顶尖光刻机,只要中国下决心投入,肯定是可以造出来的。
但是,ASML用4000亿投入才研发出来的顶尖光刻机,还有再往前几十年的投入积累。你不砸个4000亿,凭什么很快赶上来?
就一年给区区几亿人民币的投入力度,你凭什么很快赶上来?
佰境一个城市 去年修地铁的投入,都是这个数字的50倍啊。
PS 拿两弹一星比的话,两弹一星连续多个年份投入国家财政的十分之一,由周总理挂帅当后勤部长。那放今天就是一年投入2.5万亿(今年全国一般公共预算支出超过25万亿元)了。
投入力度,是几亿和几万亿之间的差距,就是中国的顶尖光刻机 到底能不能 很快搞出来的差距。
光刻机最大的秘密就是光刻机能造出来
中国有14亿人,比北美➕欧盟的人口还要多。
中国只要有美国一半的人均GDP,经济总量就会超过西方
那么为啥中国就一定造不出来?
至少我在物理上没看出中国造光刻机违反了什么自然规律
谢邀
又是转发的路透社新闻是吧……
这新闻内容其实来源自ASML的年度财报发布会中,附带的Q&A环节。整个QA是由ASML的CEO和CFO共同回答。
顺便吐槽一下,这么大个国际巨头,居然会在官网把时间写错…2022年1月19日写成了2021。
路透社记者Toby问了一个很多人问了很多遍的问题:中国的EUV技术能在未来发展出来、甚至替代掉ASML的技术吗?
ASML的CEO Peter Winnick是这么回答的:
(以下内容纯听力,大致意思)
整个先进的EUV技术来自于过去15-20年的历史积累,和一整个生态技术的累计。
举个例子,我们和蔡司(Zeiss)合作,让他们从柏林供给玻璃模块。
他们不是直接拿出来的,而是要精密制造,整个制造过程要花费52个礼拜。
而在这52个礼拜的背后是几十年的技术累计。
而像蔡司这样和我们合作的公司还有好几百家。
所以我说,我们是和一整个生态在合作,而中国如果要自己造出来,需要复制一整个生态系统。
这很困难,但永远不要说不可能,我相信他们肯定会尝试。
那对于他们追赶的速度,我们要做什么呢?加快创新,保持进步。
作为ASML的CEO,这种问题肯定是准备了无数遍了,而回答也的确滴水不漏。
如果光就目前看到的消息来看,我们的确难度很大,作为一个外行也非常能想象复制一整个生态系统的困难。
瓦森那协议的限制,让我们不仅是拿不到EUV,甚至是制造EUV相关的材料都没有,比如那个蔡司的玻璃。
除非打破协议,不然未来这一块我们持续被瓶颈,会是大概率事件。
补充一下。
为什么我这样说
有战斗机的例子。
中国本来不会造飞机。
给苏联当孙子,交投名状,才有156个大项目。
才给你米格21的技术资料,你终于能抄袭一个落后机型了。
但是抄袭也是技术,几十年吃透米格21,才能设计蹩脚的歼8。
再蹩脚,也是有战斗机设计能力了。
这是基础。在给苏联当孙子的十几年拿到的技术,自己投入才得到的能力。
然后,打越南给美国交投名状,继续装孙子。
去美国和平典范失败了,但是学了美国怎么设计飞机的,这才知道1553b总线。
不被封锁。拿到米格的技术,拿到达索的技术,知道用CAD设计飞机。
用俄罗斯的发动机。
这才有枭龙。
会设计三代机了,歼10就有了。
2000年才算追近美国70年代的水平,发动机还用俄罗斯的。
还是不被封锁,有美国的发动机核心机,有俄罗斯的发动机引进,才能做ws10,能设计ws15。
设计隐身飞机b2的美国工程师能来华交流。
这才有歼20。
虽然比F22晚了20年。但是F22之后美国也就一个低成本的F35。没有更新的装备,
这才算是真正追近了世界先进水平。
从歼7到歼20,我们一直是开发了就买。
如果我们和印度一样,买了苏联买法国买美国。自己的不采购。
到歼8的时候,就死了。
因为当时能买F16的早期型号了,也能买幻影,买米格29,苏27。
装孙子,不被封锁,拿先进技术。
国家持续投入研发。
研发出落后的也要自己在一个小封闭市场里面用。坚持下去慢慢追。也许不用50年,有10年20年就差不多了。
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不止光刻机,工业母机缺的多了去了。
一点点来吧。
一是开放,不对抗,派人出去学,高薪请外国专家,雇佣业内资深,技术慢慢学。
要加入国际竞争,努力装孙子不让别人封锁你,慢慢占领市场。
台积电现在如日中天,当年诺基亚也如日中天,只要技术资本市场不封锁,中国慢慢融入世界。产业会慢慢转移到大陆。
两岸真一家亲,台积电把最先进的产线放到大陆成本更低,环境更好,人才更容易找。那它为什么不放?
二是国家长期投入,核心技术一个个攻关。不要发论文,做出东西来,技术突破了,量产解决了,生产线运行了就重奖。
两弹一星也是涉及几百几千个部门,工厂,最先进的做不出来,能用的还做不出来吗?
