光刻机是最顶尖的技术吗(一台光刻机有多重要)

先是中兴、接着是华为公司、中科曙光等中国企业,美国三番五次地采取措施制裁中国科技企业,甚至将华为公司列为“实体清单”,实施“芯片禁令”切断了华为的芯片来源之路。美国进行这一操作的目的,就是为了阻碍中国科技行业的发展,从而保证美国科技企业在国际市场上的霸主地位。正是这样,芯片逐渐成为中国企业之痛。

要知道,每年全球大约有33%的芯片销往中国市场,但是国产企业一直无法摆脱西方国家在芯片方面的限制。虽然中芯国际引进了荷兰ASML公司的一台光刻机设备,并将其放置在深圳厂区,但是这一光刻机不是中芯国际原本定制的7nm光刻机,而是14nm DUV光刻机。不过,这台14nm DUV光刻机算是解决了中芯国际面临了芯片制造问题。

光刻机是最顶尖的技术吗(一台光刻机有多重要)(1)

可能有人十分疑惑,为何中国一直无法引进荷兰ASML公司的EUV光刻机?为何无法自主制造一台先进的7nm光刻机?需要知道,光刻机的制造难度堪比“登天”,迄今为止全球只有ASML公司掌握了EUV光刻机的制造技术,但是ASML公司的光刻机只是向台积电、英特尔、三星公司出口。只有三大巨头不需要使用的光刻机,ASML公司才会提供给其他企业。

对于芯片制造而言,光刻机是不可或缺的核心设备,没有光刻机根本无法制造芯片。正是这样,光刻机被人们称为“超精密制造技术皇冠上的明珠”,关于这一方面的消息一直都是人们关注的焦点。虽然华为公司自主研发了麒麟芯片,但是依旧需要台积电进行芯片的代工,这样才能实现麒麟芯片的应用。

然而,美国实施了“芯片禁令”,禁止台积电、ASML公司等国际大厂向中国企业出口产品,导致中芯国际、华为公司等半导体企业的发展深受打击。加上ASML公司近乎垄断了全球光刻机市场,中芯国际等想要进口EUV光刻机的难度很大。可能一些人认为ASML公司的光刻机设备不大,但实际上,光刻机设备的规模十分庞大。

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那么,一台光刻机能造多少芯片?为何荷兰一直垄断光刻机市场,它的技术难度其实堪比登天。要知道,光刻机的制造不仅需要掌握一些顶尖的工艺技术,还有大量资金、优秀人才的支持。荷兰在这一方面的发展远远超过了其它国家,后期还会加大投资力度,这是其它国家无法进行比较的。

可能光刻机的制造原理看似十分简单,但是实际操作十分困难,它的制造成本占据芯片制造的35%以上。浅析光刻机的工作原理,完成IC设计的芯片需要晶圆代工厂制造、封装芯片,包括台积电、中芯国际等等,都是晶圆代工厂商。就像华为公司自主研发的麒麟芯片,需要依靠台积电进行芯片的代工才能实现商用。

虽然中芯国际得到了华为公司的14nm芯片订单,但是如果没有7nm紫外光刻机,中芯国际根本无法制造14nm芯片。正是这样,中芯国际急需进口荷兰ASML公司的7nm紫外光刻机。至于芯片的制造过程,我们可以用积木盖房子进行比喻,通过堆叠搭建一套房子。为了完成房子的搭建,我们需要一个平稳的基板,这一基板就是晶圆。

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接着,通过光刻机进行芯片的代工,这一过程需要使用光刻技术做出芯片制造需要的线路、功能区。就像照相机的照相原理,不过光刻技术只是刻画电路图以及一些电子元件,并将线路、功能区刻在晶圆上。然而,迄今为止全球只有少数几个国家掌握了顶尖的光刻机技术,一台高端光刻机在市场上的价格达到了6亿元。

而在45nm以下的高端光刻机市场,ASML公司占据的市场份额达到了80%,中国占据的市场份额屈指可数,基本可以忽略不计。作为全球唯一一家可以达到7nm精度的光刻机制造厂商,ASML公司几乎垄断了全球光刻机市场,蝉联16年成为全球第一,包括台积电、英特尔、三星公司、中芯国际、华虹宏力等等,都在使用ASML公司的光刻机设备。

那么,荷兰为何可以造就全球最顶尖的EUV光刻机厂商?要知道,光刻机的制造难度堪比“登天”,不仅需要投资大量资金,还要培养大量优秀人才、付出大量的时间和精力。虽然ASML公司的销售总额十分可观,一度达到了21亿欧元,但是研发费用的占比达到了4.8亿欧元。目前,ASML公司的研究人员已经占据员工总数的四分之一。

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加上ASML公司采用了其他国家的顶尖技术,这样才能集中精力研发核心技术,从而推出全球最顶尖的EUV光刻机。就像光刻机的镜片,ASML公司采用了蔡司公司的镜头技术,想要达到镜片均匀这一程度需要几十年甚至是上百年的技术积累;除了蔡司公司的镜头技术,ASML公司还采用了美国的光源技术、德国的机械技术等等。

虽然ASML公司表面看似是荷兰的一家光刻机制造厂商,但实际上,如果没有欧美国家的技术支持,ASML公司根本无法成为全球最顶尖的光刻机厂商。可以说,整个西方国家都在支持ASML公司。作为中国半导体行业的一个短板,光刻机已经成为国产企业需要解决的一个难题。就算西方国家想方设法的控制,也无法阻碍国产企业想要打破技术封锁的决心。

光刻机是最顶尖的技术吗(一台光刻机有多重要)(5)

目前,国产企业已在光刻机方面取得了显著的进展,只要跨过这一门槛,未来的中国将会变得十分强大。加上芯片对于物联网、5G通信技术、集成电路产业的未来发展有着重要作用,因此我们应该积累这一方面的技术。如果无法打破西方国家的技术封锁,可能无法实现芯片的国产替代,更不可能达到国际技术水平。

为了摆脱对于进口光刻机的依赖,我们的研发经费、技术也要跟上时代的发展,尤其是研发人员这一方面,我们应该培养大量优秀人员,避免出现人员配置不当的现象。要知道,中国半导体行业的发展已经取得了显著的成绩,并在根本上解决了问题,解决问题的根本就是相关专业的优秀人员。

中国一直欠缺半导体行业的专业人员,人才缺口一度达到了30万。之所以出现这一现象,主要是因为中国市场没有这一方面的机会,大部分人功成名就之后纷纷留在美国工作。为了留下国家辛辛苦苦培养的人才,北京大学、清华大学、西安电子科技大学等高校建立了集成电路学院,开放了大量半导体行业的专业。

光刻机是最顶尖的技术吗(一台光刻机有多重要)(6)

华为公司还与华南科技大学建立了良好的合作关系,表示华南科技大学的毕业生可以直接在华为公司上班。除了一些高校,中芯国际经过了资源整合,推出了中国第一条14nm生产线,这在一定程度上推进了物联网、5G通信技术等新兴产业的发展。不过,想要打破西方国家的技术壁垒,实现光刻机、芯片的国产替代,我们还有一段漫长的路要走。

总结

虽然光刻机的技术难度堪比登天,但是国产企业已经取得了显著的进展,只要我们给予科研人员充分的时间,随着时间、技术的不断积累,相信我们可以打破西方国家的技术封锁。对此,你有什么看法吗?

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