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荷兰ASML拒绝禁令 荷兰向中国交付7nm光刻机

发布时间:2022-12-08 20:05 来源:台祐百科

近日,芯片制造领域再起波澜。芯片制造设备商荷兰ASML一反常态,居然拒绝漂亮国“禁令”,继续向中国交付光刻机。

这原本是一件喜事,这或许能够解决麒麟芯片的制造问题,“麒麟+鸿蒙”或许就在眼前,但实际上,这又是一个“套路”

据悉,荷兰ASML交付给国内企业的光刻机并没有7nm以下所需的EUV(极紫外)光刻机。而是DUV(深紫外)光刻机,这究竟是怎么回事呢?

EUV光刻机与DUV光刻机有何不同?

芯片制造的关键就是光刻,这和平板印刷有些类似。

平板印刷是一种在平整的金属板上印刷的方法,这种表面已经制作好,因此油墨只会粘在要印刷的图案上。

在芯片光刻过程中,金属板就是硅片,墨水是沉积、通过光刻和蚀刻工艺的结合,制造出所需的电路。制造过程需要光学曝光,因此被称为光刻。制造设备也称为光刻机。

由于制程范围、发光原理、光路系统不同,光刻机又分为DUV光刻机和EUV光刻机

那么你知道二者有什么区别吗?

1、制程范围不同

DUV光刻机:单工作台制程在25nm以上,双工作台在14nm以上,英特尔通过技术改进实现了双工作台10nm工艺。

EUV光刻机:10nm以下芯片制造,同时是7nm、5nm、3nm制程必需设备。

2、发光原理不同

DUV(深紫外):光源为准分子激光,波长为193纳米。

它利用了光的折射原理,这意味着它使用了两套镜头(折射和反射)元件,用于引导和调节来自激光器的光。最终抵达晶圆。

EUV(极紫外):光源为EUV光子,光源的波长则为13.5纳米。

它利用光的反射原理,首先用高强度激光器(35KW)发射出激光,然后打中下落的锡滴,恰巧形成波长为13.5nm的光子。然后反射到晶圆上,

3、光路系统不同

DUV(深紫外):光路为液体

沉浸式光刻机在投影透镜与晶圆之间,填入去离子水,使得193nm的光波等效至134nm。

EUV(极紫外):光路为真空

它直接反射激光,通过光路抵达晶圆,为了防止极紫外光被吸收,因此光路必须是真空的。

通过简单的对比,我们知道EUV光刻机更加精密、制造难度更大,所生产的芯片也更加高端。

苹果的A系列芯片、高通骁龙芯片、华为麒麟芯片、联发科天玑芯片等都是由EUV光刻机制造的,没有EUV光刻机也就无法制造出高端的智能手机芯片。

而高端EUV光刻机被荷兰ASML垄断,DUV光刻机也仅有为数不多的几家企业能够制造。

ASML在光刻机领域有多强?

先来看一组数据:

2021年,全球光刻机市场达到了1076亿元的规模,较上一年增长了8.9%。共交付478台各种类型的光刻机,较上一年增长15%(65台)。

出货榜前三位分别是:荷兰ASML、日本尼康、日本佳能

ASML出货309台,占据了64.6%的市场份额,销售额达到了854亿,占比79%。

其中,高端机型(EUV光刻机)出货42台,占据100%的市场份额。

中端市场(DUV光刻机)出货103台,占据93.6%的市场份额。

低端市场(KrF机型)出货131台,占据75%的市场份额。

i Line机型出货33台,占据21.7%的市场份额。

从数据中可以看出,ASML垄断了EUV光刻机市场,掌控了DUV光刻机市场,丝毫不给竞争对手机会。

那么ASML制造的EUV光刻机都卖给了谁?

一半卖给了台积电,剩余的被三星、英特尔瓜分。

为什么呢?

台积电是ASML的贵人而三星、英特尔是ASML的股东

早年的光刻机市场被尼康把控,当时全球一半的光刻机由尼康制造,而ASML只是小角色。

1999年,光刻机迭代至157nm,尼康投入了几十亿美元,依然无法攻克光源问题。此时台积电的“林本坚”提出了解决方案。

他说:“不就是把光变细吗?通过水折射一下不就细了吗?为什么一定要在空气里传播?”

