如果荷兰阿斯麦DUV光刻机也对中国大陆厂商禁售,后果有多严重?

半导体(俗称“芯片”)是现代科技的基础,其技术进步和创新将持续推动科技的快速发展和创新。但最近几年来,全世界可说是有目共睹,美国正在费尽心机,不遗余力地阻挡中国大陆的科技进步和创新,特别是半导体已经被美国锁定为了重点打击的行业。业界人士大多认为,不断拉大美国本土与中国大陆在半导体技术方面的差距,才是美国真正想要达成的目标。

不久前,很可能是迫于美国的压力,日本、荷兰都已经同意与美国达成新的协议,这无疑是美国限制中国大陆半导体产业发展战略的又一狠招。中国智库安邦就发布报告称,在美国、日本、荷兰达成协议后,对中国大陆半导体产业的出口管制措施将会更加严格,尤其是多边协议更替美国在今后继续扩大限制范围做了铺路——事实上,全球其他国家对美国部分限制供应或者完全限制供应,美国半导体产业只依靠自给自足的模式,照样玩不转。

美国是全球半导体制造设备领域的领导者,在沉积、蚀刻、制程控制、化学机械研磨和离子注入等多个细分市场上均占据多数份额。许多美国半导体设备制造商,例如应用材料、科林研发、科磊等,都曾向媒体抱怨,美国在2022年10月祭出的全面性单边出口管制,反而给了包括荷兰ASMI(ASM International)、日本东京威力科创等海外半导体设备厂商扩大市占率的绝好机会——如果应用材料、科林研发、科磊等美国厂商对中国大陆断供半导体设备,那么会有其他国家(地区)的厂商、以及在中国本土的厂商势必逐渐取代美国厂商。而在不是由美国厂商主导的光刻机市场上,确切说是在DUV深紫外光刻机市场上,荷兰阿斯麦,日本尼康、佳能等半导体设备厂商向中国大陆持续正常供货,即使美国依靠自己的力量(总部位于美国本土的半导体设备厂商)实行单边出口管制,也会相对弱化技术限制的影响。

以荷兰阿斯麦为例,该公司的光刻机可以分为四个等级:第一等级——用于7nm以下工艺的EUV极紫外光刻机、第二等级——用于16nm~7nm工艺的DUV湿法光刻机、第三等级——用于45nm~28nm工艺的DUV湿法光刻机、第四等级——用于110nm~65nm工艺的DUV干法光刻机。美国限制中国大陆半导体产业快速进步的最主要手段,即是半导体设备出口管制。尽管美国、日本、荷兰三边协议如今敲定,将限制中国大陆厂商获得DUV光刻机,但并未正式对外宣布具体的措施,尤其DUV光刻机是一种非常广泛的技术,包括氟化氪 (KrF)、干式氟化氩(ArF Dry)和浸润式氟化氩(ArFi)光刻机。未来中国大陆半导体厂商究竟还能够获得哪种等级的光刻机设备,外界尚未完全可知。

需要指出的是,一方面,尼康曾于1988年发布使用KrF曝光技术的DUV光刻机设备,虽然对量产14nm制程工艺仍然具有某种程度的支持作用,但按理说,美国、日本、荷兰三方最近新敲定的协议限制,应该不会包括这么老旧的技术。另一方面,阿斯麦于2022年发布的最新一代浸润式DUV光刻机,恐怕将是美国锁定禁售中国大陆的重点设备。目前阿斯麦依然宣称,除了EUV光刻机以外,其他业务与中国大陆半导体厂商正常交易。根据阿斯麦财报数据显示,在2021年和2022年,浸润式 ArFi DUV光刻机在营收中的贡献度分别高达36%和34%,EUV光刻机在营收中的贡献度均为46%,可想而知,如果浸润式DUV光刻机被禁售中国大陆,那么显然会对阿斯麦的业务带来负面冲击。

