实事求是的说,二十年内都不能!最尖端光刻机全球只荷兰阿斯麦公司独此一家!这家由菲利普公司独立出来的高科技公司由十几家知名公司共同投资,西门子、佳能、英特尔、三星、台积电等等都是其股东,极紫外激光组件来自美国,机械行走部件来自德国西门子,造影剂来自日本佳能……,而还有一个重要条件:封装工艺!有了光刻机只代表你拥有了达到加工精度的工具,而能不能加工出合格的产品,以及良品率的高低,同样不是一朝一夕之功,我国至少还落后15-20年!正视差距才能提高,成天意淫、一叶障目只会越拉越远!
华为断供
自从9月15日,美国的芯片禁令开始后,英特尔、AMD、韩国的三星、LG、SK海力士等,以及日本的铠侠、索尼、东芝等芯片巨头,开始陆续宣布对华为断供。
虽然,英特尔和AMD后来都获得,重新向中国提供电脑芯片的准许证。可是,手机芯片一直没得到恢复,华为的手机业务可以说是直接被打趴了。
7nm工艺麒麟芯片无法生产,华为Mate 40系列手机立马成麒麟绝唱。
10月14日,ASML的首席财务官Roger Dassen就向中国出口光刻机的问题发表了口头声明。他说:“与中芯国际等中国客户的业务往来,表示一些情况下,出口DUV(深紫外)光刻机,无需美国许可。”
中国能生产光刻机和5纳米芯片吗?这是肯定的,但是目前为止,中国的光刻机和芯片离世界先进水平还有不少差距,不过中国正在加速追赶。
什么是光刻机?一台光刻机由上万个部件组成,有人形容光刻机是一种集合了数学、光学、流体力学、高分子物理与化学、表面物理与化学、精密仪器、机械、自动化、软件、图像识别领域顶尖技术的产物。
光刻机是芯片制造的核心设备之一。
按照用途可以分为好几种:
有用于生产芯片的光刻机;
有用于封装的光刻机;
还有用于LED制造领域的投影光刻机。
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。
光刻机被称为“人类最精密复杂的机器”,该领域的龙头老大是荷兰ASML,并已经垄断了高端光刻机市场。
荷兰ASML公司EUV光刻机的价格约为1.48亿欧元,折合人民币大概11.65亿元左右。而且ASML的EUV光刻机也产量很低,供不应求,必然会优先考虑自己的大客户,如台积电等。
数据显示,2019年全球半导体芯片市场销售额达4376亿美元,其中中国市场销售额达1942亿美元,约占全球总销售额的44%。
作为全球第一大市场,中国企业只要能拿下一半的市场份额,就足以跻身世界芯片制造大国的行列,因为目前世界芯片第一大国美国,每年的销售额在1000亿美元左右。
ASML第三季度财报显示,ASML当季总共销售60部光刻系统,净销售额为40亿欧元(约320亿人民币),净收入11亿欧元,毛利率达到了47.5%,营收攀升至39.58亿欧元,其中,中国贡献了21%的份额。
芯片的制造流程芯片和内存条一样,都是由集成电路组成的半导体,而它们的主要原材料就是沙子里面的硅。
那么从沙子里面的硅到一枚芯片需要经历原材料提纯,高温融化,切片成为半导体原料,之后就是刻画晶体管电路,放进高温炉里面烤形成纳米级的二氧化硅膜,完事之后还要在薄膜上铺一层感光层,为接下来最重要的光蚀雕刻做准备。
这前面的工作其实都挺简单的,光蚀雕刻才是难的,光刻机要在芯片上刻出20层的信息层,相当于在指甲片的晶圆面积上放下整个纽约市的地图信息,之后才是封装、切割、测试等后续工作。
光刻机制造有多么难?光刻机有一个外号——人类历史上最精密最复杂的仪器。
简单的说,一辆汽车的零部件差不多有5000件,而一台顶级的euv光刻机零部件能达到10万件,涉及到上游5000多个供应商,集合了力学,光学等顶尖物理技术,所以说一台光刻机的复杂程度难以想象。
现在最先进的光刻机制造商只有荷兰一家独大企业阿斯麦,其一台euv光刻机就值1.48亿美元,这代表你有钱还买不到,真正可以说的上是得光刻机者得芯片产业。
2005年的时候,阿斯麦、日本佳能和尼康都在研发,结果后来佳能和尼康熬不住了,没成果又没市场。
阿斯麦其实也熬不住想放弃,但客户不答应,联合又给他50亿欧元的经费支撑,才顺利生产了出来。
目前,中国光刻机什么水平?目前,我国大陆还没有一台这种顶级euv光刻机。
现有我国大陆光刻精度最高的只能做到14nm,还是买的光刻机。
不过台积电现在的制造工艺能达到5nm跟7nm。
那么,中国大陆现在能造出自己的光刻机吗?答案是:当然
上海微电子装备有限公司(SMEE)已经量产的光刻机中,性能最好的SSA600/20工艺只能达到90nm,相当于2004年上市的奔腾四CPU的水准。
而国外的先进水平已经达到了7纳米,正因如此,国内晶圆厂所需的高端光刻机完全依赖进口。
不过,国内在芯片代工技术上,已经开始有所突破。
10月12日,中芯国际官宣完成了FinFET N+1先进工艺的芯片流片和测试,所有环节全部是自主国产。
中芯国际联合CEO梁孟松曾在财报电话会议上披露,中芯国际N+1制程工艺与14nm制程工艺相比,性能提升20%、功耗降低57%、逻辑面积缩小63%、SoC面积减少55%。
而且N+1工艺在功率和稳定性方面和7nm工艺非常相似,不需要EUV光刻机,但在性能方面提升还不够,所以N+1工艺是面向低功耗应用领域的。
虽然现在这款芯片还在流片测试阶段,没进行量产。
可是从长期来看,这也算是中国芯发展进程里的一大进步,为国产半导体生态链再立新功。
在追赶国际先进水平方面,中芯国际仍有很长很长的路要走。
中国被称为世界工厂已经有20年时间,而中国最大的芯片制造企业中芯国际成立至今刚好也是20年。
《中国制造2025》也将EUVL列为了集成电路制造领域的发展重点对象,并计划在2030年实现EUV光刻机的国产化。
最后:随着国家对芯片领域大幅度投资和持续投入,相信中国的光刻机发展也将最终进入大规模自主生产的阶段。
对于中国来说,一切只是时间问题。