国产光刻机飞速发展,能摆脱ASML吗?

2024-05-15

1. 国产光刻机飞速发展,能摆脱ASML吗?

因为光刻机制造工艺不存在科学基础理论的限制,全部都是工程问题,而工程问题就是资源和时间投入够了,一定搞得出来。连航发我们都快搞出来了,光刻机为什么搞不出来?
反过来说,过去我们造不出来,原因不是我们不能造,根源是我们的产业政策:



过去我们的产业政策是与西方国家形成互补,继而形成政治互信,最后达成长期和平:这是我们过去的和平观。但问题是我们高看的西方人:原来他们无法接受我们与他们平起平坐,硬要和我们用实力说话,逼迫我们的产业和他们脱钩。
这样我们不得不在过去产业的空白处发力。
回答上面某些答主说的“高端人才”“流失”问题,我请你们反过来想一个问题,如果国内的产业尚不成气候,而且国家的产业政策不准备发力,而你作为这个产业的人才,你怎么选择? 如果你想报效国家,正确的选择是什么?去大学和同僚们卷?去研究所和同事们卷? 毫无疑问,正确的选择是去国外苟,去学习,等时机成熟,发力。
简单来说,中国产业人才的回国率,其实取决于,我们的产业独立程度有多高,以后回来的人只会越来越多,凡是回不来的,只有可能是中国不要的。
再说了,某些高校有留外传统,他们不去国外占领关键岗位,谁去收留大量去国外留学的中国学生?绝大多数出国留学的学生都回来了,总要有留下殿后的吧?

再说了,谁说高端人才毕业必须是清华大学毕业的,歼20研制总师就不是。
回来说说光刻机,光刻机不能急,原因是这是个产业集群,涉及到材料、精密制造和众多环节的工业配合,需要时间沉淀。
此外,这个节骨眼需要低调的。没消息,其实是好消息!
为什么我认为,航发比光刻机难搞。物理学上,流体力学理论方向基础科学理论瓶颈之一,而且是越是高温和高速,越麻烦。从设计、制造到最终应用,除了一点点试验,一点点积累,没有别的好办法,走不了捷径。而航发的研制就会撞到流体力学理论的瓶颈。
但光刻机的研制,据我所知,至少在精密光学与机械加工这方面,没有已知的理论瓶颈,而且我国的工业基础还不错。瓶颈反而在光刻部分,也就是说光刻机造出来,和光刻机好用完全是两回事。所以,光刻制造的真正瓶颈,不是制造这台机器,而是如何嵌入成熟的半导体制造体系。

b站上看过很多大佬谈国家产业规划,意见基本完全一致:
14五期间解决成熟工艺的材料和设备国产化问题,15五在去突进先进制程。
看样子,国家的决策者们头脑清醒,产业政策也很得当,如果还有那么强的执行力,你怀疑不会成功?

国产光刻机飞速发展,能摆脱ASML吗?

