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中国芯片行业最大痛点:光刻机!
http://www.tyn99.cn 2020-06-15 15:38:47 百家号

芯片的发明是人类进入信息化时代的标志,随着中美贸易战的不断升级,有关芯片的问题屡屡出现在大众视野,而半导体芯片的战略地位也在不断提升。回顾半个世纪半导体产业发展的历程,经历了两次产业转移。第一次产业转移发生在上世纪70年代,日本以DRAM为切入点,在美国技术的支持下实现了空前性的技术突破,索尼、松下和东芝等知名企业开始走进历史舞台。第二次产业升级发生在上世纪80年代之初,同样是在美国的扶持下,韩国、台湾凭借他们早期大量的资金投入高素质、低成本的人才,成就了如今的三星、台积电等巨头企业。

我们从以上不难发现,这两次产业转移的背后都有着与美国的博弈,而博弈的同时也会催生出一批新的行业巨头。从索尼、松下、东芝到三星和台积电,毫不夸张地说,在即将到来的第三次产业转移中,掌握芯片者就能掌握未来的财富之源,同时拥有国际上更多的话语权。

2010年起,全球半导体产业已逐步向中国转移;而我国自2014年启动芯片行业的“大基金”项目以来,也越来越重视半导体产业的发展,中国大陆集成电路半导体行业正在逐步崛起;同时受到老美对我国芯片制裁的影响,未来两年将是中国半导体芯片发展的黄金期。

近期美国不断升级对我国半导体芯片产业的封锁力度,国内一批企业被列入了所谓的实体名单。中芯国际向ASML订购的EUV光刻机本应在2019年上半年交付使用,却一直被美国干扰,至今尚未得到荷兰政府的许可。近日华为又遭受美国对芯片供应链的重度打压,可以说未来两年,是国产半导体芯片生死存亡的关头;有两种可能,或置之死地而后生,或在各种制裁下一蹶不振,中国高端科技产品也将备受牵制,后果堪忧。

我们知道,光刻机是芯片制造过程中最重要的环节之一,占了总成本的三分之一,也是我们当下最需要克服的尖端技术。光刻机被称为工业的真正命脉,而荷兰阿斯麦的EUV光刻机则是命脉的真正主宰。

要想深入了解光刻机,必须要了解一下芯片制造的全过程。从外界各渠道获取的信息,我们知道芯片制造是一个极为复杂的过程,涉及到多个学科的最尖端知识技术。

第一,首先是芯片设计,设计公司如高通、博通、英伟达、海思,联发科等IC设计公司。他们会根据设计电路图设计,然后送到芯片加工制造公司。其中的流程为:规格制定→硬件描述→模拟→合成→电路模拟→布局绕线→光罩制作,整个过程要进行不断的修正,反复的调试测试。在2019年,海思终于超过了英伟达,成为了世界上第三大IC设计公司。然而海思只是一家芯片设计公司,并不涉及芯片的加工制造环节。

第二,晶圆制造,芯片设计公司将会把制成的光罩送到诸如台积电、三星及中芯国际等晶圆片制造公司,也就是大家口中的“芯片代工厂”。晶圆片厂通过光罩将电路图转移到晶圆上,大概的流程为:洗净→成膜→涂布→曝光→显影→蚀刻→剥离;在这个环节更具体的流程极为复杂,暂不做赘述。

第三,封测,封装检测,芯片制作完成,交付使用。大概流程为:背面减薄→晶圆切割→贴片→芯片互联→成型→电镀→切筋成型→出厂测试。而后再交付设备厂商,如苹果,小米,华为,vivo等厂商以实现芯片的最终价值。

目前我们芯片制造过程中存在最大两大欠缺,一是光刻机,二是材料。芯片材料目前主要由日本掌控,而作为半导体芯片生产环节最昂贵最复杂的核心设备——光刻机也只有日本和荷兰两国掌控。光刻机设备光源包括i线、KrF、ArF以及EUV,EUV之外的这两种光刻机是目前使用最广泛的一代光刻机。

前段时间中芯国际向阿斯麦购买的DUV光刻机,就是一台ArF光源设备的光刻机。并且有消息表明年底中芯国际将实现7nm芯片的小规模量产,这与台积电生产的第一代7nm光刻机已经很接近。但是DUV生产7nm芯片已实属不易,最高极限是5nm;并且据说三星台积电已经在研发3nm甚至更高工艺的光刻机;所以若中芯国际向阿斯麦订购的EUV光刻机如果迟迟无法交付使用,在中芯国际能量产7nm芯片的前提下,我们的窗口期也只有三年,最多五年时间。中芯国际7nm芯片能否顺利量产,直接影响到未来几年我们的手机厂商等设备厂商能否顺利发展。

上世纪80年代的光刻机技术,其实主要由美国掌控。而后来日本尼康靠着极大的资金投入终于有了很大的突破,直到2000年时候,尼康甚至达到了市场份额的百分之五十,这让一度日本看到了新的希望。然而,日本的崛起让老美无法容忍,在更早些的时候就开始打压并更换扶持对象,而本身不太长于技术阿斯麦公司在合适的时机下成功拉拢到当时的世界顶级的微影专家林本坚并委以重任,而后在04年又同台积电合作,共同研发出世界上第一台浸润式微影机,自此,阿斯麦开始全面碾压尼康,真正走上历史舞台。

长于沟通协调的阿斯麦,在多年来和多个多家多个势力集团的斡旋下,股权分配也是极为复杂,这也决定了阿斯麦光刻机的生产与出口已不仅仅是简单的商业利益问题;不过多方的利益捆绑也决定了其有着飞速发展的最大可能,这也让阿斯麦渐渐奠定了光刻机的霸主地位。

如果我们能够顺利买到阿斯麦的EUV光刻机,至少能够保证我们十年半导体产业及相关产业的发展。然而最近,随着老美对我们制裁的频频升级,估计短时间内我们拿到这台EUV的可能性是越来越小,这无疑对中国企业尤其是华为手机业务的发展有着极为不利的影响。

不过,中国向来有着愈挫愈勇的优秀传统,越是打压,越是有利于我们自主科技的发展!我国庞大的半导体芯片设备需求的市场,也决定了中国将是半导体产业转移的最大重心。

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