在人类迈入高 科技 时代之后,芯片这个小小的元件地位水涨船高,小到一部手机,大到一个机器人,都需要芯片的支持才能正常工作,芯片水平的强弱直接影响着 科技 产业的兴衰。
这种元件虽然体积小,但内部结构复杂多变,其制作工艺、芯片设计都蕴含着极高的 科技 水准,没有系统的学习过这一领域的专业知识,想要涉足几乎不可能。除此之外想要制造出芯片,还有一个绕不过的难题,那就是光刻机。新来的朋友们记得点个关注,方便浏览往期视频和文章,又可接收*消息。
一、拜登限制荷兰向中国出口光刻机
光刻机是制造芯片的核心装备,它采用的技术类似于照片冲印,能够把模板上的精细图形通过光线的曝光印制到硅片上。虽然看起来光刻机的技术并不复杂,但因为性质特殊,对精度要求极高,其中所蕴含的 科技 水平之高,在世界范围内也仅有数家公司能够制造。
光刻机分为两种,分别是DUV光刻机和EUV光刻机。其中DUV代表着深紫外线,而EUV代表着极深紫外线,虽然仅有一字之差,但EUV光刻机在精度方面几乎碾压DUV光刻机.而光刻机精度越高,能够生产出的芯片纳米尺寸也就更小,功能也就更加强大。目前来说,世界上小于5纳米的芯片晶圆,只能通过EUV光刻机生产。
一台EUV光刻机,单单是组成零件便达到10万多颗,其中极紫外线光源生产自美国,机械部分来源于工作一丝不苟的德国,核心轴承产自瑞典,所用到的光学设备主要由日本提供,生产所用的阀门来自法国,而核心技术则掌握在荷兰的阿麦斯公司手中。
从中不难看出一台光刻机,集结了众多国家的最* 科技 .而它在价格方面也十分昂贵,通常在3,000万美元至5亿美元不等。并且,目前来说,世界上只有荷兰的阿麦斯公司可以制造EUV光刻机。
不过虽然光刻机具有极高的技术含量,但其本质也仅仅是一件商品,并不能同时拥有价值与使用价值,作为商品,被用来交易便是他的宿命。早在2018年4月,我国的中芯国际便向该公司下单了一台EUV光刻机,这台光刻机最终的成交价格已经达到1.2亿美元。但巧合的是,就在阿麦斯公司已经将这台光刻机组装完毕,马上就可以交货的关键时期,工厂内却突发火灾,至今原因不明。
不过在2021年7月18日,美国总统拜登对外宣称出于美国的国家安全考虑,要求荷兰限制向中国出售光刻机。抛开其他方面不谈,单单限制商品的流通这一点,便不符合人类 社会 发展的规律,属于倒行逆施的行为。但是,在美国下达禁令之后,荷兰迫于国际压力,不得已之下,扣留了对中国的出口许可。
这样的举动,无疑会让中国与荷兰的外交关系陷入较为紧张的局面,但是,透过现象看本质,此件事情主要还是因为这段时间中国在多领域,尤其是武器领域发展迅速,使得美国拥有了危机感,不得已之下,他们只能通过极端手段遏制打压中国 科技 产业,而荷兰只是受了胁迫而已,这件事情不会对中国与荷兰的关系产生较大影响。
早在特朗普当政时期,为了阻碍中国在高 科技 领域的进一步发展,便开始限制对中国的技术出口,我们所熟知的华为公司正是遇到了核心技术卡脖子的问题,才导致如今陷入无芯可用的尴尬局面。实际上以华为内部的研发团队,完全能够满足芯片的设计要求,但是设计出芯片之后,华为公司却没有与之相匹配的能力将其制造出来,这一问题归根结底,还是光刻机闹得。
二、好消息频出,国产光刻机核心问题有望解决
在拜登政府上台之后,一改特朗普执政时期的作风,在伊核问题、退群问题上,都和特朗普的执政方针完全不同,但令人没有想到的是,对于中国 科技 方面,拜登却选择了支持特朗普的政策,持续对我国相关企业进行打压。