三是要用。
自己重新造轮子,要出来的轮子落后是一定的。
这个得国家支持采购,搭建产业链用起来。能造90nm了。
就针对这90nm自己的工艺,自己的光刻机,研发芯片,做出来计算机。
用一个合适的操作系统,linux自己搞个分支。自己的硬件性能落后,软件提升效率解决。
其实,办公电子化,是在350nm,250nm,180nm时代普及的。
在那个时代,中国各个行业开发了系统,开发了软件,实现了今天的高效。
当年,银行用cobol开发的系统,在全国总行负责全国人民存款和交易清算的IBM大型机,能耗掉一个机房电力的怪兽。
算力不一定能追的上今天iPhone手机的处理器。
只要软件高效开发,90nm也足够用了。
雄关漫道真如铁,而今迈步从头越。
世上无难事,只要肯登攀。
高端产业的高端之处,表现为该产业的人无我有,人有我也有的永远不会是什么高端产业,只会是过剩产能,高端的本质是垄断。
技术壁垒只是实现垄断这一状态的一种方式,而且是一种比较愚笨,比较低效的方式,先发工业化国家目前都在抛弃这一方式,转走标准制定路线了,各种XX协会就是为这个服务的,目前的专利税实际上大多都是存量,吃一口少一口,标准税才是增量。
永远记住,目前地球上最高端的产业叫印美元,光刻机给印美元舔鞋都不配,而印美元之所以是最高端的产业,并不是因为它的技术含量。
光刻机产业的供应链有相当一部分就在中国周边,被自己炮口下的产业链断供,是我对当代中国最感到惊奇的几个事情之一,仅次于锅男心甘情愿支付天价彩礼,大概还真是你什么样,国家就什么样。
关键词。“独立”,“顶尖”,“不绝对”
翻译过来是,我们可以独立搞出不是顶尖的光刻机。甚至是顶尖的光刻机
根据IC Insights数据分析,2020年CN的半导体自给率为16%,远低于此前2015年时定下2020年自给率40%的目标。
荷兰ASML、日本尼康和佳能三家已完全垄断了全球尖端商用光刻机市场。
以ASML的EUV(极紫外)光刻机为例:
内部的10万个零件,90%的关键设备来自外国而非荷兰本国。ASML作为整机公司,实质上只负责光刻机设计与各模块集成,他们需要全而精的上游产业链作为支撑。ASML在全球有5000多家供应商。
ASML可以利用全球现有的产业链,有各领域最顶尖的5000多家公司帮助。
而中国想要独立制造出顶尖光刻机,则需要自己解决整个西方世界的技术壁垒,两者的实际难度显然不是一个级别的。
ASML成功的秘诀其实就是国际合作:
ASML背靠荷兰飞利浦,以欧洲精密机床和仪器为基础,以美国技术为核心,与台积电、三星等制造公司紧密合作。
而日本的尼康就因为全部坚持自产自研,在高度分工的国际体系下失败了。
就连强如美国,上世纪组建所谓「半导体联盟」尝试完全自研光刻机,最终也败给了供应商更多元化的欧洲产业链。
制造尖端光刻机最好是依靠国际合作。
光刻机所需要的技术分为两大类:
一是光源、镜头、激光器、工作台等在内的组件技术;二是与光刻机配套的光刻胶、光刻气体、光掩膜版等原材料。
全球在该领域造诣最深的都是西方公司。
前期研发阶段动辄投入数百亿美元的成本过于高昂,而且失败的可能性极高。
这还需要大量相关领域的顶尖人才,目前只有欧洲和美国的底蕴能满足这点。
光刻机是商业化领域,如果不能打开市场实现销路,就无法通过客户反馈进行后续的升级,下一代技术也就无从谈起。
拿光刻机跟核武器对比明显不对:
核武器不需要考虑商业成本和批量化生产的盈利问题,更不用每年技术迭代。
目前CN光刻机制程目前突破了90纳米。
这是在完全自主、不依靠外国技术环境下暂时能达到的极限,短期(10年)内基本不用考虑尖端制程领域和西方竞争。
荷兰最近几年确实不用担心这个问题。
ASML其实就是个纯粹的商业公司。真没必要给它打上政治光谱。
最起码这几年已经有中国公司进入了ASML的供应链,而且我认为未来会越来越多。
至于他这句话也没错。因为他这句话的重点是“不太可能”、“顶尖”、“不那么绝对”。
总之国人在光刻机领域的看法。不要自高自大,也没必要妄自菲薄。吵架更意义。这玩意给时间肯定是能造出来,要跑到跟对方差不多的水平,至少十年起步。但是你说造不出来,那也是扯了。
而且我一直以来有个观点。最近这十年尤其是智能手机的崛起,芯片业已经把过往积累所有的技术都透支了,未来可能会越来越慢。
人类科技真的是有瓶颈的。
能够做出成绩的都是政审不通过的,或者领导不放心的,或者领导怀疑会被夺权的。
你能怎么办)
前京东方曝光科设备工艺工程师回答一下,虽然面板属于泛半导体行业,但对光刻也有一定了解,简单说下个人的看法。
目前,全球光刻机是由荷兰ASML、日本尼康和佳能公司完全垄断。据芯思想研究院(ChipInsights)数据,2020年全球集成电路、面板、LED用光刻机出货约583台,较2019年增加3台。其中集成电路制造用光刻机出货约413台;面板、LED用光刻机出货约170台。在集成电路光刻机方面,ASML公司出货258台,占比62.47%;尼康公司出货33台,占比7.99%;佳能公司出货122台,占比29.54%。
上海微电子装备(集团)股份有限公司光刻机主要用于广泛应用于集成电路前道、先进封装、FPD、MEMS、LED、功率器件等制造领域,2020年出货预估在60+台,较2019年增加约10台,主要集中在先进封装、LED方面,在FPD领域也有出货。
德国SUSS光刻机主要用于半导体集成电路先进封装、MEMS、LED,2020年光刻机收入约7.8亿元人民币,较2019年成长10%,预估销售台数在60台以内。
2020年VEECO公司来自先进封装、MEMS和LED用光刻机的营收约为4亿元人民币,较2019年成长30%。预估销售台数在30台以内。
EVG公司的光刻设备主要应用于先进封装、面板等行业,预估销售台数在10台以内。
