美国都造不出来的光刻机,中国能造出来吗?两年前,中科大教授朱士尧,曾对中国的半导体行业现状做出评价。

按照朱士尧的说法:“中国如今面临的芯片封锁,是难以突破的。尤其是光刻机,自研难度几乎是原子弹的100倍。就算再给中国50年时间,也未必能拿下光刻机”。

话说我国真的无法攻克光刻机难题吗?还是说这位教授在耸人听闻?

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造一台光刻机有多难?

在此之前,咱们先来了解一下,研发制造一台光刻机有多难?

就拿最具代表性的EUV光刻机来举例。它里里外外的零部件,就多达10万件。前后有5000多家供应商,都在给EUV光刻机添砖加瓦。

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也正是由于光刻机的结构如此复杂,以至于目前也就荷兰的阿斯麦公司,可以独挑大梁。至于其他公司,基本上玩不过阿斯麦这个龙头老大。

即便是造芯片的大佬台积电,也得对阿斯麦退让三分。毕竟台积电的强,也只是造芯片的能力比较强。

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老话说的好,没有金刚钻,就别想揽下瓷器活。而光刻机,就是那个金刚钻。当光刻机被阿斯麦公司拿捏以后,台积电也就只好“屈居人下”了。

被垄断的EDA软件

当然了,除了光刻机以外,还有一套软件,也时刻被欧美西方拿捏。它就是专门用来设计芯片的EDA软件。

从原理方面来看,工程师将代码设计出来以后,随即输入EDA软件。紧接着,EDA软件会将其转化为电路图。最后这份电路图再被送到光刻机里面,用以刻蚀芯片。

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换句话说,EDA软件就相当于光刻机的辅助产品。没有EDA软件的助力,光刻机也是巧妇难为无米之炊。

然而,早在去年,美国就将下一代GAA晶体管的EDA软件技术给禁了。尤其针对中国这边,属于大禁特禁。以至于咱们即便买了阿斯麦的光刻机,也无济于事。

由于美国这一招太过阴损,以至于中科院还特意发表了一篇文章,表示中国半导体研究已经进入黑暗森林状态。

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半导体企业离不开阿斯麦

从以上分析中也可以看出,无论是光刻机,还是跟光刻机配套的产品,都被欧美各国牢牢控制。只要西方一不乐意,立马就挥动制裁大棒,将供应链给打断。

然而,即便是这样,像台积电等下游企业,也只能对其听之任之。毕竟整个芯片上游产业链,都掌握在欧美手里。

尤其是光刻机,更是有40%的零部件出自美国,像阿斯麦也只是掌握核心技术而已。在这种情况下,台积电势必是不敢反抗的。

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因为一旦脱离这个供应链体系,台积电就如同花朵脱离温室。稍有不慎,就会凋零。

这也是为啥美国一提出什么要求,台积电就得服从。比如去美国建厂、交出机密资料等,都让台积电无法拒绝。

特别是近些年,台积电对欧美西方的依赖度,更为严峻。

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因为随着互联网时代的爆发,IT行业如火如荼。手机、电脑等产品,已经成为了大众商品,人们日常生活中的不可或缺之物。在这种情况下,芯片几乎处于一种供不应求的状态。

面对这广阔的市场,台积电自然不能放弃。于是乎,台积电每年都得斥几十上百亿美元,从阿斯麦购买光刻机。

比如今年,台积电就斥资3.8亿美元,买了一台高数值孔径极紫外光刻机。

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这台最新款的光刻机,能轻松突破到3nm工艺。据说它可以将1万亿个晶体管,封装在指甲盖大小的芯片中。

可见,在这近乎绝望的科技碾压之下,光刻机已经成为了欧美掣肘各方势力的神兵利器。

阿斯麦同样离不开客户

当然了,虽然台积电等客户离不开阿斯麦的光刻机,但阿斯麦也同样离不开客户

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要知道,阿斯麦生产的极紫外光刻机,有70%都是卖给台积电。还有30%则是卖给其他企业,比如三星等。

换句话说,阿斯麦和台积电的关系,就如同中国和澳大利亚铁矿石的关系。这是属于一种双向互利市场,如果可以的话,没人跟钱过不去。

当然,阿斯麦离不开台积电,同样也离不开中国大陆。比如在2023年,阿斯麦就向中国大陆销售了价值65亿美元的设备。可见,在购机这方面,大陆的市场潜力也很大。

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随着时间的推移,中国大陆渐渐成为阿斯麦的第二大市场。面对这种情况,咱们用市场换技术的策略,就能轻易发挥出来了。

将EUV光刻机取而代之?

值得一提的是,阿斯麦虽然是光刻机领域最强者。但在这个世界上,不仅仅只有阿斯麦。因为其他的芯片设备制造企业,也在蠢蠢欲动。

比如俄罗斯的MIET公司,就研发了一款X光光刻机

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该光刻机采用的是X光技术。利用X光技术,可以将射线的波长调到最短,让刻蚀精度更高。在这种情况下,高端芯片就能完美出炉了。

此外,像日本的铠侠公司,也在芯片制造这条路上摸爬滚打。该公司为了量产芯片,发明了一种NIL量产技术

按照研发人员的说法,他们可以利用电子束,将芯片的纳米设计图,刻印在晶圆厂上。而且这种刻蚀方法的耗能,比EUV光刻机还要少10%。

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可见,即便没有EUV光刻机,芯片也能被打造出来。

在此期间,各大IT巨头甚至还想到了“拼凑法则”,来打造高端芯片。

比如苹果,就将两枚5nm的MAmax芯片粘合在一起,以打造一款“组合型芯片”。据说这款“组合型芯片”的性能,比世界最强的A15芯片还要高出50%。

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我国的通富微电,更是在芯粒技术这块持续猛攻,如今已经突破到了5nm工艺级别。

按照通富微电工作人员的说法,他们采用的也是芯片拼凑手法。将小芯片拼成大芯片,许多小芯片负责各个模块运行。这样一来,就能达到海量数据集中处理的效果了。

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除了芯片拼凑技术以外,我国还开发了首条光子芯片生产线。这也是绕开EUV光刻机的一条路。

当然了,不光我国,全球各国,各大半导体企业,都在研究一种可以替代EUV光刻机的技术。

比如英特、台积电、三星、SK海力士、美光等企业,就组建了“3D Fabric联盟”,作为破局之道。

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可以看出,在当今世界的半导体领域,确实是“苦阿斯麦久矣”。一旦有人能想出新一代的光刻机制造方法,说不定EUV光刻机也就被淘汰下去了。

而咱们完全可以趁着这个百花齐放的时代,互相借鉴,融会贯通,并不断升级迭代。当我国的光刻机制造技术更上一层楼的时候,也就没有阿斯麦什么事了。

国产光刻机指日可待

严格来讲,在新型光刻机研制这块领域,咱们确实进度不菲。比如最新研发的光刻机减振器,就是一个典型的例子。

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所谓的光刻机减振器,指的就是可以减少光刻机振动,提高加工精度的零部件。

早在多年前,华中科技大学的陈学冬教授,便在这个细分领域持续耕作。在研发期间,光是一个橡胶制品,他们就试验了几十种材料。而像这类零部件,多达上百种。

最终,经过陈学冬教授团队呕心沥血的付出,他们终于研发出了国产准零刚度减振器

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从试验结果来看,这款减振器可以使光刻机的振动传递,从3%减少到0.3%,完全满足DUV光刻机的基本要求。

可见,在光刻机技术突破这块,咱们一直都在进步。只要给予充足时间,迟早有一天会赶上欧美国家。

在今年6月份的时候,我国更是引进了大量的光刻机组装项目。比如上海图双精密装备项目,就落户于浙江绍兴。

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根据负责人的说法,该项目的总投资为50亿,目前正在对引进的设备进行改造和调试。

一旦改造、调试成功,说不定未来就能自研一整套光刻机设备了。再依托咱们广阔的芯片市场,预计年产100台光刻机也不是问题。

不得不说,在弯道超车这块,确实没有哪个国家能比得上中国。

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正是看到了中国速度的突飞猛进,以至于阿斯麦的总裁克里斯托夫•富凯开始预测:“中国可能在未来的15年时间里,实现光刻机的自主生产”。

从克里斯托夫•富凯的话语中也可以看出,中国半导体行业的崛起,确实不可抵挡。

即使美西方不断制裁,即使咱们起步比较慢。但在研发速率和突破进度这方面,我国一直都处于遥遥领先的地位。

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当我国社会各界人士力往一处使、劲往一处发的时候,光刻机项目的成功也就离咱们不远了。