就算你们有14 亿人,也造不出来尖端光刻机——意难平,莫敢忘
台积电董事长放狠话,就算你们有14亿人,也造不出来!荷兰光刻机巨头附和:就算给他们图纸也没有!这些话深深刺痛我们的民族自尊心。意难平,莫敢忘!
大家应该已经猜出今天讲的主角是光刻机。可能有人会说说华为5纳米麒麟9000芯片不是领先于国际吗?是的,这只是代表了华为拥有顶尖芯片的设计水平。而要生产出芯片需要一套完整的过程,包括 芯片设计、晶片制作、封装制作、成本测试等环节。
高端的芯片代表了世界最尖端的制造水平,我们常听说纳米芯片简单来说就是制作工艺,纳米数越少代表着物理极限的突破,也意味着更加尖端。5纳米技术有多厉害,打个比方:可以在头发丝大的截面雕刻出几亿的晶体管,就像在一块蛋糕上雕刻出来一个国家。无数个晶体管集成在一小块芯片上就可以完成远超越人脑的算力任务。如何雕刻呢,就要使用到雕刻机。
雕刻使用激光,称为光刻,将预先设计好的芯片设计图描绘到涂抹了光刻胶的晶圆上,经过对准曝光,光照射到区域的光刻胶会因为产生化学反应变性,再利用显影技术将其去除,刻蚀最后将电路图传递到晶圆上。反复曝光的过程,耗费时间达到芯片生产过程一半,所需成本也占到30%,所以说光刻是芯片生产最核心环节。
中国从一穷二白的落后农业国,通过自力更生完成工业化,再到如今拥有完整的现代化工业体系证明中国人是有志气而且充满智慧的。
中国为什么会在光刻机上被卡住脖子呢?没有任何一个国家的人比中国人更想造出顶级光刻机。网友甚至表示,只要造出光刻机,无论一个人做错了什么都可以原谅。其实我们需要的是时间!
光刻机起源。二战末期,美国军舰普遍因为冗繁的电路,导致维护成本太高,美国贝尔实验室发明了世界上第一台光刻机,利用激光将集成电路雕刻到指甲大小的硅晶片上,极大减少了电路搭接繁杂和成本。这让光刻机市场迅速火爆,美国也垄断全球光刻机市场。
光刻机市场群雄逐鹿。但是从80年代起,日本逐渐成为了全球半导体第一大国,佳能和尼康也生生抢了美国的光刻机市场份额,美国就通过贸易打压手段制裁日本企业,随后成立实验室研发更尖端光刻机技术。
到了90年代,光源技术的研发改良就成了关键,因为突破这项技术就意味着雕刻刀越锋利,纳米级芯片就越小。这时有一个台湾工程师叫林本坚,他利用光在水中折射的原理发明了浸润式工艺,这样可以突破无法解决的波长问题。林本坚本来是先向日本企业毛遂自荐,但是不知道什么原因没有谈成。就在这个时候,荷兰的阿斯麦尔公司濒临倒闭,死马当活马医,决定用林本坚的技术舍命一搏,结果成了!迅速接到大量订单,从而抢占了世界光刻机的市场,成为行业巨头。2020年统计,全球光刻机市场销售额,此君占据91%。美国看到这种情况,从技术角度无法赶超,就使用了资本方法。美国的英特尔、国家资本、贝荣德三家公司开始不断收购阿斯麦尔公司的股份,后来竟成了排行前三位的大股东,所以阿斯麦尔公司成了半个美国公司从而可以对全球光刻机市场进行干预。最熟悉的例子就是2018年5月我国中芯公司向阿斯麦尔公司订购一台1.5亿美元的EUV光刻机,计划2019年交付,结果美国突然插手,给搅黄了。
我国光刻机行业现状。在持续芯片制裁下,我们国家选择从容迎战。上世纪80年代时,我国光刻机研发受到“造不如买”的思想影响,所以研发进展缓慢。幸运的是,那时候我们研发攻关集中在芯片设计上,这样就能够持续独立自主的研发,从而也催化了一批芯片业的优秀公司,其中就有华为公司。
我们目前的难题在于尖端光刻机国产化,从而达到芯片完全自主。
2002年,光刻机被列入国家863重大科技攻关计划,十二五规划国家又推出02光刻机项目,众多成长起来的优秀的芯片公司分工协作,又密切配合,已经取得大量突破:
1、光刻机双工件台
工件台是光刻机核心组件之一,目前中国已攻克,水平与ASML接近——中国华卓精密公司负责
2、光刻机光源
自主研发设计生产的首台高能准分子激光器,以高质量和低成本的优势,填补中国在准分子激光技术领域的空白——中国科益虹源公司负责
3、光刻机镜头
①我国长春国科精密已经能生产90nm DUV光刻机镜头,②面向28nm节点的ArF浸没式光刻曝光光学系统正在由国望光学研发攻关,目前任务进展顺利。
③长春光机所研制的32nm EUV光刻曝光装置已经验收,
4、中科科仪公司研发出了两大镀膜设备:直线式劳埃透镜镀膜装置和纳米聚焦镜镀膜装置也已经正式投入使用。
中国离造最先进的光刻机还有多远?
目前最先进的是荷兰ASML的EUV光刻机,已经可以达到5nm工艺,而对于目前的中国来说,造出浸入式28nm光刻机,完全实现14nm芯片国产化都已然是一项挑战。目前国内唯一顶尖的光刻机企业上海微电子(SMEE)量产的90nm光刻机也仅仅是荷兰ASML公司十几年前的水准。
可以说,如今的中国人才、资金、产业链、供应链体系都不缺,唯一缺的是时间。
从这个角度看,我们有机会。
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