中國(guó)芯片沒(méi)有EUV光刻機(jī),這該何去何從呢
提到芯片,就不得不說(shuō)光刻機(jī),因?yàn)楣饪虣C(jī)是制造芯片的必要設(shè)備,沒(méi)有光刻機(jī),芯片制造就從無(wú)談起。都知道,臺(tái)積電是全球芯片制造技術(shù)最先進(jìn)的廠商,拿下了全球超過(guò)50%的芯片訂單,而臺(tái)積電之所領(lǐng)先,很大一部分原因就是因?yàn)槠浒惭b了大量先進(jìn)的EUV光刻機(jī)。據(jù)悉,EUV光刻機(jī)是全球頂尖技術(shù)的集合體,其零部件超過(guò)10萬(wàn)多個(gè),像美國(guó)的光源技術(shù)、德國(guó)徠卡的鏡片等等,雖然是ASML研發(fā)生產(chǎn)的,但90%的零部件都依賴進(jìn)口。
由于眾所周知的原因,特別是由于西方的禁運(yùn),中國(guó)芯片制造業(yè)無(wú)法得到EUV設(shè)備。但是全球能使用EUV的邏輯工藝制程制造商少之又少,中國(guó)大陸地區(qū)沒(méi)有僅只有三家,分別是臺(tái)積電、三星及英特爾。根據(jù)CounterpointResearch的調(diào)查,到2022年底,英特爾將只能得到20臺(tái)ASML的EUV設(shè)備,遠(yuǎn)低于臺(tái)積電可能的90臺(tái),以及三星的45~50臺(tái)。那美沒(méi)有光刻機(jī)的中國(guó)大陸該何去何從呢。中國(guó)芯片制造業(yè)有進(jìn)步,然后差距大是客觀的現(xiàn)實(shí)。就全球代工業(yè)看,臺(tái)積電是一馬當(dāng)先,無(wú)人可及。現(xiàn)階段它不可能是我們的對(duì)標(biāo)。相比設(shè)計(jì)及封裝業(yè),中國(guó)芯片制造業(yè)是最弱,主要體現(xiàn)在與全球先進(jìn)制造工藝水平差距大,及設(shè)備與材料等大部分依賴進(jìn)口,在成熟制程段,無(wú)論工藝,或者產(chǎn)品都缺少“佼佼者”,另外在西方打壓下,尤其是不確定性,給產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)不小的心理壓力。
臺(tái)積電在光刻機(jī)的技術(shù)上處于領(lǐng)先地位。2月19日,臺(tái)積電董事長(zhǎng)劉德音在2021國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議上透露出了一個(gè)重要信號(hào):臺(tái)積電已經(jīng)突破了EUV光源技術(shù),功率最高可以達(dá)到350W,除了可以用于生產(chǎn)5nm和3nm芯片之外,甚至還能滿足更先進(jìn)的1nm芯片的生產(chǎn)條件。由此可見(jiàn),臺(tái)積電對(duì)EUV光刻機(jī)的研發(fā)取得了巨大的進(jìn)展,如果它真的有意自主生產(chǎn)光刻機(jī),那么以后就不用再看ASML公司的臉色了。而且EUV光源技術(shù)是光刻機(jī)中最難掌握的部分,臺(tái)積電能夠攻克進(jìn)一步證明了自己的強(qiáng)大實(shí)力。三星電子近期活動(dòng)也不斷。將極紫外(EUV)光刻技術(shù)應(yīng)用在基于1z-nm工藝的DRAM上,并且完成了量產(chǎn)。半導(dǎo)體分析機(jī)構(gòu)TechInsights拆解了分別采用EUV光刻技術(shù)和ArF-i光刻技術(shù)的三星1z-nm工藝DRAM,它認(rèn)為該技術(shù)提升了三星的生產(chǎn)效率,并減小了DRAM的核心尺寸。TechInsights還將三星的與美光的1z-nm工藝DRAM進(jìn)行了對(duì)比,三星的DRAM在芯片超單元尺寸(Cell Size)方面同樣較小。
中國(guó)最好的中芯國(guó)際,雖能夠量產(chǎn)14nm芯片,但良品率卻難以保證,也全球最先進(jìn)的臺(tái)積電和三星依然有不小的差距。正是認(rèn)識(shí)到了這個(gè)不足,中芯國(guó)際邀請(qǐng)到了技術(shù)大拿蔣尚義的加盟,一方面為了促成與ASML有關(guān)EUV光刻機(jī)的購(gòu)買協(xié)議;另一方面,則是通過(guò)自研來(lái)縮小與臺(tái)積電和三星的技術(shù)差距。據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露,中芯國(guó)際通過(guò)轉(zhuǎn)換封裝技術(shù),使用相對(duì)低端的DUV光刻機(jī),實(shí)現(xiàn)了7nm芯片的制造,至于最高端的5nm芯片,也已在研發(fā)之中。
但是,EUV光刻機(jī)是中芯國(guó)際攻克5nm,必不可少的關(guān)鍵設(shè)備。目前,ASML已對(duì)可生產(chǎn)7nm芯片的DUV光刻機(jī)松口,但對(duì)于EUV光刻機(jī)卻絲毫沒(méi)有回旋的余地。EUV光刻機(jī)短缺,仍是擋在中國(guó)芯片路上的巨大攔路石。光刻機(jī)研制難度高,是半導(dǎo)體皇冠上的明珠。雖然國(guó)內(nèi)制造商中芯國(guó)際已完全訂購(gòu)了一臺(tái) EUV 光刻機(jī),但由于美國(guó)的緣故,ASML 從未發(fā)貨過(guò) EUV 光刻機(jī)。2020 年末,蔣尚義重返中芯國(guó)際,中芯國(guó)際也發(fā)布消息稱,江尚義的回歸將促進(jìn)中芯國(guó)際與 ASML 的談判,從而加快 EUV 光刻機(jī)的到來(lái)。事實(shí)上,EUV 光刻機(jī)能否到達(dá),這是許多國(guó)內(nèi)用戶關(guān)注的問(wèn)題,因?yàn)樵?span> EUV 光刻機(jī)問(wèn)世后,國(guó)內(nèi)制造商不僅可以提高芯片的良好成品率,還可以實(shí)現(xiàn) 7nm、5nm 等芯片的獨(dú)立生產(chǎn)。
總之,中國(guó)光刻機(jī)已看見(jiàn)曙光,接下來(lái)還要拭目以待。