2. 光刻机技术加速突破,美专家:ASML的时代正在结束

  众所周知,光刻机是生产芯片的必要设备;虽然说一颗小小的芯片看上去只有指甲盖大小,但是在芯片的内部却含有上亿个晶体管线路,想要完成芯片的生产,靠人眼很显然是无法完成的,而光刻机利用极紫外光源等技术就可以轻松的完成芯片的生产;目前全球领先的光刻机技术几乎都被荷兰ASML公司所垄断,随着市场需求的不断增加,也让荷兰ASML公司赚得是盆满钵满! 
        光刻机有钱也买不到  
    作为光刻机领域得分霸主企业,ASML公司的手中也掌握着很多先进的光刻机生产技术,其生产的EUV光刻机是生产7nm工艺以下芯片的必要设备,依靠着EUV光刻机,台积电和三星都已经实现了7nm和5nm芯片的大规模量产;虽然说一台先进的EUV光刻机的售价高达10亿,但在市场上依然是供不应求的,而且有钱也并不一定能买到EUV光刻机! 
        ASML光刻机出货受限  
    我国 科技 企业很早就向ASML公司预定了一台EUV光刻机,但一直到现在也没有发货,而这一切都是因为ASML公司生产的光刻机核心技术中含有美国技术,所以ASML公司光刻机的发展也需要受到美国的限制;值得一提的是ASML公司在老美的要求下,还将总部搬到了美国市场办公,这也将更加限制住ASML公司生产的EUV光刻机的出货! 
        美专家:ASML的时代正在结束  
    要知道,老美在多次修改芯片规则以后,也导致全球芯片市场都出现了短缺的情况,这一次全球市场的“芯片荒”也直接让大家都认清了老美的真面目,并意识到了发展半导体产业的重要性,所以中国、日本、欧盟都国都在大力的发展自主芯片产业链,并加快了对光刻机技术的突破,对此美专家也表示:ASML的时代正在结束!美专家之所以这么说,主要还是因为有以下几方面的原因! 
        光刻机技术加速突破  
    首先,ASML公司在相关规则的限制下,一直都无法自由出货,这将严重的影响ASML公司在全球光刻机市场上的发展,这也将直接倒逼着大家都开始加速研发光刻机的脚步,其中日本的佳能和尼康这两个老牌的光刻机巨头企业已经宣布将重新进入光刻机领域发展,最快将在2023年研发出一台先进的3D光刻机,另外,还有俄罗斯也正在计划研发先进的光刻机技术,并使用比ASML公司所生产的EUV光刻机使用的极紫外光源波长更短的X射线来研发光刻机;可以说日俄所研发的光刻机技术都是要比ASML公司的光刻机技术更加先进的! 
       另外,还有台积电、三星、苹果等芯片厂家也在加快对封装工艺技术的研发,想要以此来摆脱对台积电已经ASML公司光刻机的依赖,在先进封装工艺技术的加持下,苹果已经利用重叠技术将两块芯片给封装在一起,并实现了性能的超越,而我国的华为也正在研究这一重叠技术,有了这一技术以后,那么也技能有效的降低对ASML公司EUV光刻机的依赖! 
       最后,新的芯片技术和材料也正在加速发展中,让EUV光刻机的时代也正在逐渐走向结束;要知道,现在的半导体芯片的发展都是需要遵循摩尔定律的,当达到了1nm以后就逼近了物理极限,所以科学家也一直在研发新的替代技术和材料,其中光电芯片就已经成为了很多国家 科技 团队所研发的重点,只要下一代芯片技术取得突破,那么依赖于光刻机的半导体芯片也将被逐步淘汰;所以综合来看,在未来的芯片市场上,光刻机不会再那么的重要,而ASML公司也不会再一家独大,正如美专家所说:ASML的时代正在结束! 

3. ASML拥有最高端的光刻机,为什么只卖光刻机而不自己生产芯片呢?

ASML在光刻机领域如雷贯耳,占有大部分的光刻机市场。目前大部分的半导体厂商都离不开ASML的光刻机,比如英特尔、三星、海力士、中芯国际、台积电等等。光刻机是推动摩尔定律的最关键设备,可以说ASML生产的高端光刻机推动着闪存、CPU等技术的进步。
   
  
  
  
 
 ASML(Advanced Semiconductor Materials Lithography Holding N.V.),中文译名为阿斯麦。在1984年以前,ASML前身为ASMI,是荷兰一家半导体上市设备生产商。1971年,飞利浦开始开发光刻设备,那个时候光刻机竞争激烈,日本、美国、德国设备占据市场,虽然飞利浦也成功推出自己的设备,但是由于市场残酷,飞利浦取消了这个研发部门。这时候ASMI找上飞利浦,寻求合作,最终合作成立了ASML。ASML经过不断发展,注重研发投入,在2000时推出TWINSCAN光刻机,奠定其霸主地位。目前在光刻机市场,ASML已经远远领先传统的光学巨头NIKON以及CANON。
   我们都知道,半导体行业其实是重资产、技术密集型型产业,当然目前也是劳动密集型。ASML其实本身也并非一个闭环企业,它的光学器件比如镜头来自于卡尔蔡司,计量设备来自于美国是德科技。光刻机的生产、技术革新是技术含量极高的,也是需要大量资金投入的,每一个部件的进步都会带来技术革新。当然这些进步都离不开资金投入,以及产业链之间的合作。ASML实行的是一种轻资产战略,把控主要核心技术,并不是全产业链都设计,这样并不适合其核心业务的发展。虽然ASML没有涉足下游半导体芯片业务,但是英特尔、三星以及台积电三大巨头可是入股了ASML并有23%的股份,这给了ASML巨大的才力支持,这显然要比直接涉足传统半导体行业要更加稳妥,更有利于ASML核心业务的发展。
 
 ASML虽然厉害,但是还是对我国有技术封锁,国内半导体生产商很难买到其最先进的光刻机。当然了,这里也要顺便说一下我国的光刻机技术,目前上海微电子已经可以自主生产光刻机了,而且在EUV光源方面取的极大进步。虽然与ASML有很大技术差距,但是未来是非常光明的。
 
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ASML拥有最高端的光刻机,为什么只卖光刻机而不自己生产芯片呢?