业界有分析认为,用于16nm/14nm及以下的先进制程工艺的光刻机设备,将对中国大陆厂商禁售;而用于45nm~28nm成熟制程工艺的光刻机设备,存在被纳入出口管制范围的可能性。一旦用于生产45nm~28nm制程工艺的光刻机也被禁售,那么落在该制程工艺区间的芯片,包括很多数字芯片、显示驱动芯片、车规级微控制器/图像传感器、小容量存储芯片等,中国大陆厂商短期内将无法扩产,中长期不得不转用DUV干法光刻机,但这样做会带来芯片制造成本上升,市场竞争力下降;或者,今后多数成熟制程工艺芯片也都从国外购买。

根据荷兰阿斯麦自己做的市场预估报告,在2025年,悲观预期下,目标是卖出190台干式DUV光刻机、70台浸润式DUV光刻机、53台EUV光刻机、乐观预期下,目标则是卖出290台干式DUV光刻机、87台浸润式DUV光刻机、75台EUV光刻机。

知乎上一位自称在台积电工作过,并在半导体行业从业达20年之久的人士认为,EUV光刻机是满产满销,只要阿斯麦完成制造,立马会被台积电、三星、英特尔等三家大厂抢走。但DUV光刻机,尤其是干式DUV光刻机在悲观预期与乐观预期之间的差距有100台之多,主要原因应该就在中国大陆市场。

他写道,按照美国的设想,涉及16nm/14nm以下先进制程工艺的光刻机设备、全都不能对中国大陆出售。所以阿斯麦预估浸润式DUV光刻机在两种不同预期下的销售量差别很小。据此还可以推断出,阿斯麦似乎希望从45nm制程工艺为起点,对中国大陆厂商禁售DUV光刻机。然而,美国可能想要的是,用于110nm及以下制程工艺的光刻机设备,统统对中国大陆厂商禁售。这就导致了干式DUV光刻机在两种预期下的巨大差距——2025年如果该设备能卖中国大陆,销量就有290台;如果不能,销量就只有190台。

按照这位半导体资深从业人士的说法,如果110nm到28nm成熟制程工艺,16nm/14nm及以下先进制程工艺所需的光刻机设备全部被禁售,对中国大陆半导体芯片产业将是毁灭性打击。

对于国产光刻机设备能不能派上用场问题?这位从业人士的回答是:首先,光刻机不是核弹,只分有或者没有两种情况。光刻机开发出来,先得从试验机经过一代一代的改良,最终成为量产机。这样的过程根本不可能秘密进行,因为都是需要与产线相结合的试生产,才能调适与改进。因而国产光刻机的进展情况,对美国来说是完全透明,那种以商业秘密为由不能说纯粹是借口。况且,国产光刻机需要的零部件,大部分依赖进口。零部件同样是以美日厂商供应为主。第二,由上海微电子开发用于号称90nm制程工艺的光刻机(实际只能满足130nm及以上制程工艺),至今没有用于实际量产,也根本不能用于量产,很多关键性的应用数据根本没有;但就是在这样的情况下,又大跃进式地开发可用于28nm制程工艺的浸润式ArFi DUV光刻机。第三,全球任何一家前道半导体设备,都是经过无数顶尖工程师长时间累积经验,在技术上不断改进和优化才有的结果。

这位行业人士表示,即便是最乐观的估计,用于28nm制程工艺的半导体设备,包括光刻机、刻蚀机等全部实现国产化,并达到晶圆厂量产的标准,用6年左右完成就是奇迹。此外,还要考虑到,等到那个时候,诸如量子计算实现商用,通用人工智能AI广泛普及,等等,用28nm及以上成熟制程工艺生产的芯片,还能有多大作用!

总而言之,国产半导体需要奋发努力,一方面要自主研发、攻关克难,开发出来的半导体设备必须要能够投入到生产线,以便不断改进和优化;另一方面应该与全球其他国家(地区)的厂商展开各种方式、不同层次的合作,千万不要完全靠自己闭门造车。

(我为科技狂整理发布)

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页面更新:2024-05-31

标签:三星   光刻   荷兰   厂商   美国   中国大陆   半导体   中国   芯片   后果   大陆   工艺   设备

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