在拜登入主白宫还不到一个月的时候,他便派出了国家安全顾问杰克沙利文前往荷兰进行交涉,其目的就是为了限制阿麦斯和中国的合作。除了正常的外交谈判之外,美国方面甚至对荷兰进行威胁,声称如果美国不给阿迈斯提供制造光刻机的零件,整个阿麦斯公司的设备就无法运转。除此之外,拜登甚至还想要控制比利时微电子研究中心,以此来阻止中国的发展,好在他的目的没有达成,不然实在的局面必定会更加紧张。
但是对于美国的所作所为,阿麦斯的首席执行官温宁克却做出预言,他表示出口管制固然在短期内会限制中国的发展,但从长远角度出发必定会起到反作用。
自强不息,一直是中华民族最宝贵的特质之一。在建国初期,我们一穷二白,面对西方的技术封锁,中华民族在 探索 之中砥砺前行,在原子弹、核潜艇、卫星等方面,中国比西方世界慢了不知道多少年,但我们却用自己的努力与汗水将这个是差距一点一点的缩短,甚至完成反超,这种力量与信念足以令世界人民震惊!如今我国在光刻机领域遭受的困境与当年如出一辙,先辈们能做到的事,今天的中国人同样能够做到。
从经济学角度出发,市场决定生产,中国拥有14亿人口,毫无疑问中国是全球*的芯片应用市场,中国每年进口芯片的花费高达数千亿元,芯片行业的蓬勃发展,也代表着中国的光刻机市场,同样拥有广大的前景。虽说阿斯麦在光刻机领域的地位堪比垄断,失去了中国市场对阿麦斯来说也是一个巨大的打击。
并且严格意义上来说,中国早就已经突破了光刻机技术,只是现阶段我国研制的光刻机技术仅仅只达到了中高端水平,面对DUV及以下级别的光刻机我国具有一定的生产能力,但是在高精度光刻机领域,我国依旧是一片空白。不过,如今我国的*学府,清华大学正在深入研究EUV光源问题,研究出的SSMB光源的潜在应用之一,便是作为为EUV光刻机的光源,一旦这一展望能够实现,便意味着我国有望解决自主研发光刻机之中最核心的光源问题。
除了在核心问题上取得突破外,这段时间国产光刻机制造领域更是好消息频出。前段时间上海微电子装备有限公司对外宣称,预计在2021年底或2022年初实现28纳米精度的光刻机的量产。在国际方面,中国也着眼于国际光刻机制造领域,在力争跟紧国际研究的同时,研究面向后摩尔时代的集成电路的颠覆性技术,简单的来说就是在现有技术的基础上着眼于未来,走出一条属于中国人自己的道路,力争弯道超车。
三、五年内国产光刻机产业有望发展成型
早在美国对中国实行技术封锁之时,便有专家进行预测,中国在5年内便能实现光刻机核心技术国产化,这预测如今看来,虽然有些难度,但也并非完全不可能实现。总的来看中国拥有全球*的市场,在核心技术方面也不断取得突破,在5年内实现最顶端的光刻机技术完全国产化可能并不现实,但如果只是中高端机型实现大规模量产,这一点并不难做到。
我国在《中国制造2025》中明确要求,在2025年之前,我国必须完成20~14纳米工艺设备国产化率达到30%的目标,并实现沉浸式光刻机国产化。从这份计划中不难看出,中国已经加大了在光刻机领域的研发。而中国人一向言出必行,只要下达计划,完成只是时间问题。
目前来说,在工业领域用处*的光刻机主要体现在10~50纳米,其中40~50纳米级别的芯片,在市场中占据的份额更是十分惊人,虽然在精密元件之中,需要用到10纳米以下精度的光刻机,但毕竟是少数。以目前的需求来看,我国在5年内满足国产光刻机的大部分需求并不成问题。
但只有彻底攻克核心技术,才能实现我国在手机芯片等领域不在受制于人的局面,这一局面一旦形成便代表着我国彻底打破了用芯难的魔咒,届时中国的核心 科技 产业必将能够更上一层楼。
半导体产业最关键的一环并非设计芯片,而是制造芯片。
设计只是画蓝图,实现起来却无比困难,就好拿麒麟芯片为例,尽管华为能够设计出芯片,但缺失了代工环节,芯片也无法生产出来。