4. 美施压不断,中国芯加速崛起,ASML想卖光刻机:再不卖就晚了

  ASML坐不住了,开始想卖光刻机! 
   去年四次示好中国,还表示或对相关企业进行“辅导”,ASML如此心急地想要出货于华,其实说到底就是市场问题。从它此前的财报数据来看,就是DUV等光刻设备都在国内大赚180亿之多,就论半导体设备而言,国内市场还是巨大的,如日本东京电子公布的前两个季度的营收,国内市场占比巨大,泛林财报显示31%的营收来自中国, 所以如此大的市场,作为半导体设备巨头,能不“眼馋”? 
      可“眼馋”又如何?当下老美不断施压,就是想要出货也比较难。前段时间还爆出美将施压于ASML,部分商品禁止出口,毕竟EUV光刻机的部分核心是来自于美。可随着限制的不断加强,国内半导体迎来了快速发展阶段, 包括前段时间央视也公布了国内光刻机取得某些进步,ASML都开始想卖光刻机了!因为再不出手,可能就晚了! 
      2018年的时候中芯就已经开始采购EUV光刻机,但老美一出手这事就此搁浅了3年之久,如今的老美又不断施压,今后想要供货或许也是挺难。
   这个市场本来是相互合作,相对稳定,但是耐不住特不靠谱的一顿升级制裁,如今拜D似乎也是全盘接下此前的目标。
    国内本来也是打算实现自主化,如果说此前只是打算,那么现在就是迫切的希望能够获得突破,力求打造一条集设计、制造、封测、销售于 一身的产业链。 
   在8月1日的时候,德媒也发布一篇文章,从中我们看到其对美如此做法的不满,表示如此一来也是扰乱了市场,并且加快了中国在该领域的崛起,长此以往,将会“击垮”部分行业。 更要命的是如一些欧洲小国都是“一首歌吃一辈子”的做法,如果国内半导体崛起,那么他们或将受到市场的影响。 
    在文中指出,受影响最大的可能就是ASML。 
      国内半导体的崛起自然是需要先进设备的辅助,但是美一纸禁令下来,也使得ASML被迫关上了中国的大门,这背后所产生的经济损失估计彼得·温宁克比较清楚吧,因为其不止一次的在电话会议上呼吁美要重新考虑这件事,甚至还吐槽美这是扰乱了市场,影响了半导体的发展。但那又如何呢?拿不到许可也是无法出货啊。
    说到底,ASML想卖光刻机最大的根本是市场,是营收。 
   年初,清华大学在光源方面获得突破,根据相关信息我们可以看出,如果一旦走出实验室,将可能取代ASML光刻机所采用的光源,并从稳定性、效能上都是由于荷兰所采用的解决方案。
    在前不久央视也曝光了中科院在光刻机方面取得的成绩,高能同步辐射光源科研设备已经进入安装阶段,而到了明年初也将交付主要建筑单体,这在国内光刻机领域也是极具有推动意义的。 
      或许是ASML预感到如果国内光刻机崛起,那么自己将会失去这么大的市场,所以现在才会如此着急地出货,毕竟再不出货,可能就来不及了。这从商业角度上来说,算是比较正常的了。
    再说回国内,其实不管老美是否施压,我们都将考虑实现自主,绕考美的技术,国内现在确实比较困难,但也请相信,团结一致,在不久的将来,一定能够实现突破! 
      这才刚刚开始,中国芯,加油!

5. 为什么光刻机只有荷兰ASML才能生产?

总结下来,主要有以下几点:
1、技术上壁垒高。
ASML总裁Peter Wennink也在媒体上方言:高端的EUV光刻机永远不可能(被中国)模仿。
“因为我们是系统集成商,我们将数百家公司的技术整合在一起,为客户服务。这种机器有80000个零件,其中许多零件非常复杂。以蔡司公司为例,为我们生产镜头,各种反光镜和其他光学部件,世界上没有一家公司能模仿他们。此外,我们的机器完全装有传感器,一旦检测到有异常情况发生,Veldhoven总部就会响起警报。”
2、长周期投入。
光刻机是典型到极致的高风险、高投入的赛道,前期的投入很高收益很慢,有时候身体要贴钱投入。从ASML的研发投入基本达到15%以上,有时候全年负增长也是常态。
据一位在ASML工作的知乎作者@俗不可耐透露:“ASML的EUV光刻机才真正开始盈利”,而ASML在这项技术上投入的时间是27年。试问有多少企业可以做到。
3、更换供应商成本太高。
买到一台机器和用好机器是两码事。ASML极紫外(EUV)光刻机每台售价达到1.2亿美元,重达180吨,零件超过10万个,运输时能装满40个集装箱,安装调试时间超过一年。除此之外,磨合与提高良率都需要时间堆砌,只要没有大的技术变革,厂商们不可能轻易放弃ASML当其他厂商的小白鼠的。
台积电(占据全球晶圆代工的大半壁江山)、三星、英特尔、格罗方德包括国内的中芯国际都是ASML的客户,其中三星、英特尔、格罗方德还是ASML的股东,三大巨头转投其他家的可能不大。


光刻机之所以重要,在于它是实现摩尔定律的基础:
摩尔定律指出集成电路上能被集成的晶体管数目,将会以每18个月翻一番的速度稳定增长。可以把晶圆的整体构造想象成在微观世界构建大楼,如果想让整个建筑有更多的小房间可以容下晶体管,这就要求房屋的整体框架要精细再精细。反映到光刻机上就意味着它投射到晶圆上的尺寸越小。
EUV光刻机代表了大厂在先进制程方面的领先性,目前只有荷兰ASML一家能够提供可供量产用的EUV光刻机。各大Foundry厂和IDM厂在7nm以下的最高端工艺上都会采用EUV光刻机,客户以英特尔、台积电、三星、SK海力士为主。
ASML在2019年出售了26台极紫外线(EUV)光刻设备,大概一半供给了台积电。

为什么光刻机只有荷兰ASML才能生产?

6. 荷兰光刻机巨头asml是怎么崛起的?


7. 光刻ASML的崛起之路是怎样的?


光刻ASML的崛起之路是怎样的?

8. 一台ASML7纳米光刻机月产能有多大?

前面的回答有数据和概念错误,把测试数据当量产数据,还混淆了晶圆和芯片的关系,所以来补充一发。预告:高清多图,图片信息量大,需要仔细品味。先说晶圆和芯片的关系。晶圆就是从硅锭(不是龟腚)上切下的一张张薄片,下图中的长柱子就是刚拉制出的硅锭,从尺寸看直径应是12英寸的,高大约2米(参考旁边站立的人群),重150公斤。



下图是硅锭和晶圆。特别说明,仔细看的话,会发现下图右边的晶圆有多种尺寸,最小的仅有不到乒乓球大(历史上最早的晶圆只有拇指大),最大的超过普通菜盘。



晶圆是制造芯片的基材,通过光刻机等设备在晶圆上制造出超大规模集成电路,这些集成电路在晶圆上是一个个指甲大的小方块,行话叫die,如下图。



说制造过程就是简单一句话,实际仅仅前工程(又叫“扩散工程”)就需要300——400道工序。



一张12英寸晶圆能制造多少片die呢?由于CPU、GPU、手机SOC芯片和DRAM芯片的尺寸千差万别,所以只能说一个大概数:300左右。现在回到正题:ASML一台7纳米光刻机每月制造多少片die?前面网友说的“日产500到600片晶圆”,错误有俩,首先“日产X片晶圆”应是“日加工X片晶圆”;其次500到600片晶圆只是试运行数据。量产后,一台7纳米光刻机每小时可加工250张12英寸晶圆(接近最大产能),按24小时开工计算,一天可加工6千张晶圆,一个月(按三十天计算)可加工18万张晶圆。



如果制造面积较小的手机SOC芯片(SOC芯片有多小?可以参见下图中麒麟芯片和余承东手指的比例,其die大概有成人半个手指甲大,图片点击可放大),按每张12英寸晶圆可制造350片die估算,一台光刻机每月可制造6300万片die。



当然,这6300万片die并不全都好用,否则100%良率还不得让台积电睡着了也笑醒?根据台积电披露的5nm工艺良率推测,7nm也按80%良率计算(SOC属于逻辑芯片,比SRAM存储芯片复杂,所以按平均良率已经是一个比较高的水平),实际得到大约5000万片die。



所以,理论上说,ASML一台7纳米光刻机每月可加工18万张12英寸晶圆,制造大约5000万片可用的die。但考虑到客户一次下单量不可能这么大,加上制造过程中需要停机检查,所以实际产量会低于5000万片。