光刻机为什么中国做不出来
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。
光刻机是典型到极致的高风险、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。
我们国家有大批科研人员,为什么不能制造出光刻机?
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最先进的,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最高水平。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。
中国自主光刻机为何如此难产?
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。
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