生产芯片最关键的一点就是光刻机,它是在硅晶片上雕刻集成电路的机器,光刻机的先进程度决定了晶体管的尺寸。想要在一块指甲大小的硅晶片上集成百亿级晶体管器件,难度是十分巨大的。
目前在全世界范围内,具备生产这类高端光刻机的厂商只有一家,就是荷兰巨头ASML公司,这家公司生产的光刻机,被外界称作全球科技企业的集体智慧,因为单独靠一家公司是根本无法做到的。
据了解,一台EUV光刻机的重量大概在180吨,光内部零件就多达8万余件,如果算上外部零件的话,能够装满40个标准集装箱,而且这些零部件都是极其复杂的,绝非几个螺丝那样简单。
一台ASML的EUV光刻机,有超过90%的技术都是来自各国最*的技术,比如镜头是德国蔡司的,激光器是来自美国的,还有海力士、台积电、三星等公司的众多专利融为一体,所以称作人类集体智慧的产物也并不为过。
因此EUV光刻机的生产难度也非常高,产能十分有限。据悉到2020年底,ASML累计的EUV光刻机出货量仅有100台,这个数量确实让人觉得有些不可思议。
因为生产难度极高、体积巨大、零件众多等原因,EUV光刻机的价格也是相当的昂贵,一台光刻机的价格就高达1.48亿欧元,折合人民币约11.7亿。但即便如此,依然被三星、台积电等公司抢着买。
值得说明的是,这已经是继六月份CHIPS法案(为五角大楼和其它政府运行机构的芯片制造项目提供最少120亿美元的资金)以来第二项针对半导体行业的资助,如果通过,将会像为美国芯片制造行业带来370亿美金(合计2614亿人民币)的补贴。
国产28纳米光刻机将量产,美国慌了
众所周知,美国在高 科技 行业有着几乎垄断的地位,此次针对芯片制造行业的巨额补贴一方面展现了美国政府对于高 科技 行业的重视,但更重要的一点是面对我国在芯片领域的不断进步有点慌张了,据悉,上海微电子于六月透露,将在明年或后年交付首台国产的28纳米工艺浸没式光刻机,此前国内的光刻机制造工艺还停留在90纳米。
光刻机的制造并非是一夕而成的,和国外相比,国内的光刻机技术起步较晚,又受到了西方国家相关技术的封锁,在研发的道路上只能摸着石头过河,甚至是芯片制造行业的权威人士,台积电创始人张忠谋也曾表示不看好大陆的芯片制造行业,此次上海微电子在光刻机制造上的重大突破,无疑是国内 科技 产业对于西方技术封锁的一次有力回击。
*技术的突破,离不开国家的帮助
作为目前最为精密的设备,光刻机的制造无疑是非常困难的,即便是在该领域内技术最为先进ASML公司,在制作光刻机的时候也需要德国的机械工艺、日本的复合材料、瑞典的工业机床技术以及美国提供的光源,在西方技术的封锁之下,国产光刻机更是寸步难行,面对如此困境,我国在2014年就以成立了国家集成电路产业投资基金,投资了多家半导体公司,在2018以及2019两年,我国对芯片业的投资金额也高达220亿元。
在国家的大力支持下,我国在芯片制造行业也有着许多新的进展,中微半导体的5纳米蚀刻机已经通过了台积电的验证,并将正式运用于今年5纳米芯片的发展,处于*地位;还有制造芯片中的关键设备离子注入机也达到了国际先进水平,除此之外,还有南大光电的光刻胶打破了日本企业的垄断地位,都展现出了国产半导体技术蒸蒸日上的势头。
差距不容忽视,光刻机技术仍然落后
虽然上海微电子在国产光刻机制造商得到了突破,但是回归理性,我们还是不得不承认,28纳米的光刻机和荷兰ASML公司的5纳米光刻机仍然存在着巨大的差距,而且这种差距并非是一朝一夕就能够赶上的,以美国为首的西方国家对于我国的技术进步也必将采用更加严苛的技术封锁手段。
不只是光刻机,国内还有许多技术在不断的追赶着西方国家的脚步,我相信只要有足够的时间,技术的反超并非是完全没有可能的,那么你怎么看待国产光刻机的突破呢?一起来聊一下吧!
