为什么中国造不出光刻机,为什么唱衰中国光刻机制造,十年都造不出来的评论少了?

光刻机中国一直都在制造,中国早在上世纪70年代就开始研制光刻机,比很多国家都早为什么中国造不出光刻机。

但是,现实是中国独立研制的光刻机现在最多只能达到90nm的精度,相对于国际上5nm的先进水平,差距可以说至少有二三十年。

中国现在有公司提供20nm左右精度的光刻机,那是用了人家的二手设备来翻新的,这的确算是一条好的路径,但说不上是独立自主的道路。

一项高端技术的突破,往往意味着有无数的底层基础技术的突破,就好像一个“金字塔”。基础没修好,只修塔尖,那是“空中楼阁”,不可能实现。而要突破无数个底层基础技术,甚至牵涉到你、我、他人才输送(所以别总是埋怨“科学家”,大家都有责任),数十年时间都未必实现得了,特别是路子走得不对的话,永远突破不了也不奇怪,想想我们数千年的历史,突破了多少基础技术?清朝的独立自主技术比两千年前的秦国多多少?

光刻机是人类高端科技的集合体,现在ASML公司的高端光刻机一台售价高达5亿美元左右,可见成本之高。对于我们,如果当中成千上万的组件都要独立研发,由于产量少分摊多,光分摊研发成本恐怕就远不止这个数。而每一个组件可能又是又成千上万的更小组件构成,小组件又由更小零件构成……追究下去最后还是落到了基础材料、人才、资金和技术积累上,这就是“金字塔”的基础。这要全社会的人力、财力、时间还要加上有效率的机制配合才行,根本急不来。而且,芯片厂的实力也是个制约,台积电、三星新一代制程的工厂投资,起步就是250亿美元,我们从90nm过渡到5nm,这中间跨越七八代,得多少投资啊!而且我们还面临很多现实的问题:专利壁垒、有钱买不到技术和设备、开发出来了人家就会低价竞争。

虽说差距甚大,但我们也不必气馁。受限于“量子效应”,光刻机的发展就快到天花板了:原子的直径也就0.5nm左右,芯片的线路再小,就变成不连贯(一份份的量子)的了,“量子”本身存在漂移和不确定性,都会是芯片的发展瓶颈(新一代投资大增、失败几率也大增主要也是这个原因)。

前面止步不前,只要我们认清差距,奋起直追,还是有希望赶上的。芯片这种科技,要的是实干,容不得半点虚假,整天大吹大擂,蒙蔽自己,只会浪费时间。

2002年SMEE成立,是中国政府为了填补光刻机空白而立项。上海微电子装备公司总经理贺荣明去德国考察时,有工程师告诉他:“给你们全套图纸,也做不出来。”贺荣明几年后理解了这句话。

为什么中国造不出光刻机,为什么唱衰中国光刻机制造,十年都造不出来的评论少了?

光刻机,被称为现代光学工业之花,其制造难度之大,全世界只有少数几家公司能够制造。用于生产芯片的光刻机是中国在半导体设备制造上最大的短板,国内晶圆厂所需的高端光刻机完全依赖进口。

为什么中国造不出光刻机,为什么唱衰中国光刻机制造,十年都造不出来的评论少了?

随着美国制裁华为事件,光刻机走进我们的视野,别的不多说,下面简单说个逻辑,相信大家就都能明白了。荷兰ASML公司是为台积电提供光刻机的垄断供货厂商,中芯国际想买ASML公司的光刻机却买不到,台积电与中芯国际为合作竞争对手关系,而最后它们均为华为供货。

曾经有业内人士称,毫不夸张地说,光刻机的制造难度甚至不亚于原子弹。

光刻机有多难造?全世界可以制造光刻机的厂商寥寥可数。其中,荷兰ASML公司是全球最顶尖实力最强的光刻机制造厂商,也是目前全球唯一可以制造EUV光刻机的厂商。此外,日本也有两家光刻机厂商:尼康、佳能,但是已经无法和ASML相提并论,曾经的辉煌已经日落西山,ASML垄断了全球高端光刻机的市场。

荷兰ASML为什么可以做到世界第一?事实上,在2007年以前ASML并不是行业的龙头,那时候日本的尼康、佳能纵横全球市场,所向披靡,但是2007年之后ASML接受了台积电193nm光源的浸没式系统的方案,随后ASML一举击败尼康、佳能,成为全球光刻机的霸主。

由于ASML公司处于行业的垄断地位,所以一台EUV光刻机的价格非常昂贵。据悉,目前一台ASML制造光刻机售价高达1.2亿美元,折合人民币近10亿元。光刻机被誉为“现代光学工业之花”,价格贵主要还是因为光刻机制造流程极其复杂,需要5万个零配件。曾经有业内人士称,毫不夸张地说,光刻机的制造难度甚至不亚于原子弹。

那么,谁买走了荷兰ASML公司的顶尖光刻机?据统计,2019年ASML公司共生产了26台极紫外线(EUV)光刻机,其中有一半卖给了台积电,剩余一半卖给了英特尔、三星等客户。为什么会有一半以上卖给了台积电?要知道,ASML的厉害之处在于和客户实现利益捆绑,台积电、三星、英特尔不仅是ASML的客户,还是股东,所以股东拥有优先提货权。

事实上,我国的中芯国际也曾在2018年向ASML订购了一台1.2亿美元的光刻机,但是由于种种原因,至今也没有到货的消息。所以,作为中国最先进的芯片代工厂,目前只能实现14nm芯片的量产,7nm及以下工艺制程的芯片目前还无法实现生产,和台积电之间的差距也在逐渐扩大。

要知道,荷兰ASML公司的光刻机并不是荷兰一国的技术,而是使用了全世界各领域的尖端技术。一台光刻机需要5万个零配件,而大部分零配件都需要从国外进口,比如美国的光源设备和技术,德国蔡司的镜头组件,以及日本生产的部分零配件,这些零配件都是向ASML提供的,而我们是买不到这些零配件的。

所以,目前国产光刻机的最大问题在于很多零配件无法实现制造,依然被国外技术垄断。作为中国大陆唯一的光刻机制造厂商,上海微电子(SMEE)目前可以制造90nm光刻机,和ASML的7nm光刻机相比显然还有很大差距。上海微电子成立于2002年,我们的光刻机研发起步晚了至少20年,现在追赶还来得及。

目前全球只有一家企业在光刻机市场上占据了80%的份额,就是处于荷兰的ASML,旗下所研发的EUV光刻机曾售价高达1亿美元一台,而且还不一定有货。皆因每台光刻机的装配大约需要50000个零件左右。国际上著名的芯片制造商如Intel、台积电、三星都是它名下的股东。2020年一季度ASML公司获得了73台光刻机订单,订单量大涨,其中有11台属于EUV光刻机,订单金额达到15亿欧元,一台EUV光刻机售价为1.36亿欧元,ASML的光刻机又涨价了,其中一半还是卖给了台积电!时不我待,我国要加快研发进度,加大科研资金投入力度,我们拥有市场、资金和人才,还有外部环境的倒逼,中国半导体今后将进入快速发展通道

2022-06-09

2022-06-09