我们都知道,自从华为在5G技术上占得了先机,美国就一直采取各种措施限制和针对华为,甚至直接采取干扰措施。此前,华为消费者业务CE0余承东表示,因为美国对华为实施的芯片制裁已经开始生效,作为华为芯片供应商的台积电,在此后将会终止与华为的合作,华为手机使用的高端芯片在失去供应商以后,过不了多久,华为手机就会出现无芯片可用的情况。
此消息一出,大家一方面因为美国的制裁感到愤怒,另一方面,则是非常惊讶,同时还感到了无法理解,现在的 科技 水平已经这么高了,华为更是国内的*企业,为什么芯片还得靠别人,而自己却没有能力造呢?很遗憾,但是事实就是如此,高端芯片,不但华为现在还造不出来,国内也很少有企业的制造水平能达到这种地步,最关键的原因就是,我国在半导体领域的技术还不够高,还没有达到那个高度,所以没有条件建造出精度更高光刻机,而如果没有光刻机的话,就完全没有办法造出符合条件的高端芯片。
其实理由也很简单,就一条,因为关键技术太难掌握造不出来,之前有过这么一句话,是评价光刻机的,他说,以我国目前的技术水平来说,我们造的出各种新式导弹,但是却造不出光刻机,所以说,光刻机的稀有程度比原子弹都高。这样的评价可以说是相当中肯的,现在世界上,有9个国家已经可以自行建造原子弹了,而且原子弹的数量还不少,可是完全掌握了高精度光刻机技术的,现在也就只有两个国家,日本和荷兰,差距非常明显。
所以,光刻机的技术难点到底在哪里呢?其中一个关键原因是,要想完成光刻机制造,这个国家的科学水平一定要非常高,而且底蕴深厚,积累足,不仅如此,想完成光刻机的建造,光靠自己是不可能的,其中要用到的很多东西,都必须从国外买。还有一个原因,研发时耗费的资金会非常多,可以说是天文数字。对于中国而言,钱都不是阻碍我们发展光刻机的原因,可是因为中国发展时间不足,所以对该行业不是很了解,熟悉程度也低,别说建造了,研制的时候究竟该从哪里开始,我们刚开始都是一头雾水。想要成功破解光刻机难度是非常大的,在中国看来,难度更是上升了一个档次,让我们在这个方面寸步难行的原因,除开客观条件的影响,还有一道壁垒横在我们面前,那就是西方国家依然还在对中国实行技术封锁,我们当初本来想从国外先引进光刻机,然后再自己进行研制的,所以就和荷兰商议了相关的细节,双方都已经决定交易了,可是美国横插一脚,百般阻拦,荷兰也没有勇气得罪美国,因为美国的再三施压,和中国的光刻机贸易计划只能一拖再拖。
这件事情发生于数十年以前,到了今天,在努力这么久以后,我国对于光刻机的研究又进行到了什么程度呢?根据官方给出的数据我们可以看出,现在来说,数据还不是特别理想,因为我们拥有的光刻机,它的制程是90纳米,而依然处于研制阶段的光刻机,制程缩短到了28纳米的样子,看样子的确是进步颗很多,但是需要注意的是,荷兰的光刻机制程可以达到5纳米至7纳米,我们可以非常直观的感受到,和真正意义上的高精度光刻机相比,我国在这方面还有很长的路要走,所以,华为现在完全没有办法自行制造华为手机需要的高端芯片,用华为的麒麟1020芯片为例,它的制程为最小的5纳米,国内的技术水平完全赶不上。
其实关于这件事情,我们只需要牢记一点就行,那就是,光刻机具有非常关键的意义,如果能拥有它,就代表着我国的科学技术水平又有了新突破,美国的芯片制裁带来的严重危机也在警醒着所有中国人,要是再关键的高新领域发展不起来的话,就相当于把命脉交到了别人手上,别人随时都可以在这方面拿捏你,这样的情况,会让中国在未来陷入困境。如果想彻底不再受制于人,中国必须在这些高新领域继续发展,继续保持全速前进的状态,加大马力,争取在短时间内提高自己的水平
从20世纪60年代初开始,中国就有半导体公司发明了芯片蚀刻技术,拉开了光刻机发展的序幕。随后,经过37年的发展,荷兰的阿斯麦尔寻求建立自己的光刻机产业链,然后垄断了整个全球市场。在这个产业链中,91%的关键部件来自国外而不是荷兰,而荷兰的阿斯麦尔在这个产业链中扮演着重要的角色,负责光刻机模块的整合和开发。只有这样,荷兰的阿斯麦尔才能控制整个产业链。
当下,高端光刻机已被荷兰的阿斯麦尔垄断。荷兰的阿斯麦尔的存在对发展全球芯片非常重要。他们的光刻机是世界上*进的,很难找到一个可以替代ASML的光刻机。因此,当国外芯片的市场价格总是很高的时候,就会出现一种情况,这主要是因为我们没有足够的高质量的光刻机愿意只从国外进口现代芯片。光刻机对精度有很高的要求,要达到这样的精度就必须犯错误。因此,国家的工业水平和科技实力必须达到*水平。大量的科学家试图用正确的信息进行测试,即使测试条件到位,也找不到合适的突破点。
光刻机是高精尖设备,技术难度很大。一台光刻机重达近180吨,内部零件超过8万个。要制造这样一台机器,必须采用美国现有的光刻机设备、德国的机械技术、瑞典的轴承技术和日本的光学技术(如现代技术),这是不可想象的。除了现代技术的结合,光刻机零部件的生产也是一个严重的问题,因为它们不是阿斯麦独立生产的,而是从世界不同国家进口的。这就不难理解为什么阿斯麦敢于慷慨地说,即使就我们的图纸而言,中国也无法制造光刻机,因为仅凭我们自己是无法制造这么多相互关联的细节的。
光刻机中使用的这些材料和备件也很难找到。国家的工业资源再丰富,也不能靠自己,让所有的零配件只能来自国外。关键是你想买的话,别人未必会卖给你。
光刻机的研发是一个技术问题,高精度的光刻机难度非常大。由于市场的原因,光刻机寡头垄断了除第一种产品外的其他产品,其他产品不赚钱,这意味着第一种和第二种之间的差异将继续扩大,除了第一种产品外,其他差异可能长期存在。
因为这个制作起来非常的困难,而且制作起来的时间也是非常的长。
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,世界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工作的知乎作者@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世界构建大楼,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领先性,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*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。
华为有可能造出光刻机吗?光刻机为什么能卖8亿?看完长知识了
前一阵子华为手机芯片生产问题遇到障碍的新闻在咱们身边可以说是铺天盖地。新闻除了让我们国人有点愤懑之外,还将一个之前从未听说过的设备带入了我们的眼帘,那就是光刻机。高端机型的生产技术现在掌握的国家屈指可数,这其中暂时还不包括咱们中国。网上有很多朋友都会有一个共同的疑问,咱们中国就造不出来一个光刻机吗?如果集合了一些*的技术人员,需要多久才能把它造出来呢?华为多久才能生产光刻机呢?
