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高端光刻机为什么难以被中国企业模仿?

大家好,今天我来给大家讲解一下关于高端光刻机为什么难以被中国企业模仿?的问题。为了让大家更好地理解这个问题,我将相关资料进行整理,现在就让我们一起来看看吧。

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高端光刻机为什么难以被中国企业模仿?
2.全球最强的光刻机为何出在荷兰,而不是美国日本德国?

高端光刻机为什么难以被中国企业模仿?

总结下来,主要有以下几点:

1、技术上壁垒高。

ASML总裁Peter Wennink也在媒体上方言:高端的EUV光刻机永远不可能(被中国)模仿。

“因为我们是系统集成商,我们将数百家公司的技术整合在一起,为客户服务。这种机器有80000个零件,其中许多零件非常复杂。以蔡司公司为例,为我们生产镜头,各种反光镜和其他光学部件, 上没有一家公司能模仿他们。此外,我们的机器完全装有传感器,一旦检测到有异常情况发生,Veldhoven总部就会响起警报。”

2、长周期投入。

光刻机是典型到 的高风险、高投入的赛道,前期的投入很高收益很慢,有时候身体要贴钱投入。从ASML的研发投入基本达到15%以上,有时候全年负增长也是常态。

据一位在ASML工作知乎作者@俗不可耐透露:“ASML的EUV光刻机才真正开始盈利”,而ASML在这项技术上投入的时间是27年。试问有多少企业可以做到。

3、更换供应商成本太高。

买到一台机器和用好机器是两码事。ASML极紫外(EUV)光刻机每台售价达到1.2亿美元,重达180吨,零件超过10万个,运输时能装满40个集装箱,安装调试时间超过一年。除此之外,磨合与提高良率都需要时间堆砌,只要没有大的技术变革厂商们不可能轻易放弃ASML当其他厂商的小白鼠的。

台积电(占据全球晶圆代工的大半壁江山)、三星、英特尔、格罗方德包括国内的中芯国际都是ASML的客户,其中三星、英特尔、格罗方德还是ASML的股东,三大巨头转投其他家的可能不大。

光刻机之所以重要,在于它是实现摩尔定律的基础:

摩尔定律指出集成电路上能被集成的晶体管数目,将会以每18个月翻一番的速度稳定增长。可以把晶圆的整体构造想象成在微观 构建大楼,如果想让整个建筑有更多的小房间可以容下晶体管,这就要求房屋的整体框架要精细再精细。反映到光刻机上就意味着它投射到晶圆上的尺寸越小。

EUV光刻机代表了大厂在先进制程方面的 性,目前只有荷兰ASML一家能够提供可供量产用的EUV光刻机。各大Foundry厂和IDM厂在7nm以下的最高端工艺上都会采用EUV光刻机,客户以英特尔、台积电、三星、SK海力士为主。

ASML在2019年出售了26台极紫外线(EUV)光刻设备,大概一半供给了台积电。

全球最强的光刻机为何出在荷兰,而不是美国日本德国?

如今芯片的话题一直是有增无减的一个状态,那么自然而然我们对于相关联的企业也是比较重视的。台积电近今年的发展可以说是顺风顺水,可以说台积电凭借着 的工艺技术,在半导体行业中是游刃有余的,当然台积电也有一个竞争对手,那就是三星。但是三星相比于台积电,还存在很大的差距,虽然目前这两家都能够量产市面上最为先进的5nm芯片,而三星的良品率低是一大硬伤。

因此台积电成为了很多厂商的首选,单单美企就已经有好多的巨头都是将芯片交给台积电进行代加工。其中苹果公司是台积电的 大客户,这也给台积电创造了不少的营收,要知道以前苹果的合作对象并不是台积电,而是韩国的三星。苹果中A9芯片就是交给了台积电与三星共同代工的,然而之后苹果公司发现了一个问题,A9芯片在续航方面存在问题,而这批A9芯片正是由三星生产的。

与此同时,台积电生产的芯片却没有这种问题。这也说明了三星的技术存在一定的问题,自此之后苹果就将所有的订单交给了台积电,也成为了台积电最大的客户。技术的 也让台积电吸引了不少的厂商,华为也是台积电客户,并且还是第二大客户。这样一来台积电的发展就越来越快速了,不过即便现在三星占下风,但是三星也从来没有放弃过。双方开始在工艺中 。

台积电表示3nm芯片制程将会在2021年底开始量产,并且2nm芯片也已经获得了突破,目前已经在建设晶圆厂,为2nm芯片产能做打算。而三星也做出了自己的努力,在工艺中三星 台积电使用GAA技术,而不是传统的技术。根据相关的消息透露,目前三星正在向ASML公司伸出橄榄枝,我们都知道ASML公司能够生产高端的芯片,三星想通过这个,来加速在3nm芯片以及2nm芯片的进程。

