圓珠筆芯都造出來了,為什麼國內還是造不出EUV光刻機

近日,中芯國際往自己的深圳工廠中運輸了一臺荷蘭ASML光刻機,但可惜的是並非EUV(極紫外)光刻機。為何EUV光刻機如此重要,因為掌握了EUV光刻機便能夠繼續向著芯片的極限製程如5nm、3nm乃至1nm進發,而芯片代表著人類的最高智慧。

圓珠筆芯都造出來了,為什麼國內還是造不出EUV光刻機


要理解EUV光刻機,就先要理解芯片為何如此重要。

2019年中國貿易進口總額達到14.31萬億人民幣,而進口類別排名第一的就是芯片,進口總額達到3000億美元(約合21215億人民幣),排名第二的則是石油,費用為2400億美元(約合16972億人民幣)。

芯片的應用非常廣泛,幾乎所有的電子產品都需要應用到對應的芯片,對這些電子產品而言,芯片便是它們的大腦。

為何要大量的進口芯片,一個是因為國內外的芯片製造技術仍然存在一定差距,國內的芯片還未掌握核心技術;另一個原因則是,由於瓦森納協議的限制,中國拿不到製造先進芯片的設備。

因此可以看到,雖然我們已經有非常優秀的芯片設計公司,如海思等,但卻沒有強大的芯片製造廠商,正是因為缺少關鍵的製造設備。

而這個關鍵的設備,便是光刻機。光刻機的作用,是在製造芯片過程中,將掩模版上的圖形轉移光刻膠上的過程將器件或電路結構臨時“複製”到硅片上所使用的設備。

舉個例子,就好比要雕刻一個壁畫,畫家已經在紙上將圖形畫了出來,而雕刻師需要拿著鑿子在牆壁上將畫上的圖案刻出來。而光刻機,便是雕刻師手中的鑿子。

目前世界主流的手機處理器已經來到了7nm製程工藝,但國內仍在對193nm氟化氫激光光刻技術進行突破。

圓珠筆芯都造出來了,為什麼國內還是造不出EUV光刻機


顯然,我們不能要求拿著擀麵杖去畫鼻菸壺吧,這也是不可能做到的,因此只能找尋更細的鑿子才行。

EUV光刻技術便是這種更細的鑿子,極紫外光的波長只有13nm,因此能夠進行更精細的雕刻,5nm以後的製程目前也只有EUV能夠做到。

目前全球只有荷蘭ASML(阿斯麥公司)才掌握這項技術,而握有壟斷產品的ASML也在光刻機上大發橫財。

從營收上來看,2019年ASML的淨銷售額為118.2億歐元(約合924.6億人民幣),同比增長8%;淨利潤為25.92億歐元(約合202.74億人民幣)。而在EUV光刻機方面,2019年ASML共交付了26臺光刻機,佔銷售額的31%,約為27.89億歐元(約合218.1億人民幣),核算下來,單臺EUV光刻機的售價便達到了驚人的8.4億人民幣。

如此高昂的售價,也讓ASML賺的盆滿缽滿。不過這也讓人產生疑惑,為何只有ASML能夠生產EUV光刻機呢?中國難道就無法生產這種設備嗎?要知道過去一直被謠傳圓珠筆芯都造不出來的國度,已經可以生產這種產品了。

其實不計成本的話,EUV光刻機並不難製造。

從1981年開始所有光域光刻機的研究論文以及主要成果都被登上了雜誌期刊,因此在製造技術上並沒有太多的阻礙。

圓珠筆芯都造出來了,為什麼國內還是造不出EUV光刻機


那EUV光刻機這麼賺錢,為何還是隻有ASML能夠製造呢?因為除了EUV光刻機本身的技術外,我們還缺少完整的產業鏈,並且即便勉強制造出來,也註定是要虧損的。

有人可能會有疑問,中國的市場如此廣闊,如果EUV光刻機能過國產化,那不是要賺瘋了。

通常而言,研究EUV需要先從實驗室開始。這也意味著從1981年~2020年的數百篇論文,數千個實驗都要復刻一遍,這裡所耗費的人力、物力、財力都是驚人的。

更關鍵的一點是,由於這些實驗室復現,並沒有創新性,而國內現有的科研體系仍然較為注重論文,沒有創新性的實驗就意味著無法發表高水平的論文,這也就代表這些科研工作者在評職稱、申請經費、拿項目上都會遇到極大地困難。

而涉及到EUV、等離子體、激光等實驗器材都非常昂貴,動輒上百萬,這種投入巨大,卻連一篇像樣的文章都發布出去的事情,誰又會去做呢。

因此就能夠看到,國內為了發佈文章,放著ASML的成功路徑不走,反而非要標新立異。如長春光機所用Nd:YAG激光輻照Xe稀有氣體來產生13.5nm的EUV;上海光機所開展了Nd:YAG激光輻照固體錫靶;武漢光電國家實驗室完成了CO2激光輻照固體錫靶產生EUV輻射的實驗等。

好在2月23日,科技部已經發布《關於破除科技評價中“唯論文”不良導向的若干措施(試行)》,不把論文作為主要評價依據和考核指標,也期待這項決議能夠促使國內的科研更上一層樓。

此外,ASML在研發EUV光刻機時,得到了Intel、三星及臺積電等廠商的大力支持,再加上DUV業務利潤的支撐,最終歷經10年,才從EUV光刻機上賺到錢了。

並且在產業鏈上,ASML的EUV光刻機80%部件並非自產,大部分的部件都來自於歐美各個國家,這些發達國家互通有無,將最先進的技術及材料賣給荷蘭,才能促成EUV光刻機的誕生。

在1月22日的ASML財報會議上,ASML公司CEO Peter Wennink談到了EUV光刻機的問題,他解釋說ASML是EUV光刻機的系統集成商,這套設備集成了全球數百家公司的技術,擁有超過8000多個零部件,許多零件都是非常複雜的。

圓珠筆芯都造出來了,為什麼國內還是造不出EUV光刻機


以鏡頭為例(物鏡系統是光刻機三大核心之一,另兩個是激光系統、工作臺),卡爾蔡司為ASML提供光學鏡頭,集成了各種反光鏡及光學部件,世界上沒有哪家公司能夠複製他們的技術。

同時,Peter Wennink強調,ASML的光刻機裝有傳感器,一旦檢測到異常情況就會發出警報。這意味著,逆向工程基本不可能實現。因此,中國想要造出EUV光刻機,必須要實現全產業鏈的突破,難度可想而知。

另一個,即便我們投入巨大資金,耗費無數人力物力,將EUV光刻機生產了出來,但這也需要數年的時間。很難認為EUV便是光刻機的終點,如果技術產生革新,那麼這些投入便打了水漂。

並且也不知道下一代光刻機是否需要相同的技術儲備,而通過以往的經驗來看,每一代光刻機盈利的窗口期也就是20~30年,錯過了這個窗口期也就談不上賺錢了。

更重要的是,光刻機並非是目前最需要解決的問題,沒有光刻機也並不會讓中國陷入危險境地,而國內需要將資金投入到重要的戰略領域,如新能源、航空航天、人工智能等。

在沒有這種大力支持下,想要造出可商用能夠賺錢的EUV光刻機更是千難萬難。當然,未來終有一天,當我們真的造出了EUV光刻機,也就等同於砸了那些發達國家的飯碗,這需要中國做到真正的第一之後才有可能實現。


分享到:


相關文章: