華為Mate40系列手機,因為沒有足夠的晶片,導致一機難求。
背後的原因在於,臺積電無法給華為代工5nm晶片。
華為缺“芯”,引發全民關注。
問題來了,我們製造光刻機和晶片的難點在哪裡呢?
金錢
一臺光刻機要賣10億,對於廠商來說,研發投入是天文數字。
首先,光刻機的研發週期長,耗資巨大,能不能落地另說。
把技術落地,需要投入的金錢也是天文數字。
我們以14nm晶片來舉例,一座廠房的建設成本在100億美元以上。
目前,三星和臺積電正在研發的3nm工藝製程生產線,從研發到落地,資本支出至少在千億美元級別。
光刻機在生產晶片的過程中,需要消耗大量的水和電。
從頭到尾,每一個環節都是金錢。
所以,華為能夠自己搞定嗎?筆者認為,靠一個商業公司去攻克光刻機,幾乎不可能。
精度
目前,我們自主研發製造的光刻機和晶片,可以滿足軍工需求。
我們完全自主研發的光刻機,目前可以支援193nm氟化氬鐳射光刻技術。
而世界上最先進的光刻機來自ASML,EUV 5nn工藝。
對比一下,我們的差距太大了。
可是,從民用的需求來看,人們需要高精度的晶片。
比如體積更小的智慧手機,效能已經超過笨重的桌上型電腦。
目前,臺積電工廠正在使用的就是ASML的5nm光刻機。
臺積電為蘋果和華為代工,先後生產了A14、M1、麒麟9000晶片。
為什麼說我們造光刻機最大的難點是“精度呢”?
光刻機本身就是一種最精密的儀器。光刻機用的光,波長要越短越好。同時,光的能量和準度也有要求。
目前很成熟的DUV光刻機,原理是這樣的:193nm的光源脈衝去擊打(兩次)液態金屬錫,製造出波長很短的光源。
這中間的精度要求我們想象一下:從空中掉落的金屬液滴只有20um大,光脈衝要擊打兩次。
舉個例子,這就好比是用乒乓球打蒼蠅,還要打中兩次,精度要求之高難以想象。
單說光源,除了DUV,還有更先進的EUV。
我們剛才說的只是光刻機的光源,光源在光刻機內發揮作用,還需要反光鏡。
光刻機中的反光鏡,必須要非常非常光滑,同樣要求很高的精度。
除此之外,還有更多細節。
核心技術
製造晶片,製造光刻機的基本方法和原理,這都是公開的了。
剛我們也提到了,光刻機需要極高的精度,對應的就是最尖端的核心技術。
然而,最先進的5nm光刻機,需要最先進的光刻機光源技術,這種技術被Cymer牢牢掌控。
同時,光的準確度和精度也非常重要,卡爾蔡司也為光刻機提供支援。
掌握核心技術非常主要,我們拿北斗導航的舉例,完全自主研發。
很多小夥伴說了,GPS挺好用的,我們有必要做嗎?
答案是有必要,歐洲的伽利略導航系統,我們也曾出錢出力,可是人家說不賣就不賣,說不讓你用就不讓你用。
所以,我們還是得自己動手,掌握核心技術。
整合能力
光刻機,被譽為工業上的明珠,原因在於,光刻機整合了多個行業。包括加工、機械、測量、光學、微觀物理、化學和電子電路等等。
我們都聽過這麼一句話,“學好數理化,走遍全天下”,而光刻機涉及到的理論知識,數理化全佔了。
光刻機就是人類智慧的結晶。
所以,我們造光刻機和晶片的難點在哪裡呢?頂尖的核心技術+整合能力。
光刻機和晶片是人類的智慧結晶,所以我們不能搞閉門造車。
從大的方面來看,我們的優勢就是擁有廣闊的市場和需求。
舉例說明,我們對晶片的進口已經超過石油。
任正非表示,將來可能有人會求著我們買晶片,問題來了,未來晶片會變得很便宜嗎?
筆者認為,這是有可能的。
想象我們的生活會變成什麼樣子?智慧家居普及,萬物互聯,各種智慧裝置都需要一顆“芯”。
大家很熟悉的手機、汽車我們就不說了。目前,手機和汽車行業均出現“缺芯”問題。
人類需要大量的晶片,晶片就必須要大規模量產,成本降低是早晚的事情。
從這個趨勢來看,晶片有望成為買方市場。
現在呢,晶片產業最核心的兩個部分,光刻機制造和晶片代工,都是賣方市場。
而這是我們被“卡脖子”的地方。
從趨勢來看,任正非說的話,早晚會變成現實。