光刻机是半导体制造设备中价格占比最大,也是技术含量最高最核心的设备,涉及精密光学、精密运动、高精度环境控制等多项先进技术,其设备投入相应最多,被誉为是半导体产业皇冠上的明珠,每颗芯片诞生之初,都要经过光刻技术的锻造。
中外光刻机差距巨大
光刻机被称为人类最精密复杂的机器,业界将其誉为集成电路产业皇冠上的明珠,研发的技术门槛和资金门槛非常高。也正是因此,能生产高端光刻机的厂商非常少,到最先进的5/7nm光刻机就只剩下asml,日本佳能和尼康已经基本放弃euv光刻机的研发。
目前,光刻机领域的龙头老大是荷兰asml,并已经占据了高达80%的市场份额,垄断了高端光刻机市场。asml最先进的euv光刻机售价曾高达1亿美元一台,且全球仅仅asml能够生产。intel、台积电、三星都曾经是它的股东,intel、三星的高端光刻机都是买自asml,格罗方德、联电以及中芯国际等晶圆厂的光刻机主要也是来自asml。
相比之下,国内光刻机厂商则显得寒酸,处于技术领先的上海微电子装备有限公司已量产的光刻机中性能最好的是90nm光刻机......国内晶圆厂所需的高端光刻机完全依赖进口。这不仅使国内晶圆厂要耗费巨资购买设备,对产业发展和自主技术的成长也带来很大不利影响--asml在向国内晶圆厂出售光刻机时有限制性条款。
目前,中国的光刻机技术和asml相比,至少有10年以上的差距,短时间内很难追上。
在光刻机领域,有人根据asml的技术并结合芯片制造,分为四个档次,分别是超高端,高端,中端,低档。分别对应的节点分别5/7nm工艺、7-28nm工艺、28-65nm工艺,65-90nm工艺。目前asml的产品覆盖所有档次,而nikon的产品停留在28nm这个节点,cannon和smee(上海微电子)停留在90nm这个节点。
是的,中国的最高技术是90nm,生产出来的光刻机处于低端,只能生产90nm的芯片,而在90nm之后,还有65nm,45nm,32nm,22nm,14nm,10nm,7nm,5nm。而这些节点技术,有好几个台阶要上,首先是45nm的台阶,再到22nm的台阶,再到10nm台阶,再到7nm的台阶,真的是一步一个坎,有些坎几年都未必能够更新出一代来。
所以说,从目前的这个情况来看,国产光刻机技术落后asml至少是10年以上。
设备和材料被卡住脖子
在美国对华为下重手之后,业内非常担心半导体机台设备和材料,会成为下一个被制裁的环节。
即使国内已有中微半导体、北方华创等设备供应商,但半导体机台和材料的精密和专业分工的程度,短时间内不可能达成 100% 国产化目标,尤其是 euv 光刻机,全球居然只剩下 asml 一家有能力生产。
这次asml无奈又被迫地无法如期出货euv机台给中芯,关键是在荷兰政府的出口批准上, 究竟当中的考虑为何?是碍于美国“暗中出手”,还是另有隐情?业内都在探寻。
如果asml的euv机台一直无法获得进入中国的批准和审核,这恐怕是继华为禁令之后,国内科技产业的另一波“巨浪”来袭。
如果连欧洲设备商的商业行为都受到政治干预,那未来美商、日商等设备大厂是否也会面临同样的状况。
然而,日前美国商务部长才释出中美可望在11月达成第一阶段的贸易协议,并且预计“很短期内”将发出美国企业出售零组件给华为的出口许可,看似双方关系将进入好的方向发展。
但同时,美国又不断找台积电“喝咖啡”力邀赴美设厂,而台积电的制造力挺,恰巧是华为的关键命脉。
另一方面又发生asml的关键euv机台无法进入中国的问题,这又紧系着中芯国际的高端工艺技术发展进程,这让人对于当前的局势有着雾里看花,既期待紧张关系松绑,但又怕预期落空的矛盾心情。
光刻机国产化迫在眉睫
众所周知,受到中美贸易战的影响,最近国内厂商频频被卡脖子,这也是在中兴事件之后人们有一次加深了对于国产芯片生产技术的关心与担忧。近日,中芯国际也开始砸钱从荷兰的asml购入14nm光刻机,正如我们所希望的那样,中芯国际量产14nm芯片指日可待,这个确实也是一件值得庆贺的事情。
我国要实现科技领域的崛起,要实现工业升级的大战略,必须要有过人的硬实力。这种硬实力的体现就是科技领域全方位的强盛。这种走向强盛的推力除了内部的自我鞭策,外力的主推也是一股不可忽视的力量。
回顾历史,在笔者看来我国在科技领域的重大突破大多与外部力量有关,如两弹一星的成功,军工领域的长足进步以及最近芯片领域的不断突破等。光刻机领域的发展在外部力量的倒逼之下,会引来更多的资源倾斜,该产业链的加速发展是值得期待的。