然而如此简单的方案并没有被尼康采纳,因为尼康不想承认自己花费几十亿美元无法解决的问题,如此轻而易举的被攻破。

最后,林本坚找到了ASML,一番交谈后,双方达成了协议。

2003年,ASML和台积电共同推出了沉浸式光刻机,光源波长仅为132nm,这台光刻机可以制造65nm工艺的芯片。

尼康在157nm节点败给了ASML。

ASML乘胜追击,一举拿下了65nm、45nm、32nm工艺制程,将摩尔定律向前推动了三代,ASML也超越了尼康成为了最先进的光刻机制造公司。

随着智能手机快速的发展,28nm、14nm芯片已经无法满足智能手机的需求,此时芯片制造工艺迫切需要更新迭代。

为了延续摩尔定律,进一步赢得市场,ASML决定研发EUV光刻机。这和芯片制造公司台积电、三星、英特尔不谋而合。

于是台积电投资ASML8.38亿欧元,三星投资5.03亿欧元、英特尔投资41亿欧元。这些资金主要用于EUV光刻机的研发。

当ASML宣布EUV光刻机研发成功,制造工艺突破7nm后,尼康彻底认输了。ASML成为了光刻机最强制造企业,也成为了光刻机的代言人。

ASML成功后,并没有忘记昔日的恩人,它将产品优先卖给了台积电、三星、英特尔。其他企业想买一台EUV光刻机十分困难。

依靠在设备上的优势,台积电、三星将制造工艺迭代至5nm、4nm、3nm。而其它企业,因为缺少EUV光刻机连10nm都突破不了,例如内地的中芯国际

想要的不给卖,能买的不需要

在光刻机领域,内地企业一直无法购买到最先进的EUV设备。原因主要在以下几点:

1、ASML产能不足

EUV光刻机技术含量极高,而ASML并没有掌握太多的关键技术,而是将多家企业的产品合理的组装在一起。

高精度透镜由德国蔡司制造,极紫外光源由Cymer提供,高精度轴承由法国制造。只要有任何一个部件出现问题,EUV光刻机就无法制造。

2、竞争对手抢货

为了在工艺制程方面压制对手,台积电、三星、英特尔这类享有优先购买权的企业,会尽可能的购买掉所有EUV设备。

如此一来,竞争对手就无法买到关键设备,自然也无法与它们竞争。

3、漂亮国的“限令”

为了打压对手,无所不用其极,包括行政手段。

限令规定,反是使用了漂亮国技术的企业,都要遵守“限令”,这自然包括光刻机龙头ASML了。因为“限令”很多企业买不到EUV光刻机。

但同时“限令”也损害了ASML的利益。

根据相关财报,内地已是ASML的第三大市场,占据了其总营收的14.7%,而且趋势还在扩大。

ASML中国区总裁沈波透露:1988年至今,ASML在中国大陆的全方位光刻解决方案下的装机量已超过1000台,相应的员工数量也超过了1500人。

“有钱不赚王八蛋”,ASML也深刻明白这个道理,于是想尽办法向内地供货,但提供的设备也仅是中端的DUV光刻机。这一点从2021年3月中芯国际的订单中可以看出。

2021年3月,中芯国际与ASML签订12亿美元的订单,但随后宣称“该订单不包含EUV光刻机”。这真是岂有此理。

大家心心念念的EUV光刻机根本不卖给我们,而低端光刻机我们已经可以制造了

上海微电子攻克90nm光刻机

2007年,上海微电子攻克90nm光刻机技术,但苦于蔡司的透镜产能不足,因此无法量产该类型的光刻机。

经过11年的研发、打磨,透镜技术终于攻克。2018年,90nm光刻机宣布量产。

90nm光刻机经过两次曝光,可以制成45nm的芯片,三次曝光后可以制成22nm的芯片,为了确保芯片的良品率,降低芯片的漏电率,通常都用来制造28nm芯片。

28nm芯片拥有很多使用场景,也占据着重要的地位。

目前各种芯片中,除了CPU、GPU、AI芯片外,其余芯片都采用了成熟的28nm工艺。比如:家电、汽车、高铁、火箭、卫星、工业机器人、电梯、医疗设备、智能手环、无人机等。

也就是说,这些芯片我们完全可以使用国产光刻机制造,根本无需购买ASML的设备。

至于14nm、7nm,其实有点鸡肋,毕竟制造成手机处理器、也无法用在高端产品上,无法创造出真正的价值。

此外,半导体市场由繁荣走向衰弱,芯片需求快速下降,价格也随之降低,多家芯片巨头业绩持续下滑,这种现象最终会传导到上游设备商。

而ASML正是看到了这一点,迫不及待的卖给我们落伍的光刻机,这大概就是抓住一切“赚钱”的机会吧。

写到最后

ASML向内地供货,远非我们想象的那样美好。

ASML或许只是抓紧时间赚钱,也或许是借供货麻痹对方。我们切不可麻痹大意,自费武功,自主研发光刻机之路绝不能停。

同时,我们也需要保持开放,加强与ASML、尼康、蔡司、三星等企业合作,吸收对方的技术与优势,打造自己的半导体产业链。

我是科技铭程,欢迎共同讨论!