光刻机公司上市龙头有:
1、大族激光(002008):光刻机龙头股。
10月14日收盘消息,大族激光*报价26.54元,涨2.67%,3日内股价上涨2.3%;今年来涨幅下跌-95.48%,市盈率为13.97。
2、华特气体(688268):光刻机龙头股。
10月14日消息,华特气体3日内股价下跌5.3%,*报92.68元,跌2.62%,成交额2.1亿元。
3、芯源微(688037):光刻机龙头股。
10月14日收盘短讯,芯源微股价15点跌0.79%,报价187.5元,市值达到173.37亿。
光刻机概念股其他的还有: 苏大维格、晶瑞电材、炬光科技、海目星等。
中国的半导体产业虽然谈不上落后,但也算不上先进,有像华为海思这样闻名全球的芯片公司,也有崭露头角的汇顶 科技 、紫光展锐这样的芯片公司。但整个半导体产业链其实是非常庞大的,中国的芯片公司主要只是掌握了设计。
整个半导体产业链规模是十分庞大的, 从EDA到芯片设计、芯片制造,到最后封装测试,所涉及到的公司不计其数。 而在中国大陆,半导体产业主要存在于芯片设计这块,我上面提到的华为海思便是主要做芯片设计,并未参与到制造过程中。
中国的芯片公司把产品设计出来后再交给代工厂生产,如咱们熟悉的台积电,不仅是麒麟系列芯片的代工厂,还是苹果A系列芯片的代工厂,也就是说, 台积电是芯片设计公司的上游供应商,而在台积电的上面,还有更上一级的供应商,那就是半导体设备商。
整个半导体制造产业中,最核心的设备就是光刻机, 因为缺少了光刻机,中芯国际目前仅取得了14nm工艺进展。 相比之下,台积电已经在量产5nm、规划3nm工艺了,所存在的差距确实是巨大的。不过现在好消息传来了,中国已经开始追赶了。
投影物镜、工件台和光源,这是制造光刻机的三大核心子系统,对自主生产光刻机有着至关重要的作用。 早在2001年的时候,荷兰光刻机公司ASML就生产出了双工件台系统, 极大的提升了光刻机的产能,从原本单工件台的80片/时,提升到了270片/时。
就在那时候,ASML已经把光刻机的分辨率已经推进到0.1微米,而中国光刻机分辨率还处于0.8到1微米,而且缺乏产业化,主要研制单位都是研究所。ASML双工件台系统的推出,引起了清华大学机械工程系教授朱煜的关注。
朱煜当时就认定,中国必须掌握这样的*技术,因为这是强大的技术壁垒,双工件台称得上是半导体产业中一个*的难题。 在这样的背景之下,朱煜参与了“十五”、“863”IC装备重大专项的规划工作,2004年便研制出了10纳米同步精度的超精密运动平台。
但在后续的研发过程中,朱煜团队又陷入到了瓶颈之中,从2004到2008年,团队一度因为研发经费不足而几乎停滞,好在2009年“02专项”开始实施,团队才再次获得科研经费,从这时开始,朱煜团队开始重点研发双工件台。
为了加快产业化进程,2012年朱煜等人成立了华卓有限,也就是如今的华卓精科,经过长达8年的努力,朱煜团队终于开始收获回报了。 2016年华卓精科研制成功两套α样机,这也是“02专项”光刻机项目群中,首个通过正式验收的项目。
如今在朱煜等人带领下的华卓精科,成功 打破了ASML长达20年的双工件台垄断, 成为了全球第二家掌握高端光刻机双工件台的企业。按照计划, 华卓精科将于2021年生产可用于浸没式28nm光刻机的DWSi系列双工件台,朱煜表示,这款产品的售价约为6000万元。
目前华卓精科已经拿下了上海微电子的订单,公司的工件台已经于2020年4月供货。不过摆在华卓精科面前的难题依然艰巨,因为这家公司目前仅有上海微电子一家客户,而全球三大光刻机厂商尼康、佳能和ASML的高端工件台均为自主研发。
需要注意的是,尼康、佳能和ASML合计占据全球超过90%的光刻机份额,华卓精科基本上没有任何机会向这三家企业销售工件台。三家公司也都一致地认为,工件台属于核心技术,不对外销售,因此才使得华卓精科成为了上海微电子工件台的*供应商。
总之摆在华卓精科面前的难题依然很严峻, 首先是客户单一化,成为了企业营收*的难题;其次上海微电子主要生产SSX600和SSX500 两个系列的光刻机,只能满足90nm工艺需求, 对于日渐提升的半导体产业而言,意义还是很有限的。
所以中国自主光刻机能否实现更进一步的突破,还得看后面上海微电子能够做得怎么样。 据悉,上海微电子的28nm光刻机即将于2021年交付,其中华卓精科的工件台起到了非常重要的作用。 真心希望如外界所言,国产光刻机能够在2021年迎来新的突破!