以上,我们得到一个结论:集成电路领域用光刻机基本被ASML、Nikon、Canon占有,上海微目前只是在先进封装、FPD、MEMS、LED等领域有一定市场份额。
在10纳米节点以下,ASML稳稳占据100%的市场,佳能和尼康等同业竞争对手已无力追赶。如果芯片制造商想要生产10纳米节点以下的芯片,必须得有ASML供应的EUV光刻机及相应的支持服务。
欧洲微电子研究中心(IMEC)宣布了3纳米及以下光刻工艺的技术细节,并表明ASML公司已经明确了3纳米、2纳米、1.5纳米、1纳米甚至1纳米以下的芯片制程技术路线图。而日本、美国等国的许多半导体公司出于成本考虑,已经停止了光刻工艺小型化的研究。IMEC和ASML的合作或将进一步推动超精细芯片制程的研发,延续“摩尔定律”。
最近,ASML爆出其新一代高数值孔径光刻机将于2025年首批供应给Intel,价格将达到3亿美金,比现在最高端的EUV贵一倍。
按照业内预判,2025年前后半导体在微缩层面将进入埃米尺度(Å,angstrom,1埃=0.1纳米),其中2025对应A14(14Å=1.4纳米)。除了新晶体管结构、2D材料,还有很关键的一环就是High NA(高数值孔径)EUV光刻机。根据ASML(阿斯麦)透露的最新信息,第一台原型试做机2023年开放,预计由imec(比利时微电子研究中心)装机,2025年后量产,第一台预计交付Intel。
针对7纳米米以下节点,ASML的重点是EUV,同时也向客户出售ArF浸没系统,ArF浸没系统 可与多种曝光工艺配合使用,将DUV光刻技术扩展到7纳米以下;而Nikon只推ArF浸没系 统。
Canon押注纳米压印(Nanoimprint Lithography,NIL),该技术来源于佳能2014年收购的 Molecular Imprints。 最新的纳米压印(NIL)的参数指标不错,套刻精度为2.4nm/3.2nm,每小时可曝光超过100 片晶圆。
据悉,纳米压印(NIL)已经达到3D NAND的要求,日本3D NAND大厂铠侠(Kioxia,原东 芝存储部门)已经开始96层3D NAND中使用此技术。在3D NAND之外 也可以满足1Anm DRAM的生产需求。
2018年90nm光刻机通过国家验收,20-21年已经交付使用,至于是否通过客户验收目前尚不清楚。
2020年6月,上海微电子设备有限公司透露将在2021—2022年交付首台国产28纳米工艺浸没式光刻机。这意味着国产光刻机工艺从以前的90纳米一举突破到28纳米。经过技术改进,还可以制造出14nm的芯片。
从官网上看,最新的曝光机是先进封装用。截止到22年1月16日,尚未从官网查到28nm光刻机研发成功的消息。
至于像其他的芯碁微装直写光刻机有空再写写,谢谢。
我曾经在风投机构呆过一年,看过国外光刻机和EVU光源项目。而这家机构的股东包括三星半导体和英特尔。
这么说吧,顶尖光刻机是整个西方工业体系的结晶,中国要以一国之力对抗全世界,你说独立造出来难不难?
当年ASML的EUV光刻机没有信心做下去了,三星,英特尔纷纷出钱。因为如果没有极紫外光刻机,摩尔定律就到头了。ASML的光源来自美国Cymer,透镜系统来自德国蔡司,在制造过程中,和客户保持合作,对原型机进行不断的验证。可以说ASML整合了整个供应链,才能制造出光刻机
单说EUV光源,这个ASML自己也做不出来,而是来自Cymer,当然,为了整合产业链,Cymer已经被ASML收购。光源不仅需要能够激发EUV,并且功率要达到250w才能商用。看起来很容易,但是实际操作起来困难重重。
首先EVU很难产生,目前只能通过等离子或者同步加速器激发。商用的EUV技术原理为使用高功率的二氧化碳激光,在真空容器中轰击金属锡微液滴,将其加热并产生激发EUV的等离子体。Cymer的EUV光源系统使用高功率的二氧化碳激光,在真空容器内每秒轰击50,000个由熔融锡组成的微液滴。当激光束轰击熔融锡微液滴的时候,会将其加热并产生能激发EUV的等离子体,随后一个负责收集的镜片系统将该过程产生的光投射到扫描设备上。但是该设备因为使用熔融锡液滴,因此很容易被锡污染,需要在收集镜表面一直通氢气以防止其表面迅速被锡覆盖。
另外整个光源的转化率非常有限,ASML和Cymer做了大量努力的前提下,10-40kw的激光只能产生100-250w的EUV,算是勉强可用。算起来,能效不到0.0125%。可以看到,仅仅是EUV光源的制造就涉及到高能物理,材料学,光学等一系列学科的共同努力。更不要说整个光刻机的复杂系统了。
2018年,EUV光源公司Lyncean进行了2000万美元的融资,该公司采用同步加速器技术产生EUV光源,和Cymer的技术路线不同,号称更加先进有效。有趣的是,融资并非来自ASML,而是来自英特尔和三星。而在Lyncean的商业计划中,下一步是和ASML共同开发验证。所以可以看到一台小小的光刻机,不是ASML能够单独搞定的,是来自上下游的共同努力。
ASML固然牛,但是真正要赞叹的是整个西方几百年来的科学技术成果和积累。所以说光刻机是人类技术皇冠上的明珠一点也不为过。
(关注我的朋友都知道我是欧莱雅的化妆品原料专家,不过因为博士是化工背景,在材料和高科技的投资机构也能苟一年)
很多人都以为,中国研发EUV光刻机,追赶的目标是荷兰阿斯麦,可实际却是在挑战整个西方最尖端的技术,因为阿斯麦EUV光刻机的关键部件,包括美国Cymer的光源、德国通快的激光器、德国蔡司的光学系统、英国爱德华/Edwards的真空系统、德国柏林格拉斯/Berliner Glas的静电吸盘等。
虽然我国是全世界唯一拥有联合国产业分类中,所列全部工业门类的国家,有41个工业大类、207个工业中类、666个工业小类,形成了独立完整的现代工业体系,但是各行各业仍然存在各种“卡脖子”问题。
大多数“卡脖子”领域,国外一般不会实行禁售,因为外国企业不想放弃中国市场,给中国企业成长的空间。但是半导体就不一样了,国内企业采购半导体设备,就遭遇到了限制,一方面是因为贸易问题被政治化,另一方面是因为中国半导体设备的竞争力还不够。中国掌握了技术,并形成竞争力,外国企业就会解禁,甚至降价,这种情况已经被验证过无数次了,关键还得看国产半导体设备的竞争力,打铁还需自身硬啊。
接下来就说说各种半导体设备的竞争格局,以及国产化情况,重点关注光刻机等关键设备的最新进展,今天的内容都是纯干货,数据比较多,看完后相信大家对半导体设备行业,会有一个客观全面的认识,也更能深刻地理解到,中国以一国之力造光刻机的难度有多大了。
好了废话不多说,直接上数据。全球去胶设备销售额约5亿美元,韩国PSK占30%,美国泛林半导体/Lam Research占28%。 国产化率为80%,国内厂商有:北京屹唐。
全球热处理设备销售额约18亿美元,美国应用材料/Applied Materials占49%。 国产化率为20%,国内厂商有:北方华创、北京屹唐。
全球清洗设备销售额约30~35亿美元,日本迪恩士占40%。 国产化率为20%,国内厂商有:盛美、北方华创、沈阳芯源、至纯科技。
全球化学机械抛光机(CMP)销售额约20亿美元,美国应用材料/Applied Materials占70%。 国产化率为15%,国内厂商有:华海清科、中电装备。
全球量测设备销售额约60亿美元,美国科磊半导体/KLA-Tencor占52%。 国产化率为1~2%,国内厂商有:上海精测、上海睿励、中科飞测。
全球测试机销售额约30~35亿美元,美国泰瑞达/Teradyne占46.7%,日本爱德华/Advantest占35.3%。 国产化率2%,国内厂商有:华峰测控、长川科技。
全球分选机销售额约9亿美元,美国科休半导体/Cohu占21%,美国科利登/Xcerra占16%。 国产化率2%,国内厂商有:长川科技、台湾鸿劲。
全球涂胶显影销售额约20亿美元,日本东京电子占87%,日本迪恩士占10%。国产化率为1%,国内厂商有:沈阳芯源。
全球探针台销售额约10亿美元,日本东京电子占46%,日本东京精密占42%。 国产化率约为0,国内厂商有:深圳矽电、中电45所。
接下来,重点关注半导体设备四大核心装备:镀膜机、刻蚀机、离子注入机、光刻机。
先说说镀膜机,物理气相沉积(PVD)真空镀膜设备的销售额约30亿美元,美国应用材料/Applied Materials占85%。 国产化率为10~15%,国内厂商的进展情况: 北方华创研制出具有自主知识产权的13款PVD产品,并成功产业化,设备应用跨越90纳米至14纳米的多个技术代,并成功进入了国际供应链体系,从2012年设备销售至今,已实现超过200台设备的销售。
化学气相沉积(CVD)真空镀膜设备销售额约80亿美元,美国应用材料/Applied Materials占29%,日本东京电子占21%,美国泛林半导体/Lam Research占21%。 国产化率为2~5%,国内厂商的进展情况: 北方华创的CVD设备,获得多家国内企业的批量采购。
沈阳拓荆自主研发出国内首台,可用于128层及以上 3D NAND(三维)闪存芯片生产的叠层薄膜沉积设备。
原子层沉积(ALD)镀膜设备销售额约15亿美元,日本东京电子占29%,荷兰ASM占24%。 国产化率约为0,国内厂商的进展情况:北方华创2018年开始ALD设备的销售,实现零的突破。
沈阳拓荆的12英寸ALD设备,已通过客户端14nm工艺验证。
金属有机化学气相沉积(MOCVD)设备销售额为5.53亿美元,德国爱思强/Aixtron占46%,美国维易科/Veeco占27%,中国中微公司占23%。中微公司已经在全球MOCVD设备市场占据领先地位,是目前国产半导体设备取得的最大突破。
刻蚀机方面,蚀刻设备销售额约140亿美元,美国泛林半导体/Lam Research占47%,日本东京电子占26%,美国应用材料/Applied Materials占19%。 国产化率为15~20%,国内厂商的进展情况: 北方华创的集成电路硅刻蚀机,已突破14nm技术,并且已经进入主流芯片代工厂。
中微公司可以量产全球最高水平的5nm刻蚀机,28nm、16nm、5nm蚀刻机已经被台积电采用。
这里有必要提一个人,中微公司董事长兼总经理——尹志尧博士,尹志尧曾任职于英特尔、泛林半导体、应用材料,参与并领导了国际几代等离子体刻蚀机的研发。
2004年,尹志尧和一批行业专家一起回国创业,短时间内就让我国突破了国际刻蚀机的技术垄断。2019年美国VLSI Research将他和英特尔董事长等10名国际领军人物,评选为“全球半导体行业明星榜 All Star”。
离子注入机方面,在半导体晶圆制造设备当中,离子注入机是开发难度和单价,仅次于光刻机的设备,存在较高的行业竞争壁垒,其中低能大束流离子注入机,和高能离子注入机技术难度最高,低能大束流离子注入机,价格大概在3000至3500万元,高能大束流价格大概在6000至6500万元。
离子注入机销售额约16亿美元,美国应用材料/Applied Materials占70%,美国亚舍立/Axcelis占18%。 国产化率1%,国内厂商的进展情况:电科装备的中束流、大束流离子注入机,广泛服务于全球知名芯片制造企业,自主研制的高能离子注入机取得突破,成功实现百万电子伏特高能离子加速,性能达到国际先进水平。
2020年,凯世通共获得4个集成电路离子注入机设备订单,涵盖低能大束流、高能离子注入等工艺,凯世通的超越7纳米的离子注入平台,已通过客户验证并取得验收。
这里有必要提一下凯世通创始人——陈炯博士,陈炯是国际离子注入技术协会终身常务理事,被公认为是行业内最有技术创意的领军人物,和国际级的离子注入设备专家,他曾以著者或合著者的身份发表论文15篇,拥有16项美国专利。曾是全球第三大离子注入机制造商汉辰科技/AIBT的创始人之一,带领美国团队成功开发了两代大束流离子注入机。
光刻机方面,光刻机设备是所有半导体设备中,复杂度最高、精度最高、单价最高的设备。
全球光刻机销售额为130多亿美元,荷兰阿斯麦占91%,日本尼康占6%,日本佳能占3%。 国产化率约为0,国内厂商的进展情况:上海微电子的SSX600系列步进扫描投影光刻机,可满足90nm、110nm、280nm工艺,可用于8寸线或12寸线的大规模工业生产,28nm光刻机有望在今年交付。
虽然上海微电子在集成电路制造领域的光刻机,占有率比较低,但在其他领域还是很牛逼的,就比如说上海微电子的封装光刻机,国内市场占有率达到80%,并且出口到海外,全球市场占有率为40%。另外,LED光刻机市场占有率也达到了20%。
接下来说说国产光刻机关键子系统方面的突破,国科精密,研发出我国首套用于高端IC制造的光刻机物镜系统,目前承担多种光刻机曝光光学系统的研发工作。
科益虹源,是世界第三家高能准分子激光器的研发制造企业,打破了美国和日本厂商对该产品的长期垄断。
华卓精科,是世界上第二家掌握双工件台核心技术的公司,打破了荷兰阿斯麦的独家垄断。华卓精科干式的双工件台,售价约2000万元,浸jìn 没式的双工件台,售价约6000万元。
启尔机电,是世界上第三家浸液系统制造商,国际上仅阿斯麦和尼康拥有浸液系统技术。
再来说说EUV光刻机,极紫外(EUV)光刻机是最高端的光刻机,是光刻机皇冠上的明珠,2020年阿斯麦EUV光刻机单价超过1.4亿欧元。
光源波长和物镜决定了光刻机的分辨率,下面说说EUV光刻机的光源和物镜。
光源方面,阿斯麦EUV光刻机的激光等离子光源,由美国Cymer提供,采用了德国通快的脉冲式高功率激光器。
物镜方面,目前德国蔡司为阿斯麦EUV光刻机提供的物镜数值孔径为0.33,400毫米的物镜波像差为50皮米/0.05纳米。
蔡司已经开始制造下一代EUV光刻机物镜,数值孔径为0.5,1.2米的物镜波像差为20皮米/0.02纳米,是进一步提升分辨率的关键。
再说说国内EUV光刻机研发进展情况:机械与真空系统方面,光电所承担机械与真空系统的研制,突破了曝光装置高稳定的真空环境、主动减振、自动输片系统、高精度工件台控制、纳米级调平调焦测量系统等关键技术,在工件台控制、精密测量技术等领域取得了一系列原创性成果,累计申请发明专利31项,其中国内专利28项,国际专利3项。
物镜系统方面,长春光机所突破了超高精度非球面加工与检测、极紫外多层膜、投影物镜系统集成测试等核心单元技术,成功研制了波像差优于0.75纳米(RMS)的两镜EUV光刻物镜系统,构建了EUV光刻曝光装置,是国内首次获得EUV投影光刻32nm线宽的光刻胶曝光图形。
最后总结一下,表面上看,中国研发EUV光刻机是在追赶阿斯麦,实际却是在挑战西方最尖端的技术,阿斯麦EUV光刻机的关键部件,包括美国Cymer的光源、德国通快的激光器、德国蔡司的光学系统、英国爱德华/Edwards的真空系统,德国柏林格拉斯/Berliner Glas的静电吸盘等。
目前国产半导体设备与国外先进企业仍然存在较大的差距,要知道的是,之前我国集成电路行业的高端装备,基本处于空白状态,完全依赖进口,产业链严重缺失。庆幸的是,现在,中国已经实现了从无到有的突破,建立起了完整的产业链,相信不久之后我们会突破更多卡脖子技术。
继续做个搬运工,给大家看看老外怎么看这个问题,某个荷兰人,据说认识很多ASML的人。
我认为我是回答这个问题的最佳人选。我在半导体行业工作多年,目前居住在荷兰,在中国生活和工作了3年,我认识很多来自ASML的工程师(尤其是在他们雇佣了数百名土耳其工程师之后)。让我告诉你:高端半导体制造业是一种黑魔法。用于它的过程和工具都非常复杂。ASML的EUV光刻机可能是人类自停止在树间跳跃以来开发的最复杂的工具。它花费了数十亿欧元和数十年的经验来完善它。其他有经验的光刻机供应商在这方面失败了。中国在高端半导体制造工具方面没有经验,但一次性/少量原型除外。
I think I am the perfect person to answer this. I have been working in the semiconductor industry for years, currently living in the Netherlands, lived and worked in China for 3 years, I know a lot of engineers from ASML (expecially after they hired hundreds of Turkish engineers). Let me tell you something: High-end semiconductor manufacturing is black magic. Both the processes and tools used for it are very complex. ASML’s EUV lithography machine is probably the most complex tool humankind ever developed since it stopped jumping between trees. It took billions of Euros and decades of experience to perfect it. Other experienced lithography machine suppliers failed at it. China has no experience in high-end semiconductor manufacturing tools with the exception of one-off/few-off prototypes.
ASML的EUV光刻机。运输需要41辆半卡车,成本为1.5亿美元,有10万个主要部件,有镜子需要数月的打磨才能达到所需的平滑度,需要多个拥有博士学位的人作为机器操作员。相当高科技,不是吗?
不幸的是,ASML对美国来说是一个非常方便的目标。该公司使用了大量来自美国的关键部件,但这些部件在美国经济中的货币价值并不显著。中国电子行业仍然依赖外国芯片,因此不能以禁止在中国销售使用ASML工具制造的芯片来威胁晶圆厂。此外,中国也不是ASML的大客户。简言之,中国不能以对等制裁作为回应。
中国绝望了吗?不
1-所有这些工具都是由人类设计和制造的,物理定律在荷兰和中国都是一样的。如果荷兰能够做到,那么其他任何国家都没有理由以正确的方式失败。
2.与荷兰相比,中国的财富实力强太多了。中国的经济是荷兰的17倍,韩国的9倍,台湾的27倍,日本的3+x。在国家的支持下,中国的工厂和工具制造商可以用ASML、LamResearch、AM、Synopsys、台积电、三星……根本无法与之竞争的薪水从世界其他地方雇佣顶尖人才。不管怎么说,这些公司的员工中有很大一部分是外籍人士,他们中的大多数人只是为了赚钱。事实上,中国已经成功地做到了这一点,并取得了良好的效果。例如,它已经有了一台可用的EUV光刻机原型,在芯片测试、封装、晶圆生产等方面已经赶上了其他公司,而且它的第一台浸没式光刻机(对大多数事情来说已经足够好)正在准备商用。
3.中国本身就是一个科学强国。该国拥有最多的专利申请、最多的研究产出、比任何其他国家都多的STEM毕业生、第二大研发支出国,在前100名中有11所大学。这就引出了我的第一点。如果荷兰可以,如果有足够的时间,中国也可以。
4.追赶比创新容易得多。知道某件事是可能的,并且对它的工作原理有一个大致的了解,这会使事情变得更容易。
5-时间在中国这边。半导体技术已经接近成熟/停滞(根据你的观点选择这个词)。如果发展放缓(确实如此),中国就有机会迎头赶上。如果发生了一场技术革命,那么不管怎样,竞争环境都是平等的。
6-大多数事情你都不需要EUV。大多数事情甚至不需要高端流程。半导体不仅仅是最新的智能手机处理器、GPU和CPU。看看iPhone 12拆卸视频。你会看到很多芯片。其中只有一个需要EUV。一辆普通的现代汽车里有250多台电脑。这意味着成千上万的芯片。所有这些都是使用旧工艺制造的。这在军事和太空应用中更是如此。这些芯片使用非常古老的芯片,众所周知,它们是可靠和安全的。
结论:阻止ASML向中国销售EUV机器可能会在一段时间内伤害中国企业,但在大计划中,这是无关紧要的。如果美国想保持其在科技领域的主导地位,就需要加快速度,而不是继续试图阻止中国。
1- All of those tools are engineered and made by humans, and the laws of physics are the same both in the Netherlands and China. If the Netherlands could, then there is no reason for anybody else to fail with the correct approach.
2- China is filthy rich compared to the Netherlands. Chinese economy is 17x of the Netherlands’, 9x of SK’s, 27x of Taiwan’s, 3+x of Japan’s. With state support, Chinese fabs and tool makers can hire the top people from the rest of the world with salaries ASML, LamResearch, AM, Synopsys, TSMC, Samsung, … simply can not compete with. A significant portion of these companies’ employees are expats anyway, most of them are just after money. In fact China is already doing this successfully with good results. For example, it already has a working EUV lithography machine prototype, already caught up with the rest in chip testing, packaging, wafer production, also its first immersion lithography machine (good enough for most things) is getting prepared for commercial use.
3- China is a scientific powerhouse on its own. It is the country with most patent applications, most research output, graduates more STEM students than any other country, 2nd largest R&D spender, has 11 universities in top 100. This leads us to my first point. If the Netherlands could, so can China if given enough time.
4- Catching up is much easier than innovating. Knowing something is possible and having a general knowledge of how it works make things much easier.
5- Time is on the Chinese side. Technology of semiconductors is close to maturity/stalling (choose the word depending on your view). If the development slows (which it does) it gives China the opportunity to catch-up. If a tech revolution happens, then the playing field evens out anyway.
6- You don’t need EUV for the most things. You don’t even need high-end processes for the most things. There is more to semiconductors than the latest smartphone processors, GPUs, and CPUs. Look at iPhone 12 teardown videos. You will see a lot of chips. Only one of them needs EUV. An average modern car has 250+ computers inside. That means thousands of chips. All of them are manufactured using old processes. This is even more true for military and space applications. Those use very old chips that are known to be reliable and secure.
Conclusion: Blocking ASML from selling EUV machines to China can hurt Chinese businesses for some time but in the grand scheme it is insignificant. The USA needs to run faster rather than keep trying to block China if it wants to preserve its dominance in tech.
asml公司的euv光源,也就是euv光刻机最核心的技术其实是美国的技术。早年asml想要自己研发独立的光源,但是因为进度不够理想,所以采取了并购方案把美国造光源的cymer公司并入。
而euv光源本身就在瓦森纳协定里,属于是美国对外的管制出口品。因此没有美国政府点头,euv光刻机是不可能出口到中国去的。
而作为一家公司,扩大利润,实现增值是它真正的目的。目前台积电,Intel和三星三家公司有euv光刻机,但是三家公司的需求就那么大。假如能够打开中国市场,那意味着几百亿乃至上千亿的销售额。从公司发展的角度来说,这自然是巨大的机遇。
但是现在尴尬的是,郎有情,妾有意,就是有人棒打鸳鸯。
asml公司的高层在不同场合多次释放过不同的信号。一会儿说两万多个高精密部件,全网连控监测(立刻asml公司的授权,机器可以秒变废铁),中国人不可能逆向工程,复制。一会儿说,中国不可能独立制造。但是一会儿又说,全面封锁很不明智,15年中国就能造出自己的euv光刻机。……
其实核心的意思还是想进入中国市场。因为不让进入中国市场,那么利润也不过是让芯片制造商给全拿了。对于光刻机制造商没有任何好处!
如果不能进入中国市场,中国如果能用15年自己造出来,那么asml将彻底失去中国市场 中国不能造出来,asml也一分钱赚不到。
至于中国目前的水平,我没机会接触实在不太好说。仅凭感觉的话,我个人的感觉是,这种科学理论都已经完备的工程类的技术实现起来只会越来越容易。
中国差就差在缺少一个完整的产业链,很多配件都不能自主生产,买也买不到。但是这些东西也不是说就完全造不了,只是要花很多世界去试,去产业化,去标准化。
就我个人的感觉,好要个十四五年才会有个结果。不过,恐怕十年左右,asml进入中国市场就能实现了。
阿斯麦其实是非常想和中国做EUV生意,但是无奈被当成了棋子。
先说一句,我给帽子姐点了赞。
题主问的这个问题,和技术既有关,也无关。
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我问一个问题:为什么苏联一定要搞经互会内循环?苏联人难道不知道,欧美列强远远比它的卫星国先进得多,和他们做生意,互通有无,效益难道不是高得多吗?二战前、二战中,苏联从欧美国家的技术引进、经贸往来,可是相当多的啊,为什么二战后行不通了?苏联以外的国家也一样,19世纪大清和日本都能买到欧洲列强刚造出来的先进军舰,为什么二战后的后发国家再想买就等同做梦?
——因为垄断不是靠一个国家就能完成的。
二战结束前,所谓的“西方世界”是不团结的。英法美德意等列强矛盾重重,有实力高下之分,但谁也控制不了谁。它们从来就不是一个具有共同利益的整体,怎么把同行打下去才是首要目标,甚至发展为两次世界大战。各国斗得根本无法形成统一的产业链和森严的技术壁垒。
但二战结束后形势变了,老欧洲打烂了,轴心国战败了,老牌殖民帝国被肢解了,美国依靠绝对实力在西方世界占据压倒性的统治地位,再也没有任何“西方国家”能挑战美国,美国得以把所有“列强”的产业链统合到一起,把相互之间的技术和经贸壁垒砍掉了一大半,“列强”变成了美国的扩大概念,也可以叫“美朝及其藩属”,美利坚世界帝国的范围还包括日韩澳新台等环太平洋国家/地区。
美国巨幅降低了“西方世界”的内耗,让它们以“政治意义的西方”的边界作为划分“人民内部矛盾”和“敌我矛盾”的依据,形成了一个空前强大的共同体。
这么一来,帝国范围以外的国家就要面临一个极为庞大的集体壁垒,获取技术的门槛和成本明显提高,不得不以一己之力对抗一大群产业链既先进又互补的先发列强,难度可想而知。帽子姐说“居然被炮口下的产业链断供”,也太委婉了,你若想动用大炮阻止,就要和整个“美朝”及其藩属全面对抗,任谁都很难轻举妄动。
集中力量造光刻机,当然可以,但光刻机需要的配套产业链太庞大了,而光刻机又只是整个半导体产业链的一小部分,半导体又是整个现代工业的一小部分。烧钱?你一国之力,烧得过那么多列强吗?在美国不严重衰退、“美朝”不大幅收缩的情况下,讨论“中国能不能造出光刻机”是没有意义的,就算花费巨大代价取得局部胜利,也改变不了整体被持续压制,内部红利持续消耗,矛盾不断积累的局面,新冷战失败只不过是时间问题。力量对比从来就不是精神原子弹能解决的。
所以人家ASML一点都没错,中国要挑战“西方世界”的科技霸权,不太可能,“光刻机”只是一个代称,具体叫什么并不重要,整体格局没有改,花十几年玩命烧钱烧出一个光刻机改变不了什么。
但之所以“不那么绝对”,是因为现在的美国不像十几二十年前那么不可一世,对内对外都出现了裂痕。虽然中国面临着贫富分化加剧、阶级固化形成、老龄化加深等诸多问题,仅以内生造血的动力而言,长远的后劲值得怀疑,但美国是不是一定可以在把中国熬进内卷衰退的深渊之前,始终保证自己在世界范围内“长臂管辖”(包括军事和非军事)的有效性,阻止中国从外部得到新血破局呢?
在2022年看这个问题,答案就变得不太确定了。不过有一点可以确定:这是一条不归路,并且已经上了快车道,现有格局不会维持太久,在我们这代人的寿命期限内,几乎必然看到美朝的垮台,或者中国的崩溃,区别只在于,你觉得哪个概率更大。
最尖端的光刻机汇聚了全世界最先进的技术,中国现在的高端制造业根本没有这样的实力。
但同时光刻机是结果而不是过程,中国造光刻机并不是没有意义的,这条路上每个零件每前进一步,对中国来说都是相关领域的巨大进步。
如果认为这件事太难了躺平算了,那别说现在这个时代,下个下下个时代的尖端科技都不会有中国一席之地。
就像多年前广东试点第一代移动通信网络,因为我国在领域内一片空白,只能任由西方大企业当猪宰,当时还是找香港企业借了一笔美元才把这个事情做成。
如果当时中国人躺平了,还能有后来2G到5G话语权的跨越式进步?
吃第七张饼饱了,于是后悔吃了前六张饼。
我以为知乎作为国内的“高端”社区,应该人人都懂这个笑话在讽刺什么。
很显然我错了,但我分不清某些人是真蠢还是在装蠢。
我开头都已经承认“中国现在能力有限,没有办法染指最先进的光刻机”。
按照神神们的看法,我没有沸腾没有中国天下第一,不是应该要被兔兔战狼粉红冲了吗?
