實事求是的說,二十年內(nèi)都不能!最尖端光刻機(jī)全球只荷蘭阿斯麥公司獨(dú)此一家!這家由菲利普公司獨(dú)立出來的高科技公司由十幾家知名公司共同投資,西門子、佳能、英特爾、三星、臺積電等等都是其股東,極紫外激光組件來自美國,機(jī)械行走部件來自德國西門子,造影劑來自日本佳能……,而還有一個重要條件:封裝工藝!有了光刻機(jī)只代表你擁有了達(dá)到加工精度的工具,而能不能加工出合格的產(chǎn)品,以及良品率的高低,同樣不是一朝一夕之功,我國至少還落后15-20年!正視差距才能提高,成天意淫、一葉障目只會越拉越遠(yuǎn)!
華為斷供
自從9月15日,美國的芯片禁令開始后,英特爾、AMD、韓國的三星、LG、SK海力士等,以及日本的鎧俠、索尼、東芝等芯片巨頭,開始陸續(xù)宣布對華為斷供。
雖然,英特爾和AMD后來都獲得,重新向中國提供電腦芯片的準(zhǔn)許證。可是,手機(jī)芯片一直沒得到恢復(fù),華為的手機(jī)業(yè)務(wù)可以說是直接被打趴了。
7nm工藝麒麟芯片無法生產(chǎn),華為Mate 40系列手機(jī)立馬成麒麟絕唱。
10月14日,ASML的首席財務(wù)官Roger Dassen就向中國出口光刻機(jī)的問題發(fā)表了口頭聲明。他說:“與中芯國際等中國客戶的業(yè)務(wù)往來,表示一些情況下,出口DUV(深紫外)光刻機(jī),無需美國許可。”
這是肯定的,但是目前為止,中國的光刻機(jī)和芯片離世界先進(jìn)水平還有不少差距,不過中國正在加速追趕。
一臺光刻機(jī)由上萬個部件組成,有人形容光刻機(jī)是一種集合了數(shù)學(xué)、光學(xué)、流體力學(xué)、高分子物理與化學(xué)、表面物理與化學(xué)、精密儀器、機(jī)械、自動化、軟件、圖像識別領(lǐng)域頂尖技術(shù)的產(chǎn)物。
光刻機(jī)是芯片制造的核心設(shè)備之一。
按照用途可以分為好幾種:
有用于生產(chǎn)芯片的光刻機(jī);
有用于封裝的光刻機(jī);
還有用于LED制造領(lǐng)域的投影光刻機(jī)。
用于生產(chǎn)芯片的光刻機(jī)是中國在半導(dǎo)體設(shè)備制造上最大的短板。
光刻機(jī)被稱為“人類最精密復(fù)雜的機(jī)器”,該領(lǐng)域的龍頭老大是荷蘭ASML,并已經(jīng)壟斷了高端光刻機(jī)市場。
荷蘭ASML公司EUV光刻機(jī)的價格約為1.48億歐元,折合人民幣大概11.65億元左右。而且ASML的EUV光刻機(jī)也產(chǎn)量很低,供不應(yīng)求,必然會優(yōu)先考慮自己的大客戶,如臺積電等。
數(shù)據(jù)顯示,2019年全球半導(dǎo)體芯片市場銷售額達(dá)4376億美元,其中中國市場銷售額達(dá)1942億美元,約占全球總銷售額的44%。
作為全球第一大市場,中國企業(yè)只要能拿下一半的市場份額,就足以躋身世界芯片制造大國的行列,因為目前世界芯片第一大國美國,每年的銷售額在1000億美元左右。
ASML第三季度財報顯示,ASML當(dāng)季總共銷售60部光刻系統(tǒng),凈銷售額為40億歐元(約320億人民幣),凈收入11億歐元,毛利率達(dá)到了47.5%,營收攀升至39.58億歐元,其中,中國貢獻(xiàn)了21%的份額。
芯片和內(nèi)存條一樣,都是由集成電路組成的半導(dǎo)體,而它們的主要原材料就是沙子里面的硅。
