晶片是中國的痛,在晶片設計方面,我們經過幾十年的奮鬥,已經逐漸跟上國際水平。,如今在國際上3奈米晶片已經可以量產,而華為也在3奈米晶片上有了突破性進展,但是晶片的設計是一個問題,而晶片製造同樣也是一個問題。
中國大陸最成功的晶片製造企業就是中芯國際,如今中芯國際已經能夠量產14奈米晶片,7奈米晶片製造技術已經突破,不久之後就能進入風險量產的階段。但是,總的來說,晶片製造技術還是趕不上設計進步速度。
所以長期以來,華為都得找臺積電代工。,不過,就在去年,臺積電迫於美國壓力,最終停止為臺積電代工,也就意味著華為可能無芯可用。,這不僅限制了華為的晶片設計,對華為的各項業務也是一個巨大的打擊。
晶片製造直接限制了我國半導體行業的發展,而阻礙我國晶片製造進步的技術,就是光刻機。任正非曾經說過,華為海思可以設計出全球最頂尖的晶片,但是國內卻沒有相應的製造技術。如今,世界上最先進的光刻機就是,掌握在荷蘭ASML公司手上的EUV光刻機,但是這並不是一家公司的成果,而是集合了歐美幾家公司一起的研製成果,可見光刻機的技術難度。
它算得上如今高科技產業,最先進的一項技術之一了。ASML公司光刻機的售價也極為昂貴,一臺7奈米的EUV光刻機,售價就高達1.2億美元。而臺積電和三星,之所以能夠製造最先進的晶片,同樣需要從ASML公司購買。
然而,光刻機不是你想買就能買到的,因為世界上只有ASML有最先進的光刻機,相當於壟斷。因此想買還需要看它的臉色。而且ASML的產量也有限,最近半年時間,三星和臺積電就已經圍繞著光刻機,進行著一場又一場的博弈。
臺積電和三星一直是最大的競爭對手,曾經的臺積電超過三星,隨後又被三星反超,再之後又再次反超回來,如今在5奈米晶片領域,依舊是臺積電稍勝一籌,但是三星也一直沒有放棄。
在2020年5月,臺積電就宣佈在美國斥資120億美元,新建5奈米晶圓廠,並在2023年實現量產。而三星也同時宣佈,要花100億美元在美國建工廠,並且打算以3納米制程切入。臺積電當然也不甘落後,而兩者之間的戰爭,最重要的就是EUV光刻機,因此,搶到光刻機就能在3奈米上先行一步。
兩家公司先後開出重金訂購,先是臺積電花數百億美元高價購買,而後又是三星掌門人李在鎔親赴荷蘭,洽談採購光刻機的相關事宜,這場激烈的競爭直到今天還沒有結束。
光刻機重要性不言而喻,但是我國即便是想買光刻機都買不到。一方面是ASML產能有限,另外一方面是因為美國的制裁,除了不願意賣之外,還有國內的廠家也不好買。需要生產最先進晶片的只有華為,華為或許吃不下這麼多的產能,而華為自己在晶片製造方面不是強項,買了沒用,在美國的制裁下也根本買不到。以至於到如今,我國的晶片設計和製造的陷入死衚衕。
現在,想要讓中國的半導體行業更進一步,突破光刻機的封鎖至關重要。那麼我們還需要多久能趕上EUV的光刻機呢?在我看來,時間或許會比大家想象中的短。
如今,中國的製造業飛速發展,科技進步全球有目共睹,曾經被髮達國家封鎖的大推力航空發動機,我們僅僅用30年的時間就研製成功。目前只有美,日,德,法,中,能夠自主設計和生產大推力發動機。
光刻機的研發難度比航空發動機高,畢竟光零件就有十多萬個。但是,我國的實力還是毋庸置疑的。中國研製光刻機算起來近50年的歷史,國際上60年代早期,已經成功研製出第一臺光刻機,而中國科學院並沒有晚多少,在1965年就成功研製出65型接觸式光刻機。
1980年,清華大學研製出的分散式投影光刻機,精度達到3微米,已經接近國際主流水平。1985年,中國第一臺分佈投影式光刻機研製成功,此時與國際水平差距不超過7年。可惜,中國光刻機技術卻在那之後停滯不前,中國有了造不如買的想法,眾多光刻機計劃被取消,這也是我國為何如今落後國際的原因。
一直到2000年之後,光刻機技術再次被重視起來。2002年,上海微電子裝備公司成立,之前的光刻機專案重新被撿了起來,雖然被外國技術封鎖,雖然已經停止20多年,但是中國的實力還在。
2008年,我國已經開始將EUV光刻機作為目標。2015年,北京華卓精科科技公司,已經有了65奈米光刻機的雙工作臺技術。2016年,上海微電子已經能夠量產90奈米光刻機。而到了2017年,在中國科學院牽頭研發成功極紫外光刻關鍵技術。
對整臺光刻機而言,最核心的部件就是極紫外光源,光學鏡頭,以及雙工作臺。而如今,中國已經掌握雙工作臺技術,以及極紫外光源技術。尤其是奈米級雙工作臺技術,原來全世界只有ASML有,而如今中國成為世界第二個,擁有這項技術的國家。
2018年,中科院研製成功超分辨光刻裝備,光刻解析度達到22奈米。不久之前,上海微電子企業,還成功研發出22奈米工藝的光刻機,再一次完成突破。雖然如今,我國光刻機技術,依舊落後於ASML公司,差距甚大有10年以上,但是我們的追趕速度依舊不容小覷。國家計劃在2030年,做出屬於中國的EUV光刻機,我認為這很有可能實現。
此外,我國還研究出可能彎道超車的技術,可能能夠直接繞過光刻機。浙江西湖高等研究院,研製出“冰刻機”,這種冰刻技術需要在-140度真空環境下進行,透過水蒸氣結冰,在晶體上形成冰膜,透過電子束在冰膜上雕刻,形成三維積體電路的結構。目前已經能夠做到微奈米級雕刻,完全可以媲美光刻機。而且冰刻機還能運用物理溫度轉變的技術,實現更高精度的晶片製造,未來有可能靠著冰刻技術,實現晶片製造的彎道超車。突破美國封鎖的日子,已經不會太過遙遠。