为什么三星这时候突然寻求与ASML的合作,那是因为三星开始着急了,因为台积电的突然宣布,给三星带来了危机感。台积电公开表明了第三季度的营收情况,可以看出同比以往还上涨了不少,值得注意的是5nm芯片就为营收贡献了10亿美元左右,这也表明了5nm 芯片的市场是非常的庞大的。并且台积电对于光刻机也是加大引进的力度,台积电方面表示,预计在2021年,台积电EUV光刻机要达到50台的数量,台积电这样做可能是为了让产能不那么紧张。

那么面对劲敌台积电的动作不断,三星显然是开始着急了,所以就连三星的董事长李在镕亲自前往ASML公司洽谈光刻机事宜,可以看出三星对于光刻机有多么的迫切了。三星之前还制定了一个目标,就是要在十年后超越台积电,如果从目前的形势上来看,这是一个艰难的任务。虽然今年高通有将部分的芯片订单开始交给了台积电,但是总的,台积电的市场份额要更高一些。

三星也是半导体行业的佼佼者,只不过在台积电这个领域,台积电还是专业的,在工艺上已经无人能敌了,这个压倒性的优势实在是无法拒绝。三星想要在十年的时间里要超越台积电,抢占 ,看来还是有一定的难度,不过三十年河西,三十年河东,谁也说不好。只能说这个一个富有挑战的目标,而至于结果还得等到那时候揭晓。

现在摩尔定律已经接近极限,之后必然会产生一些新兴的事物,现在的台积电在3nm以及2nm已经 了。但是当摩尔定律到达极限的时候,新兴的行业开始出现,或许到那时半导体行业将再次洗牌,再次迎来一个新的局面。

今年,荷兰ASML公司卖出62台光刻机,中国买走多少设备?

如果在马路上看到这种货车,一定要躲远一点,万一不小心碰一下,几个亿可能就没了。这里面装的就是目前 上最高端的EUV光刻机,华为就是因为这个被卡了脖子,单台售价1.3亿美元,比波音737客机还要贵,全 只有一家公司能够生产这种高端光刻机,就是荷兰的阿斯麦尔。那为什么只有荷兰能够制造出如此高端的光刻机呢?日本,德国,美国这些传统的 科技 强国,为啥就不行了呢?

我们先把视角从阿斯麦尔,拉到全球芯片业两大巨头的竞争。英特尔的新CEO基辛格,才刚刚上任就剑指台积电,他强调台湾是一个不稳定的地方,台积电一边争取美国的补助,一边却把最先进的产品留在台湾制造,他呼吁美国政府要重振自家芯片产业。他口中的自家人,就是英特尔。

而英特尔与台积电之间的对决,真正的重点就在于EUV光刻机。目前台积电在光刻机的数量与经验方面,都对英特尔保持 。我们假设台积电和英特尔用相同的速度购买新设备和研发新技术,那么台积电就能一直保持对英特尔的 地位,英特尔永远无法翻身做大哥。

芯片产业可以说是目前全球最重要的产业,这两年受到缺芯影响,很多电子产品以及 汽车 等需要用到芯片的产品,都有涨价的现象。现在的 已经离不开芯片的计算。而影响芯片产业强弱格局的关键因素,就是阿斯麦尔生产的EUV光刻机。

EUV光刻机到底是一台什么样的机器?阿斯麦尔又是一家怎样的公司呢?想要了解这些东西,我们得先从芯片的制造过程谈起。所谓的芯片,还有另外一个名字叫做集成电路,一个指甲盖大小的芯片上面就能堆放上百亿个晶体管。几乎所有的电子产品都需要它,才能正常运转。

芯片的制造就像是盖房子,首先 步是要先规划出房子的设计图,芯片工程师会根据芯片要有的功能,画出相对应的电路图,有了电路图之后,还要有地方堆放电子元件,就像是我们盖房子,必须要先有块地皮一样。而这个地皮就是晶元,有了晶元之后,要如何把电路设计图缩小并印上去呢?答案是靠光。透过紫外光把设计图缩小到晶元上面,一个晶元的最终品质如何,这一步非常关键。接下来晶圆还要再封装一个绝缘的外壳,到此芯片的生产就算是完成了。

上面我们说过:光刻是芯片品质的关键,换句话说就是谁能得到最先进的光刻机,谁就能在芯片竞赛中超越对手。那最 的光刻机要找谁买呢?当然就是阿斯麦尔,而且全球仅此一家。虽然光刻机市场上不止阿斯麦尔一家,还有日本的佳能和尼康,但日本的光刻机只能在低端领域混,高端光刻机只有阿斯麦尔能够制造。那为什么只有阿斯麦尔能够制造出最高端的光刻机呢?日本,德国,美国这些传统 科技 强国哪个不比荷兰要强。

阿斯麦尔的EUV光刻机单台造价1.3亿美元,为什么这么贵呢?因为它几乎是融合了当前全人类的最高智慧结晶,想要完成一台EUV光刻机的制造,需要集结全球10多家顶级公司才能做得到。可以这么说,目前不存在哪家公司可以单独搞定全部零配件,EUV光刻机是建立在一条极度精密的产业链之上的,每一个关键零配件单独拿出来,谁能做好谁就是那个领域的 顶尖。

反射镜是由德国的蔡司生产,对镜片光滑度的要求简直达到了逆天的级别。假设一个反射镜面跟德国面积一样大,那么镜片上最高的凸起也不能超过1厘米。阿斯麦尔的优势就在于,它牢牢掌控了整个产业链,光源来自美国,镜片来自德国,一台光刻机涉及多个 科技 强国的10多家顶级公司。之所以是荷兰的阿斯麦尔能够做到这件事,而不是日本,德国,美国的公司,这个是有 历史 原因的。

早期的光刻机出现在60到70年代,那时候的制程工艺远没有今天这么强大,光刻机的技术要求也相对较低,大多数搞半导体的公司,自己稍微加把劲都能做出来。在日本半导体行业快速崛起时,日本的佳能和尼康便顺势进入光刻机市场,并取得了非常好的成绩。再往后美国举全国之力打压日本半导体行业,逼迫日本签订了一系列协议,就和现在针对我们中国华为是一样的 , 不同的是我们没有选择低头认怂。

此时的阿斯麦尔还是飞利浦旗下的一个小公司,全公司上上下下才30人,因为不赚钱后来被独立出来单独发展,其实也就是被抛弃了。在打压日本的同时,美国也需要扶持新的替代者,这时候阿斯麦尔因为押宝台积电林本坚提出的浸润式显影技术,让光源技术突破极限,这个坚持给阿斯麦尔带来了转机。

在美国的扶持下,多家顶级公司对阿斯麦尔提供技术帮助,供应关键零配件,阿斯麦尔终于制造出最高端的光刻机,从此独霸全球市场。我们熟悉的半导体大厂,英特尔,三星,台积电都是阿斯麦尔的股东,他们之间有着非常紧密的关联,这也是为什么美国不让台积电给华为代工,台积电就要乖乖听话,让阿斯麦尔不卖先进光刻机给中芯国际,中芯国际就只能干瞪眼的根本原因。因为阿斯麦尔是美国一手培养起来的。

至于我们究竟什么时候能造出最先进的光刻机?这个问题的答案不好说,但总之不会是最近几年,即便华为重金研发,也不可能在短期内赶上,那么多家顶级公司几十年甚至百年的技术积累,需要我们国内多个行业,众多公司一起努力,才有可能在未来的某个时间点,追赶上最先进技术。虽然不是近几年,但我相信这一天并不会太遥远。

荷兰ASML公司卖出的62台当中,大部分是DUV光刻机,小部分是EUV光刻机。我们中国在今年成为了ASML公司DUV光刻机的最大客户。按购买金额排名 ,在ASML公司62台的销售总额中占比34%,比去年的占比22%高出了12个百分点,比今年排名第二的韩国高出5个百分点,比排名倒数第二和倒数 的日本、美国竟分别高出了27个、28个百分点,不过呢,我们中国买走的却全都是单台价格比EUV低不少的DUV,就是说,虽然按购买台数也是排名 ,却是在购买DUV光刻机的 和地区中排名 。

EUV光刻机全被其他 和地区的厂商给买走了。包括台积电、三星、英特尔、海力士。我们中国的中芯国际还是没有拿到2018年就下了订单的那台,5年了还是没有从ASML公司那里买走。

我们中国现在不仅需要大量使用DUV光刻机。今年,我们中国买走了比去年还多、比其他 和地区都多的ASML公司DUV光刻机,当然表明了我们国内芯片制造企业目前普遍达到的水平,并预示着将在中端芯片制造上出现更为热火的局面,产能扩大有了更进一步的保障;

另外,应该又是更多国内芯片制造企业开展7nm技术研发的迹象吧,中芯国际就是依靠DUV光刻机研发出、掌握了这个技术的。重要的是,我们中国还有着使用EUV光刻机的现实需求,中芯国际从2020年起就在“只待”EUV光刻机了,急等着用来研发5、3nm工艺技术;等来了的话,7纳米芯片的良品率当然就能更快达到业界标准了,然而,看来是一时半会儿等不来,其实,还一时半会儿等不来美国公司高端的其它工艺设备和配件、原材料等,形势逼人,必定倒逼我们国内的相关企业加快研制的速度。

好了,关于“高端光刻机为什么难以被中国企业模仿?”的话题就讲到这里了。希望大家能够通过我的讲解对“高端光刻机为什么难以被中国企业模仿?”有更全面、深入的了解,并且能够在今后的工作中更好地运用所学知识

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