那么從沙子里面的硅到一枚芯片需要經(jīng)歷原材料提純,高溫融化,切片成為半導(dǎo)體原料,之后就是刻畫晶體管電路,放進(jìn)高溫爐里面烤形成納米級的二氧化硅膜,完事之后還要在薄膜上鋪一層感光層,為接下來最重要的光蝕雕刻做準(zhǔn)備。
這前面的工作其實都挺簡單的,光蝕雕刻才是難的,光刻機(jī)要在芯片上刻出20層的信息層,相當(dāng)于在指甲片的晶圓面積上放下整個紐約市的地圖信息,之后才是封裝、切割、測試等后續(xù)工作。
光刻機(jī)有一個外號——人類歷史上最精密最復(fù)雜的儀器。
簡單的說,一輛汽車的零部件差不多有5000件,而一臺頂級的euv光刻機(jī)零部件能達(dá)到10萬件,涉及到上游5000多個供應(yīng)商,集合了力學(xué),光學(xué)等頂尖物理技術(shù),所以說一臺光刻機(jī)的復(fù)雜程度難以想象。
現(xiàn)在最先進(jìn)的光刻機(jī)制造商只有荷蘭一家獨(dú)大企業(yè)阿斯麥,其一臺euv光刻機(jī)就值1.48億美元,這代表你有錢還買不到,真正可以說的上是得光刻機(jī)者得芯片產(chǎn)業(yè)。
2005年的時候,阿斯麥、日本佳能和尼康都在研發(fā),結(jié)果后來佳能和尼康熬不住了,沒成果又沒市場。
阿斯麥其實也熬不住想放棄,但客戶不答應(yīng),聯(lián)合又給他50億歐元的經(jīng)費(fèi)支撐,才順利生產(chǎn)了出來。
目前,我國大陸還沒有一臺這種頂級euv光刻機(jī)。
現(xiàn)有我國大陸光刻精度最高的只能做到14nm,還是買的光刻機(jī)。
不過臺積電現(xiàn)在的制造工藝能達(dá)到5nm跟7nm。
答案是:當(dāng)然
上海微電子裝備有限公司(SMEE)已經(jīng)量產(chǎn)的光刻機(jī)中,性能最好的SSA600/20工藝只能達(dá)到90nm,相當(dāng)于2004年上市的奔騰四CPU的水準(zhǔn)。
而國外的先進(jìn)水平已經(jīng)達(dá)到了7納米,正因如此,國內(nèi)晶圓廠所需的高端光刻機(jī)完全依賴進(jìn)口。
不過,國內(nèi)在芯片代工技術(shù)上,已經(jīng)開始有所突破。
10月12日,中芯國際官宣完成了FinFET N+1先進(jìn)工藝的芯片流片和測試,所有環(huán)節(jié)全部是自主國產(chǎn)。
中芯國際聯(lián)合CEO梁孟松曾在財報電話會議上披露,中芯國際N+1制程工藝與14nm制程工藝相比,性能提升20%、功耗降低57%、邏輯面積縮小63%、SoC面積減少55%。
而且N+1工藝在功率和穩(wěn)定性方面和7nm工藝非常相似,不需要EUV光刻機(jī),但在性能方面提升還不夠,所以N+1工藝是面向低功耗應(yīng)用領(lǐng)域的。
雖然現(xiàn)在這款芯片還在流片測試階段,沒進(jìn)行量產(chǎn)。
可是從長期來看,這也算是中國芯發(fā)展進(jìn)程里的一大進(jìn)步,為國產(chǎn)半導(dǎo)體生態(tài)鏈再立新功。
在追趕國際先進(jìn)水平方面,中芯國際仍有很長很長的路要走。
中國被稱為世界工廠已經(jīng)有20年時間,而中國最大的芯片制造企業(yè)中芯國際成立至今剛好也是20年。
《中國制造2025》也將EUVL列為了集成電路制造領(lǐng)域的發(fā)展重點對象,并計劃在2030年實現(xiàn)EUV光刻機(jī)的國產(chǎn)化。
隨著國家對芯片領(lǐng)域大幅度投資和持續(xù)投入,相信中國的光刻機(jī)發(fā)展也將最終進(jìn)入大規(guī)模自主生產(chǎn)的階段。
對于中國來說,一切只是時間問題。