摩爾定律預(yù)言了芯片工藝的發(fā)展軌跡，在工藝節(jié)點保持著“勻速”發(fā)展的表象下，芯片制造所需要的光刻技術(shù)則呈現(xiàn)出了爆炸式革新。進入21世紀(jì)后，浸沒式***的出現(xiàn)打破了193nm的波長限制。而后線寬越做越小，光刻工藝復(fù)雜性再次增加，僅靠半導(dǎo)體設(shè)備上的更新，已經(jīng)滿足不了芯片制造的需求。光刻技術(shù)再次站在了需要選擇向哪里發(fā)展的路口上。

利用軟件能夠?qū)崿F(xiàn)更精準(zhǔn)的光刻。計算光刻（也被稱為OPC領(lǐng)域）作為EDA軟件的一種，從90nm節(jié)點被用于芯片制造以來，就在其中承擔(dān)了重要的角色。同時，隨著先進工藝?yán)^續(xù)向前發(fā)展，用于芯片制造的半導(dǎo)體設(shè)備研發(fā)難度不斷增加，所消耗的能源與投入的研發(fā)資金不斷攀升。在這種情況下，計算光刻的發(fā)展受到了業(yè)界的關(guān)注，成為了跨越先進工藝發(fā)展瓶頸以及后摩爾時代的關(guān)鍵技術(shù)。

發(fā)展計算光刻的重要性

芯片制造的線寬尺寸不斷微縮，光學(xué)鄰近效應(yīng)（Optical Proximity Effect）會愈發(fā)嚴(yán)重，嚴(yán)重影響曝光顯影過程的良率。因此需要對掩模版上的圖形進行修正，抵消這些誤差，使曝光后獲得的圖形滿足設(shè)計要求。計算光刻能針對性地對每一個圖形進行光學(xué)鄰近效應(yīng)修正(Optical Proximity Correction, OPC)，根據(jù)預(yù)測出的畸變大小，相應(yīng)地通過優(yōu)化掩模版形狀和尺寸，進而在晶圓上獲得高質(zhì)量的芯片版圖成像。

計算光刻已經(jīng)成為芯片制造過程中不可缺少的環(huán)節(jié)?？梢哉f沒有計算光刻，即使有了***，也造不出芯片。沒有計算光刻軟件，所有芯片制造廠商會失去將芯片設(shè)計轉(zhuǎn)化為芯片產(chǎn)品的能力。

從半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境來看，圍繞著芯片制造的半導(dǎo)體競爭正在全球范圍內(nèi)展開。計算光刻能夠大幅提高芯片制造效率，在芯片制造領(lǐng)域計算光刻已經(jīng)成為剛需。作為高端芯片制造過程中的關(guān)鍵技術(shù)，在計算光刻領(lǐng)域進行投入已經(jīng)成為了行業(yè)共識。

從技術(shù)發(fā)展的角度看，芯片線寬越來越小，各種光學(xué)效應(yīng)、系統(tǒng)誤差和工藝條件偏差等變得越來越精細。計算光刻可以通過算法建模、仿真計算、數(shù)據(jù)分析和結(jié)果優(yōu)化等手段解決半導(dǎo)體制造過程中的納米級掩模修復(fù)、芯片設(shè)計、制造缺陷檢測與矯正，是提升光刻系統(tǒng)成像性能的主要方法。隨著芯片制造過程中的問題和復(fù)雜性不斷升級，交給計算光刻的工作也越來越多，推動計算光刻技術(shù)的進步受到了行業(yè)的重視。