导读:78亿!终于要有光刻机了?被美国打压2年,为何突然开绿灯?
自从华为公司被打压以后,就让我们认识到了国产 科技 企业在半导体芯片领域发展的不足,虽然说华为海思半导体经过不断的努力,成功地跻身为全球排名前10的芯片设计企业行列之中,但是我们在芯片的生产领域却没有太大的突破,因为缺乏先进的光刻机,所以我们始终都无法生产出先进的半导体芯片,所以在台积电不给华为代工芯片以后,华为的海思麒麟芯片就成为了绝唱!
在目前的碳基芯片领域,光刻机无疑是至关重要的,虽然说一块芯片看起来只有指甲盖大小,但是在芯片的内部却集成了数亿根晶体管,想要完成这样的工作,也只有*进的光刻机才能做到;而在光刻机领域,全球*进的光刻机几乎都被ASML公司一家所垄断,像台积电、三星的先进EUV光刻机都是来自于ASML公司,因为产量有限,所以ASML公司的光刻机也一直都是供不应求的,有钱也不一定能买到!
此前,国内的 科技 企业就曾多次向ASML表达了想要购买光刻机的意愿,但是由于种种原因的限制,我们却始终都没能如愿;近日,国内的芯片巨头企业中芯国际传来了好消息;据悉中芯国际已经和ASML公司签订了一份高达12亿美元(约合78亿元)的采购合同,按照合同内容中芯国际将可以从ASML公司手中购买到光刻机。这也就意味着,我们终于要有光刻机了,这对于国产芯片产业的发展来说,无疑具有极大的促进作用!
要知道,此前在光刻机领域,国内的 科技 企业一直都被美国打压,现在被打压了2年多的时间,为何却突然会被开绿灯呢?实际上,这一次中芯国际和ASML公司所达成的采购合同,仅仅只能采购14nm以上的光刻机,而*进的生产7nm工艺以下的EUV光刻机则并不在采购行列之中,所以中芯国际虽然有了ASML的光刻机,但是却无法拥有*进的光刻机,所以中芯国际依然是被“卡着脖子”在发展!
想要生产7nm以下的芯片,那么就必须要有ASML公司的EUV光刻机才行,尽管说一台EUV光刻机的售价高达1.2亿美元,但是这一光刻机的产能依然有限,而且在种种条件的限制下,我们就算是给钱也无法买到;不过,对于中芯国际来说,就算是没有EUV光刻机,能卖到ASML公司生产的DUV光刻机也是不错的,这一光刻机可以生产14nm工艺,乃至28nm工艺的芯片,而这些芯片才是目前芯片市场上最紧缺的产品,有了光刻机以后,中芯国际就能扩大自己的产能了!
值得一提的是,目前全球的芯片供应都十分的紧缺,除了手机领域以外,还有 汽车 、通信等领域都出现了芯片短缺的情况,而这一切都是因为当初打压华为所造成的连锁反应,所以这时候开绿灯,也是为了暂时解决全球半导体芯片市场上所出现的短缺危机,看似是好心,但其实只是为了自己的利益而做出的改变而已,中国芯片想要在全球芯片市场上立足,我们只有研发出属于我们自己的高端光刻机和芯片才行,接下来,国产 科技 企业并不能有丝毫的松懈,只有努力的研发,国产芯片才有出路,不知道对此你是怎么看的呢?