中芯定购EUV光刻机,中国应该如何看待高端光刻机技术落后的事实?

近日,据日经亚洲评论报道称,中芯国际已向顶级芯片设备制造商ASML定购了首批EUV光刻机(实现芯片7nm制程工艺的关键设备),售价高达1.2亿美元。

此举将有助于国产芯片制程工艺的升级,有可能直接达到国际一流水平的7nm芯片制程工艺。在还未能引进ASML光刻机(据称被瓦森纳协定限制)之前,最好的国产光刻机加工精度为90nm,仅相当于2004年上市的芯片奔腾4的加工水平。

中芯定购EUV光刻机,中国应该如何看待高端光刻机技术落后的事实?

ASML光刻机

1.高端光刻机技术无法短期之内复制和超越

高端光刻机设备被誉为“半导体制造业皇冠上的明珠”,是芯片制造必不可少的设备。但其制造难度之大,导致只有荷兰的ASML能够制造(日本的佳能、尼康只能制造中低端光刻机)。同飞机发动机一样,高端光刻机也难于被短期之内复制和超越。其难度主要在两个方面。

首先第一个难点在于3万多个零件,采购于全球顶尖技术,每个零件和材料都挑战着人类工艺的极限。其中最为困难的是德国卡尔.蔡司旗下的CarlZeissSMT光学镜片,其精确程度达到皮米(纳米的千分之一)级别。如果把整个镜片放大到德国那么大,其最高突起不能超过一厘米(一个指甲盖的大小)。

其次如果这3万多个采购于全球的顶尖零件都没有被瓦森纳协定限制,其机械配合精度也是难于短期之内克服的。高端光刻机需要2个工作平台同步工作,一个平台载着底片,一个平台载着胶片,平台从静止到运动加速度如同火箭发射,但误差要求控制在2nm之内。上海微电子董事长贺荣明说到:

“相当于两架大飞机从起飞到降落,始终齐头并进。一架飞机上伸出一把刀,在另一架飞机的米粒上刻字,不能刻坏了。

所以说引进ASML光刻机短期有助于弥补国产芯片制造设计同国际一流水平的差距。因为高端光刻机不是短期之内能追赶的技术,这需要中国用五十年至一百年的时间来长久规划,而不是期望几个月解决问题。

中芯定购EUV光刻机,中国应该如何看待高端光刻机技术落后的事实?

反射镜引导激光

2.对高端光刻机技术追赶应保持合理的态度

如果为了追赶高端光刻机技术短期之内投入大量资金和人力是不可取的。因为首先高端光刻机不是短期之内能追赶的技术,需要一代人协同并进才能实现;其次一个国家用于科技扶持的资金是有限的,如果对某个技术加大投入必然会影响到其他技术的扶持。现阶段我们应该加大技术扶持的是人工智能和5G通信技术,因为这是国际前沿科技竞争的地方。但是对光刻机合理的技术扶持也是必须的。

中芯定购EUV光刻机,中国应该如何看待高端光刻机技术落后的事实?

5G等前沿科技竞争中国应该加大投入

3.关于瓦森纳协定

《瓦森纳协定》又称瓦森纳安排机制,目前共有包括美国、日本、英国、俄罗斯等40个成员国,而中国不在协定成员国之内。尽管瓦森纳协定规定成员国可自行决定是否发放敏感产品和技术的出口许可证,并在自愿基础上向其他成员国通报有关信息。但该协定实际是受美国控制的。例如“瓦森纳协定” 某一成员国拟向中国出口某项高技术时,美国甚至直接出面干涉,如捷克拟向中国出口“无源雷达设备”时,美国向捷克施加压力,迫使捷克停止这项交易。

此前荷兰的ASML高端光刻机应该也在禁令之内,导致中国只能购买ASML生产的低端光刻机。但是这次ASML向中芯出售的是其最高端的EUV光刻机设备,可以看出在全球化的今天,瓦森纳协定伴随着美国的衰落正在消失


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