從市場需求的角度看，計算光刻作為EDA領(lǐng)域的一個重要分支，其市場總額在半導(dǎo)體領(lǐng)域當(dāng)前占比雖然并不高，但隨著全球各大半導(dǎo)體勢力在提高芯片制造能力方面競相角逐，市場對計算光刻技術(shù)的需求量迅猛增加。尤其是在強調(diào)本土化大背景的今天，全球半導(dǎo)體的軍備競賽將直接推動計算光刻技術(shù)在國內(nèi)的快速發(fā)展。為了搶占半導(dǎo)體制造業(yè)的技術(shù)高地，大力發(fā)展計算光刻技術(shù)以及培育相關(guān)人才對于本土半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)性健康發(fā)展至關(guān)重要。

計算光刻市場概況

今年年初，英偉達圍繞計算光刻的發(fā)展推出cuLitho加GPU的解決方案，意在從計算光刻高性能計算角度進一步提高芯片生產(chǎn)效率，引起了全行業(yè)對計算光刻的興趣，使得計算光刻這個細分領(lǐng)域受到極大關(guān)注。從市場規(guī)模上看，2022年全球計算光刻軟件市場規(guī)模約為10億美元。未來5年，該市場規(guī)模有望增長至20億美元以上。

計算光刻是通過“算法+數(shù)據(jù)”驅(qū)動的方式來實現(xiàn)工藝尋優(yōu)的自動化過程，其本質(zhì)上是芯片制造過程中的一種EDA仿真技術(shù)。因此，傳統(tǒng)EDA公司Siemens EDA（Mentor Graphics）和Synopsys等是計算光刻市場的參與者。

除EDA廠商外，全球計算光刻市場的頭部企業(yè)也有一家出身于硬件設(shè)備的公司--***巨頭ASML。最初，計算光刻是作為ASML“鐵三角”全方位光刻解決方案的一部分被行業(yè)所了解，盡管ASML持續(xù)布局其計算光刻領(lǐng)域的核心技術(shù)，但其在計算光刻領(lǐng)域的超強實力一直被***業(yè)務(wù)所掩蓋。直到計算光刻市場爆發(fā)，ASML在該領(lǐng)域的爆發(fā)力才越來越嶄露頭角。同時在軟件和硬件方面的雙線發(fā)展，不斷夯實ASML在光刻領(lǐng)域的領(lǐng)先者地位。

第一梯隊廠商對計算光刻技術(shù)的加大投入，引起了行業(yè)對這一領(lǐng)域的持續(xù)關(guān)注。近些年來，國內(nèi)也開始追趕計算光刻技術(shù)，有一部分本土廠商逐漸脫穎而出。

計算光刻的發(fā)展挑戰(zhàn)

全球計算光刻軟件市場集中程度和技術(shù)門檻都很高，國際廠商通常具有多年的技術(shù)積累，豐富的行業(yè)經(jīng)驗以及扎實的客戶基礎(chǔ)，在與客戶的合作關(guān)系和信賴度等方面都表現(xiàn)出相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。而對于國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)尤其是本土計算光刻公司來說，上述挑戰(zhàn)都需要逐一攻堅。

計算光刻作為芯片制造類的EDA工具，其開發(fā)難度高于其他類EDA軟件，屬于技術(shù)、資金、人才密集型領(lǐng)域。由于研發(fā)投產(chǎn)周期長，導(dǎo)致行業(yè)人才需求以及資金消耗成為制約行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。

從研發(fā)投入上看，計算光刻是一門資金投入大，持續(xù)時間長的生意，持續(xù)充足的研發(fā)投資不僅有機會蘊育創(chuàng)新的技術(shù)，更是企業(yè)競爭的活力源泉。但由于計算光刻市場整體規(guī)模的限制，加之國內(nèi)芯片制造能力與國際一線廠商還存在相當(dāng)差距，使得本土企業(yè)望而卻步。因此，計算光刻的國產(chǎn)化發(fā)展需要得到長期關(guān)注和政策扶持。

