完善谋划产业化布局：逐鹿市场竞争
兵贵神速，SMEE采取一切措施抢占市场。
光刻设备价值高，设备更新换代非常快。一种新型光刻设备的市场寿命约为5年，而
其研发周期却很长。10年前，我国光刻机机型的攻关研究目标还缺乏超前性和预见性，
在产业化方面几乎没有成功的先例。在中国着手研制100nm光刻机时，技术指标还是空白
的。然而，国际上三大知名光刻机制造商ASML、Nikon、Canon分辨率为100nm的193nmAr
F准分子激光分步扫描投影光刻机却早已在市场销售。过去我们确定的光刻机攻关目标几
乎都与当时国外已经商品化的机型相同。国外已经可以批量生产的光刻机，我们要经过
约5年时间的努力才能研发成功，刚刚研制成功的光刻机已在淘汰产品之列，或至少已错
过了需求高峰期；而且此时国外同类光刻机的售价大幅下降，我们的光刻机就更无市场
竞争力可言。盲目追随失去竞争力，中国企业做国产光刻机要有更强的使命感、紧迫感
。
以极致服务，造高端产品，创卓越价值。在服务于国家“十五”“十一五”“十
二五”规划及“02”科技重大项目和上海市战略发展的形势下，SMEE融合国家、地方和
企业之力，采取“技术高端切入，逼近世界水平；市场中端介入，形成产业规模；拓展
应用领域，伴随客户成长”的发展战略，在瞄准技术高端的过程中，放大集成研发过程
中的优势效应，将已经攻克的一系列专利技术发明成果快速高效孵化，研发出衍生产品
，并进行工业化生产，在产业化的过程中，形成SMEE的中、高端产业布局。
与高等院所和客户紧密协作，采取边研发边应用的模式，把技术优势转化成产业优
势。贺荣明形象地指出：“将贵族型产品变成平民化产品，我们通过自主创新及时把阶
段性成果转化为市场应用性项目，即‘沿途下蛋’，开发出比国际光刻机设备技术超前
的产品，逐鹿市场竞争，在快速产业化方面迈出了一条新路。”
利用100nm光刻机攻关形成的技术基础，在专项支持下，根据江阴长电先进封装有
限公司的技术需求，成功开发出先进封装光刻机。2009年10月21日，SMEE自主研发并拥
有自主知识产权的第一台SSB500/10A先进封装光刻机通过用户的ATP测试，并正式签订了
首台光刻机销售合同，迈出了SMEE投影光刻机走向市场的第一步。
2010年7月6日，SMEE和用户在江阴市联合举行首台先进封装光刻机使用现场汇报
会暨SMEE与用户战略合作协议签约仪式，并与用户签署了《第二台先进封装光刻机的销
售合同和长期战略合作协议》。
在产业化过程中，将知识产权升至“战略高度”，已建立了一整套与高科技企业
相适应的知识产权管理体系与机制，自主开发了专利情报战略管理系统，把庞杂而又有
系统布局的专利变成知识产权的“核弹头”，获得了行业知识产权互为威慑与谈判的对
等能力。
目前，SMEE已申请中国专利926项，其中申请发明专利822项，授权318项，申请国
外发明专利41项，授权15项，是国家第二批企事业单位知识产权示范创建企业和上海市
专利工作和知识产权示范企业。
10年前，SMEE在国际同行面前名不见经传。10年后，SMEE的技术逼近世界先进水
平，跻身世界前四行列，在国际舞台上频频发出自己的声音，并不断赢得国际同行和合
作伙伴的重视。“成功的花儿，人们只惊羡她现时的明艳！然而当初她的芽儿，浸透了
奋斗的泪泉，洒遍了牺牲的血雨。”
一路风雨一路情。SMEE在创新的道路上戮力前行。（科技日报2012年4月7日报道
记者 王春 实习生 肖浩宇）
※ 编辑: wladimir (223.65.141.236), 03/31/2014 23:19:18