美国阻止荷兰出售光刻机给中国的背后

今年年初,美国阻止荷兰ASML对华出口极紫外光刻机(也就是EUV)一事,被媒体曝光,闹得沸沸扬扬。虽然事件最终结果还有待披露,但是这个事件无疑再次暴露了我们中国光刻机乃至整个半导体行业的致命短板。类似我们航空发动机领域,如不加快攻关,实现国产,那么未来,美国或者其他国家仍然会拿这个来制约我们。


深扒 | 美国阻止荷兰出售光刻机给中国的背后

事实上,自2018年以来,美国为阻止全球半导体供应商巨头ASML对华出口光刻机,已经多次施压荷兰。那为什么美国老是拿光刻机来卡我们中国的脖子呢?中国为什么需要ASML的光刻机?

因为ASML垄断了这一半导体制造核心设备。不过,在ASML的发展和崛起中,也脱离不了美国政府和企业的影响。

上世纪八十年代后期,由于市场需求不旺以及英特尔把SRAM集成在开发的CPU里,导致飞利浦主导的欧共体“尤里卡计划”中的存储项目遭遇惨败。

当时,全球半导体市场正向东亚转移。飞利浦也将目光转向台湾,于1987年与台湾工研院成立合资公司——台积电,并原封不动地把整条生产线搬到台湾。

不过,到了1988年底,就在台积电生产线快装好的时候,发生了一场意外的火灾。台积电把所有被烟熏过的光刻机退回ASML,并重新下了17台新机的订单。

成立不久的ASML刚好资金非常紧缺,这些订单在关键时刻救了急。结果为火灾买单的保险公司,成了当时ASML最大的客户。

可以发现,在英特尔的阻击下,飞利浦在存储项目上的失败催生了台积电,而台积电的一场大火扭转了ASML的初期发展命运。

2000年后,由于美国SVG公司拥有最成熟的157nm激光需要配置的反折射镜头技术,而ASML在美国能源部和几大芯片巨头合建的EUV光刻联盟里还只是个小配角。最终,在技术升级战略的重要关头,ASML决定报价16亿美元收购市值只有10亿的SVG。

不过,这次收购同样遭到美国政府和商会的阻挠,美国外国投资委员会在收购协议上加了一堆条件,其中包括不许收购SVG负责打磨镜片的子公司Tinsley,以及保证各种技术和人才留在美国等。

但美国的压制并没有阻碍ASML的发展。

自摩尔定律调整变化后,光刻光源被卡在193nm无法进步长达20年。2002年,台积电的林本坚博士在一次研讨会上正式提出了浸入式193nm的方案,这基本上宣判了半导体界当时正在开发的各种光刻技术方案的死刑。

这时,ASML找准路线,加强与台积电的合作,在一年的时间内就开发出了样机,并在之后推出浸入式产品XT:1700i。这台光刻机比之前最先进的干法光刻机分辨率提高了30%,可以用于45nm量产。

ASML的XT:1700i构成ASML对尼康、佳能等竞争对手的致命一击,世界各大半导体厂商广为采纳。此后,随着高NA镜头、多光罩、FinFET、波段灵敏的光刻胶等技术不断改进,浸入式光刻机一直做到现在的7nm。

眼看ASML日益壮大,美国华尔街资本开始大举买入这家公司股份,并实现控股。如今,ASML的三大股东资本国际集团、贝莱德和英特尔均来自美国。经过这些操作,ASML显然“顺理成章”地成为了半个美国公司。

不过,ASML也享受到美国光刻技术带来的一些好处,为它在EUV一支独秀做了铺垫。2015年,ASML的EUV光刻机可量产样机发布。虽然售价高达1.2亿欧元一台,但还是收到各国半导体厂商诸多订单,排队等交货。

实际上,为阻止ASML出口尖端光刻机,美国对中国半导体产业的压制早有迹可循。

在《瓦森纳协议》框架下,欧美国家最先进的几代光刻机一直对华禁售。出售的光刻机也都有保留条款,禁止给中国国内自主CPU 做代工。中国芯片起不来,有很大一部分原因是买不到先进设备。

实际上,中国光刻机设备的研制起步也不晚。从上世纪七十年代开始,先后有清华大学精密仪器系、中科学院光电技术研究所、中电科45所等投入研制光刻机。

其中,清华大学精密仪器系研制开发了分步重复自动照相机、图形发生器、光刻机、电子束曝光机工件台等半导体设备;中科学院光电技术研究所在1980年研制出首台光刻机;中电科45所1985年研制我国同类型第一台 g线1.5um分步投影光刻机等。

不过,虽有不小进展,中国光刻机等半导体技术水平仍和欧美有较大差距。到了八十年代末,中国开始奉行“造不如买”的政策,一大批企业纷纷以“贸工技”为指导思想。

由于产业抛却独立自主、自力更生的指导方针,比较盲目对外开放,中国的光刻机乃至集成电路产业在科研、教育以及产业方面出现了脱节:研发方面单打独斗,科研成果转化微乎其微

但是,尽管中国愿意买,却仍然遭到严格封锁。在这之后,中国半导体产业幡然醒来,进入了海归创业和民企崛起的时代。

1999年,中星微的邓中翰于回国,中芯的张汝京于2000年回国,展讯的武平和陈大同于2001年回国,芯原的戴伟民于2002年回国,兆易的朱一明于2004年回国。他们带着丰富经验和珍贵资源,涌入了中国半导体产业的大潮。

特别是2002年,上海微电子成立,并在四年之后承接了国家“核高基”02专项的浸没光刻机关键技术预研项目和90nm光刻机样机研制。同时,中电科45所将从事分步投影光刻机研发任务的团队整体迁至上海参与其中。

经过十余年的耕耘拓展,目前上海微电子前道光刻机实现90nm制程,封装光刻机市场占有率全球领先。其中,IC后道封装光刻机国内市场占有率达到80%,全球市场占有率40%。此外,据称上海微电子65nm制程设备正在进行整机考核,对65nm进行升级后就可以做到45nm。

数据显示,2018年中国集成电路进口金额约3120.6亿美元,同比增长19.8%。中国半导体厂商的快速发展,使得他们需要采购更多光刻机设备,这推动了国内相关产业发展。不过,国内自主企业在ASML、尼康、佳能统治的前道光刻市场上几乎空白,还有待突破

要实现中国精造不被“卡脖子”,推动产业发展,一方面中国政府还要与美国博弈,打破7纳米EUV光刻机的封锁。另一方面,哪怕花十年、二十年,光刻机领域也要自力更生、攻坚研发。目前的国际形势充分说明,中国要做好这两手准备!


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