在半导体设备领域,光刻机是目前全球最顶尖的科技产品之一,也是半导体产业最关键的设备。光刻机就像是一把打开芯片制造的大门的钥匙,其重要性不言而喻。
美国通过“禁售”手段试图扼杀中国在半导体领域的发展,却发现并不能阻止中国芯片产业在全球市场上所占据的一席之地。这也是为何,美国开始将注意力转移到光刻机设备领域。
美国不仅开始通过所谓的芯片新规,限制美国芯片企业跟中企的正常商业和技术往来,还联合荷兰方面,迫使ASML公司停止对中国芯片企业供应先进光刻机。
而且据日本媒体报道,近日美国更是联同日本抛出《美日半导体协议》,希望通过此前与荷兰签订的协议,构筑美日荷半导体联盟,彻底堵死中国芯片企业的发展之路。
对此,有日本业界的专家纷纷指出,出口到中国大陆的光刻机存在“可能被美国监管”的风险,一旦相关产品进入中国市场后被用于军事用途,将对中美两国的关系造成难以想象的影响。
众所周知,光刻机设备的研发与制造能力对中国半导体产业来说具有重要意义,虽然在过去几年中,中国企业已经取得了一定进展,但他们还无法彻底取代美国企业的地位。
从长远来看,如果不能进一步提高技术水平,中国很难在全球半导体产业中拥有与美国企业相抗衡的实力。
自2016年以来,全球芯片制造领域发生了翻天覆地的变化:美国不再是芯片制造设备的唯一供应方。一些亚洲国家和地区成为了主要的供应商,例如台积电和三星。
同时,中国大陆也加大了对芯片制造设备的研发力度,从制造芯片所需的光刻机、刻蚀机、离子注入机等核心设备来看,中国大陆也能独立完成生产。
与此同时,台积电和三星等半导体制造商逐步进驻中国大陆市场,建立自己的芯片制造厂群,大幅提升产能。这无疑将会加剧芯片制造设备市场的竞争。
在这样的情况下,美国认为其在半导体领域“霸权”受到威胁。为了防止中国大陆获得足够多的光刻机供应以增强其全球市场地位和技术能力,美国对中国大陆施加了越来越多的限制。
光刻机,又名微加工光刻机、硅光刻技术。它是集成电路制造中的核心设备之一,其作用就是在半导体生产过程中,通过“曝光”技术在硅片上将集成电路所需的电路图案,精准地复制在硅芯片上,从而制造出我们所需要的芯片。
从技术角度来看,光刻机是由光源、光学系统、电子及控制系统和精密机械等组成的复杂精密机械装备。
由于光刻机使用了非常精密的光学镜头,其精度可以达到几纳米甚至是亚微米级,所以光刻机几乎能够做到让肉眼无法看到光的本质。
从成本角度来看,光刻机制造成本较高,其研发、制造、测试、维护等每一项都需要大量人力物力。因此,光刻机被视为半导体领域最复杂的设备。
最初,美国针对中国出口管制清单中新增了一项《出口管理条例》。这项规定限制了美国公司向中国出口半导体制造设备,即便是向中国出口也会被审查。这就意味着,包括 ASML、台积电、三星在内的多家美国企业都无法为中国企业生产光刻机。
另外,根据相关报道显示,美国的相关部门的监管十分严谨,甚至对英特尔公司也进行调查,希望能够找到这家公司生产高端光刻机的证据。此举旨在遏制中国在芯片产业上的发展,遏制中国未来在该领域的崛起。
就像上文中所提到的一样,目前在全球市场上,仅有 ASML能够制造出最高端的光刻机设备。而在随后,美国又一再修改芯片规则,对其实施了出口限制措施。
此举很大程度上限制了美国半导体公司以及一些受制于美国的半导体公司,向中国出售最先进的光刻机设备。
当然,美国的这个举措对处于芯片制造霸主地位的台积电而言,同时也产生了巨大的约束力,以至于其不得不对中国华为进行芯片断供。