在解释这问题之前,我给你简单的说一说,究竟光刻机是什么东西。*理解的方法就是,光刻机就是一个具有高精度的光学曝光仪器。要知道它都是把纷繁复杂的线路准确的印制在一个只有几纳米大的硅片上。这就要求机器本身的精度和相关联的技术要非常的成熟。一台光刻机能卖到八九亿,甚至更多。在这个领域之中最厉害的国家就是美国,因为他们拥有光刻机最多的专利,其中包括最为重要的对准技术专利。
现在各个代工厂拒绝为华为提供新的芯片生产订单已经是一个残酷的事实,为了解决这个问题的话,我们是不是应该拼力一搏自己研发*光刻机呢?如果这个任务落在了中国通信技术领域的强者华为身上,可能成功吗?
其实这并不是一件简单的事情。华为公司技术固然强大,但是在光刻机的研发制造领域可以说是一个"小白",在全无累积经验的情况下组建团队进行开发的话,其实很像是盲人过马路,速度会很慢,成本也会非常高。而且华为最为强势的核心技术也不在制造领域,而是芯片设计领域。
其实说咱们中国没有制造光刻机的能力是不准确的。咱们国家的上海微电子装备厂商就拥有制造光刻机的能力。但是受制于技术的局限,他们制造的光刻机是没有办法满足高端芯片5纳米工艺的需要的,只是属于单一功能的终端产品。不过*的好消息是他们已经能够将现有90纳米节点的工艺缩小到28纳米。可能在2021年就能将新的设备进行量产。
要知道制造一台光刻机所需要的绝不可能是一个国家,至少现在国际上*端的该类设备生产厂商荷兰ASML所生产的光刻机,要是细分部件的话,那设计的国家就包括了德国(镜头)、日本和美国(光源)等国家。而我们国家想要自主研发更为先进的设备,这些问题应该也是绕不开的。
造光刻机难的原因有:
1、西方国家的技术封锁:
在光刻机领域,荷兰是最有发言权的,我国很早以前就跟他们取得联系,并且希望进行相关合作,若是双方进行合作的话,很容易就能解决技术问题,可是美国却总是从中作梗,要求荷兰方面封锁相关信息,不愿意让这个技术流到中国这里。
2、没有参照物:
这么多年以来,中国之所以能够发展得这么迅猛,一方面是因为拥有相对技术的经验,另一方面就是因为,可以买到具有参考意义的物品,进行模拟式的研究,而高端光刻机的参照物,我们始终都没有获得,简直就是一张白纸,相关工作很难展开。
3、光刻机技术:
光刻机技术并不仅仅是单纯的一项技术,而是一个集合性质的技术群体,在一个光刻机里面,至少有8万多个电子元件,光刻机凝聚了人类*智慧。
在众多技术难关中有很多关卡,即便是解决了其中一部分,也没有办法将所有的东西拆解开来,与其自己研究,还不如通过商业合作的方式,使用其中某项功能,因此中国的光刻机研究,迟迟没有真正的实现技术突破。
世界的光刻机水平:
实际上中国能制造光刻机,只是不能制造先进光刻机。在2021年的时候,中国就有企业宣布制造出了能生产24nm芯片的光刻机。这个水平放到国际上大概是2013年到2015年的水平,而在2021年时国际领先水平是5nm芯片。
单论先进光刻机方面,在目前的市场上是一超多强。荷兰的asml是世界上*、*进的光刻机制造商,占据了全球光刻机市场80%的份额,在行业中基本做到了垄断。
整个世界有4大光刻机生产商,除了荷兰的asml,日本的佳能和尼康也在市场中占据一定份额,而中国也在里面有一个名额,那就是上海微电子。
上海微电子是全球主要的低端光刻机生产商,占据了全球低端光刻机40%的份额。所以就光刻机本身来说,光刻机并不难造,至少对于中国来说光刻机不难造,难造的是最*的光刻机。
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