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大家都知道,光刻机是世界上最复杂最精密的机器,被誉为半导体产业皇冠上的明珠。而提起光刻机的制造,大家第一反应一定是荷兰的ASML,它是全球光刻机制造的霸主,在光刻机领域占据着绝对优势,掌握着全世界所有EUV光刻机和大部分DUV光刻机的市场份额。

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但是,除了荷兰ASML之外,其实还有一个国家不容忽视,它就是我们的邻邦日本,别看小日本弹丸之地,但是在技术方面确实非常厉害,不仅在很多领域都有它的身影,而且还能在领域内做到头部位置,这一点确实值得我们学习。就拿光刻机来说,除了ASML外,小日本的尼康和佳能在光刻机领域也名列前茅,而且仅次于ASML。

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更让人意想不到的是,其实尼康和佳能才是光刻机领域的老大哥。在2004年之前,尼康是当之无愧的带头大哥,曾是让日本企业引以为傲的“民族之光”,可谓是如日中天。而当时的ASML只是一家不起眼的小公司,别说发展,就连生存都成问题,所以整天四处找大哥投奔,后来飞利浦动了恻隐之心,就在总部大厦旁边的空地上给ASML弄了几间破厂房,ASML这才得以有了安身立命之所。

就这样,ASML竟然苦苦支撑了20年。直到后来,它遇到了生命中的贵人——台积电奇才林本坚,在他的启发和帮助下,ASML研制出了以水为介质的先进浸润式光刻机(ARFi),才得以时来运转。

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而当时尼康和佳能打心眼里瞧不起ASML这家小公司,认为ASML用水做介质没有发展前途,所以尼康和佳能打算一条道走到黑,继续研究波长更短的165nm光源干式光刻机(ARF),不用水做介质。

但是,最后的事实证明,尼康和佳能的判断是错的。ASML第一台浸润式光刻机制造出来后,马上投入到了台积电的生产线上,效果出奇得好。后来,光刻机的市场订单慢慢全被ASML抢走了;再后来,ASML造出了EUV光刻机,独家垄断了光源,再加上老美对日本半导体的打压,最终导致了尼康和佳能一败涂地,从此彻底被ASML踩在了脚下。

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然而,尼康在衰落之后,也逐渐认识到了自己的错误,开始制造浸润式光刻机,如今尼康也能够量产用于生产7nm及以下制程的浸润式光刻机了。而佳能仍不认错,而且还转身去做“纳米压印光刻(NIL)”技术的研究,想以此颠覆ASML的EUV光刻机技术,换道超车。还别说,真成功了,目前NIL技术很快就可以达到5nm的分辨率了。颠覆确实是说大话了,不过总算没掉队。

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时间进入2023年,老美对中国芯片发展的打压不断升级加码,前不久又偷摸和日本、荷兰密谋并达成了三方协议,扬言要加大对中国出口先进半导体设备的限制。按照协议要求,日本和荷兰的半导体企业不但要禁止向中国出口EUV光刻机,而且还要禁止出口浸润式光刻机。只是,协议并没有要求马上实施,具体时间还有待进一步确定。

此禁令一出,ASML和尼康、佳能都慌了,因为它们知道中国这个大客户对于它们的重要性,一旦失去中国市场,其企业利益将受到不可估量的损失。

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正所谓没有永远的敌人,只有永远的利益。

于是乎,ASML为了尽最大可能挽回损失,立马放话给中国,让中国利用窗口期趁早赶快多采购一些光刻机。并且,ASML对此信心满满,毕竟ASML在全球的影响力是首屈一指的,想拿下中国订单轻而易举。而尼康和佳能自然也不会坐以待毙,也纷纷加快了对中国市场的布局,并与ASML展开了正面竞争。

ASML和尼康、佳能的举动,摆明了是要和老美对着干,虽然老美也一再向日本和荷兰施压,但是ASML和尼康、佳能却一直阳奉阴违,拜登知道了估计肺都得气炸,心想:“这是在和我玩明修栈道,暗度陈仓的把戏呀。”

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再看国内市场上,为了避免被禁令卡脖子,国内半导体企业也都纷纷加紧扩充产能,抓紧最后的机会订购光刻设备。其中上海积塔半导体近日已经正式宣布了采购光刻机的中标厂商名单,其中国外厂商中,美国泛林半导体中标了两台刻蚀机,日本尼康中标了一台光刻机,东京电子中标了一台涂胶显影设备。而身为光刻机老大的ASML却颗粒无收,没想到算来算去,竟然失算了!

此次尼康虽然只是中标了一台,但是却开了个好头,不排除以后有可能拿下更多的订单。而佳能也随即宣布布局计划,表示2023年要卖出195台半导体步进器设备,并表示要在中国市场寻求更多客户。

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而ASML对于此次榜上无名,着实有些想不通。毕竟ASML有技术有产能,还有超过1500名的中国团队,各方面的优势都优于尼康。所以,ASML很可能只会把这次当成意外事件处理。但是,往往偶然中却存在着必然,或许正是由于ASML影响力过于强大,树大招风,加上当下紧张的形势,客户不可能在一棵树上吊死,需要让更多的供应商进来,建立起更加丰富的产业链体系。

说完了国外厂商,我们再回过头来看国内,此次中标的名单中,中国厂商占据了一半的订单份额,其中北方华创拿下2台刻蚀设备,1台薄膜沉积设备;嘉芯半导体拿下1台薄膜沉积设备。

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可能很多人不知道刻蚀设备和薄膜沉积设备在芯片制造中有什么用?这里做个简单的科普。芯片制造的流程主要分为光刻、蚀刻、扩散、薄膜、量测这五个步骤。

其中,刻蚀机的作用就是将光刻标记出来应去除的区域,通过物理或化学的方法去除,以完成功能外形的制造。简单来说就是,它就像是一把刻刀,把一块完整的金属板中不需要的部分给去除掉,剩下的就是需要的电路了。而薄膜沉积的作用是在晶圆表面通过物理/化学方法交替堆叠 SiO2、SiN 等绝缘介质薄膜和 Al、Cu 等金属导电膜,最终形成电路结构。所以,这两种设备在芯片制造中都是不可或缺的关键设备。

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由此可见,中国半导体企业在芯片制造领域的多个环节上实力还是比较强的,尤其是国产刻蚀机领域已经处于世界领先水平,最先进的刻蚀机可用于7nm,甚至5nm芯片制造。除了光刻机方面,我们的制造水平还维持在90nm的低端水平之外,其他方面我们都已经有了长足的进步,很多方面也已经不亚于西方发达国家。

从此次上海积塔半导体购买芯片制造设备事宜,我们可以看出中国半导体企业正在抓住所有机会,加快中国芯片产业的发展。一方面,我们借助现有的窗口缓冲期,多积攒一些半导体设备,加紧扩大芯片产能;另一方面,我们也在争分夺秒地进行芯片关键技术的攻关。我们已经学会了双管齐下,两条腿走路,相信中国芯的春天必将加速到来!