纵观当今全球芯片产业的状况,日本业界专家担忧,美国很大可能会将日本出口到中国的光刻机,列为“可能被美国监管”的风险产品。
因为美国方面相信,一旦日本光刻机的相关产品进入中国市场,会对中美两国关系造成难以想象的影响。
对此,我们需要进一步了解:日本业界专家为何会有此担忧?首先,我们需要了解一下全球光刻机的生产现状。
在当前全球光刻机市场中,最先进的EUV级别光刻机市场几乎由荷兰的ASML完全垄断,而较先进的DUV级别光刻机市场则还有日本的一席之地。
其中,佳能和尼康就是日本半导体产业的佼佼者,也是全球最大的半导体制造设备制造商,占据全球光刻机市场不少的份额,排在荷兰ASML之后。
根据权威数据显示,2020年以来,单单是日本佳能(Canon)在全球光刻机市场上就占据了约为20%的份额,妥妥的全球光刻机巨头。
说到光刻机,除了荷兰ASML,我们能想到的就是日本,尤其是其芯片企业的两大巨头佳能和尼康。因为佳能和尼康拥有最顶尖的技术,如果将它们的设备卖给中国,中国就会掌握最顶尖的技术。
目前,虽然中国也有一定的光刻机研发实力,但是中国企业和日本的佳能、尼康相比,在技术方面还是有一定的差距,至于荷兰的ASML就更不用说了。
毕竟光刻机的研发需要长达几十年时间,而且需要大量投入。并且光刻机不像其他设备那样有高精度的要求,它需要精度更高的光源和光刻胶。
目前全球能自主生产光刻机的企业只有四家:荷兰 ASML公司、德国蔡司、日本佳能和尼康。其中荷兰 ASML公司是全球光刻机老大,其研发出来的 EUV光刻机要比最先进的 EUV光刻机领先一代以上。
在全球半导体产业链中,芯片制造环节属于最高端的产业,而光刻机又是其中的核心设备,因此光刻机技术也是最能体现一个国家芯片制造技术的一款关键设备。
所以毋容置疑,中国的半导体产业正在崛起,要想真正实现芯片行业自主可控,光刻机技术一定是要掌握在自己手里。
最近有媒体报道称,中国正在制定5年计划,在2025年自主研发出国产光刻机。不过目前来看,这一计划似乎有些过于激进了,毕竟在光刻机方面实现国产替代还需要时间。
但我们相信,只要有国家的大力支持和国内科研人员的不懈努力,在5年内实现国产光刻机技术完全自主化就不是一件难事。我们也期待着5年后中国半导体产业能为世界带来更多惊喜。
面对美国的“禁售”,中国芯片产业发展的“急先锋”中芯国际更是早早就紧急行动了起来,审时度势,提前布局,以便打破被围堵之困境。
因此,早在数年前中芯国际宣布,为配合国家“自主可控、安全高效”的战略和行业发展的需求,公司将使用自有资金向先进工艺研发与技术转移平台——中芯南方(上海)率先注入巨资。
这个项目的目的就是,致力于提升芯片工艺制程至28 nm及以上的先进工艺水平。该项目将支持中芯南方生产其第一代、第二代和第三代集成电路(IC)晶圆的能力。
自2022年以来,虽然中芯国际受制于先进光刻机等设备的影响,一直无法在28 nm及以上的先进工艺上取得实质性的打突破。
但是中芯国际比没有退缩,瞧准时机蓄势待发。最近,在近年来早早对美国新规作出规避购入充足DUV级别光刻机后,中芯国际迅速行动起来,在国内新建四座28 nm成熟工艺的芯片工厂提升产能,争夺最大的成熟工艺芯片市场。
芯片产业是一个资金投入大、风险高、周期长的行业,国产芯片产业在国家政策与资金支持下一定会有更好的发展,在美国“禁售”政策之下,我们不能轻言放弃。如果国产芯片产业无法突破这个难关,那么未来我们将面临更多困境。