人才是計算光刻技術(shù)實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的原動力。國內(nèi)發(fā)展計算光刻技術(shù)，相關(guān)政策也要從計算光刻人才層面進行重點關(guān)注。計算光刻行業(yè)最需要的是軟件、芯片、物理，數(shù)學(xué)/微電子學(xué)科這幾大類中的至少兩種以上的復(fù)合型人才。比如產(chǎn)品開發(fā)崗位主要是寫軟件代碼，以C++語言最為常見，在開發(fā)中注重運行結(jié)果精確性和算法速度，需要的是精通軟件、物理，數(shù)學(xué)/微電子的人才；產(chǎn)品開發(fā)出來后，需要了解芯片設(shè)計和制造的人才作為應(yīng)用工程師，將軟件解決方案推廣給芯片制造商。合格乃至優(yōu)秀的計算光刻行業(yè)人才在全球范圍內(nèi)均較為稀缺。雖然最近幾年行業(yè)加大了計算光刻人才的培養(yǎng)力度，也有不少校企合作項目，但計算光刻人才面臨需求量大，專業(yè)人才少，培養(yǎng)周期長等難題，人才緊缺將會是一個長期的挑戰(zhàn)。

如何推進計算光刻發(fā)展

國內(nèi)在計算光刻領(lǐng)域的發(fā)展尚處于起步階段，理性推動計算光刻產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展尤為重要。

一、抓住中國市場機會。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)是國之重器，中國本土市場對芯片的需求量巨大，而且政府對芯片制造領(lǐng)域的投資還會持續(xù)放大，種種因素都會帶動計算光刻市場的快速增長。對于領(lǐng)先的外企來說，中國市場蘊藏?zé)o限的發(fā)展?jié)摿?，有效制定更加因地制宜的市場策略是自身持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)；而對于國內(nèi)企業(yè)來說，國產(chǎn)化替代將會成為一個重要機遇，夯實自身的技術(shù)研發(fā)和積累，與制造企業(yè)深度合作，完善產(chǎn)業(yè)鏈路等等，都將成為企業(yè)快速發(fā)展的基石。

二、理性推動計算光刻市場的發(fā)展。過度資本化會擾亂計算光刻市場的正常發(fā)展，計算光刻沒有辦法速成，需要長期的技術(shù)積累和沉淀，拿出時間成本和真金白銀，扎馬步練內(nèi)功，才能讓企業(yè)具備長期競爭力。

三、大力度持續(xù)性地培養(yǎng)本土專業(yè)人才。計算光刻的軟件應(yīng)用需要與工程實現(xiàn)緊密結(jié)合，人才端必須靠近應(yīng)用端，在地培養(yǎng)專業(yè)人才可以服務(wù)于本土芯片制造業(yè)的發(fā)展，進而從實踐中推動計算光刻技術(shù)在中國的深耕。以ASML重視計算光刻人才的培養(yǎng)為例，自2004年在中國成立計算光刻研發(fā)中心后，該研發(fā)中心已成為ASML在亞洲最大的專業(yè)軟件研發(fā)基地，其主導(dǎo)并參與公司全球先進計算光刻產(chǎn)品的研究與開發(fā)。經(jīng)過二十年的發(fā)展，ASML所培養(yǎng)的計算光刻專才已經(jīng)成為其在華業(yè)務(wù)長期穩(wěn)定發(fā)展的重要基石。

四、聯(lián)合上下游，突破生態(tài)壁壘。計算光刻作為制造類EDA的一種，有著很強的生態(tài)壁壘。僅靠一家EDA公司解決不了所有問題，需要打通上下游關(guān)鍵環(huán)節(jié)，與芯片制造廠商一起去建立生態(tài)，解決實際的應(yīng)用問題。

結(jié)語

工藝演進出現(xiàn)瓶頸，新技術(shù)的迸發(fā)更容易引起行業(yè)的關(guān)注。在芯片制造硬件設(shè)備成本高居不下的情況下，軟件將會成為工藝進步的新突破口。計算光刻作為推動芯片制造發(fā)展的一條“新賽道”，必將引起國內(nèi)產(chǎn)業(yè)的極大關(guān)注。