然而事实上,到目前没有什么兔兔言辞激烈地指责我“不爱国”,反倒是有一些神神跳出来,对我进行多角度冲塔。
有些评论太过辣眼睛,我直接删除了,比如有个人表示“没有美国技术输出我们追赶进度只可能是负的”,说我“片面强调独立自主”……
这个神友怕不是体制内写八股文的吧?
光刻机水平如何?有差距,需努力。
但可能不可能造出顶尖光刻机。我想起了一段话。我在这里引用一遍,也请大家用湖南口音和我一起大声朗读:
“让那些内外反动派在我们面前发抖吧,让他们去说我们这也不行那也不行吧,中国人民的不屈不挠的努力必将稳步地达到自己的目的。”
投降论和速胜论都是一类人,那就是投降主义者,因为这2类人都缺乏长期抗争的勇气和决心。一个企图认输,一个企图通过赌博冒进的决战来快速取得胜利。
教员真的吊
十几年前我记得那会一直在嘲笑中国没战斗机,都用的是苏式战机。
后来中国出了国产战斗机,那帮人嘲笑中国战斗机型号旧。
后来中国有了歼20,那帮人后来嘲笑没有的预警机,运输机,现在全有了。
在之前,一直嘲笑中国的潜艇声音大,在水下噪音太大,地球人都知道中国潜艇在哪。现在中国潜艇的技术世界顶尖。
以前说中国连航母都没有,巴西,印度都有,中国却没有。后来中国有了两艘,印度还是原来那艘英国的几十年二手货。
之前读者文摘意林嘲笑中国造不出圆珠笔芯,结果中国随便投资个二千万,就为了堵这些人的嘴,一下子就搞出来了。
从经验上来看,无论是原子弹,还是北斗,我们国家就没有解决不了的困难。
芯片这事确实难,但我可以拿全部身家赌中国一定会在50年内造出国产芯片,你说中国人会被这事彻底难住,我是真不信。
光有A4雕花足以称霸宇宙
其实挺奇怪的。
“世上无难事,只要肯攀登。”这句话,按理来说还是能获得大多数人的认可的。
但假如我们回答,“我认为中国将来一定能造出顶尖光刻机。”
就会有一堆人留言:
“刷你的抖音去吧”
“天真”
“光刻机可比氢弹难多了”
“又准备赢了”
“手搓芯片”
“光刻机比你想象中难得多”
“喊口号就能赢吗”
“自大,和印度一样”
“就算造出来光刻机,人家还会在别的地方卡你脖子”
……
我也不知道,这么一堆失败主义者,到底是在什么样的环境下成长起来的。
从口气上看,一个个跟他国友人一样,言语中的潜台词就是:“你们™中国人也配造出光刻机!”。
但细究的话,这些用着简体中文的网友,似乎也没有跨国而来的高度,从语言能力、思想高度看起来也就乡镇水平。
咱们也不知道是不是哪个山沟里,残留了欧美、日本的后裔。
网上有一个很奇怪的思潮,就是一些人觉得自信是有罪的。
我至今不理解,为什么普信男是贬义词,自信,放在任何一个情境下,都是十足的褒义词。
我是理解不了一些傻子,会认为别人必须自卑,才是摆正了位置。
他们的理论就是,你中国那么差,凭什么不自卑。
可就算我再差,我凭什么要自卑呢。
你自己媚上欺下,色厉内荏,就看不得别人不卑不亢,积极向上?
说回光刻机,光刻机是一个系统工程,是集合了全球的智慧造就的。
哪怕是美国,它目前也没有独立制造顶级光刻机的能力。
这个东西其实本来也不需要独立去造,美国也只是靠参与了其中一部分,才获得了对这一技术的长臂管辖的。
对于中国而言,目前面对美国以及美国集团的制裁,很可能被光刻机整个系统排斥在外。
而如果被卡脖子的话,整个数码科技领域,中国就只能停留在中下游,钱都被欧美挣了,而我们则可能陷入中产阶级陷阱,贫富差距变大,社会压力增强,经济逐渐恶化。
这也是那些“赢麻党”、“神神子”、“恨国贼”所想看到的,我感觉他们多少有点反社会倾向,不过胆子又太小,属于停留在键政层面的恐怖分子,想报复社会,又害怕露脸被打死那种。
光刻机只是一个代表,是我们经济上冲击高端的一个方面。
经济上冲击高端有很多好处,我们举个例子,很多人讨厌华为,认为它卖的太贵,让自己买不起手机。
但他们又不讨厌苹果,因为本来就买不起。
分析这一思路,究其根本,可能是他们觉得,因为华为造出了可以卖的更贵的国产产品,所以导致了他们自身的降级。
但换一个思路,如果苹果宣布,把总部挪到北京,库克把国籍换成中国,那么这样是不是就能接受了。
自主的高端产业是可以提升社会的上限的。
没有高端产业,就类似于一个国家,最高学府就是高中,这样你成了大学生,就要出国。
如果最高学府是大学,那么你成了研究生就要出国。
而有了高端产业,那么能够容纳的人才,能够提供的上升通道,就会更多。
通讯科技领域,华为是第一和外国企业是第一,这两者对于市场上的影响是不一样的。
现在是华为雇佣外国科学家,雇佣俄罗斯天才,而如果第一是外国企业,新闻就会是人才外流。
中国虽然被美国为代表的集团排斥,但世界也并非只有美国。
恨国分子的阵地越来越少了,航母、战斗机、盾构机、圆珠笔钢珠、空间站、探月、德国下水道、美国人权、电磁炮……
他们的道心一次一次被戳破,最后的反扑也会越来越厉害,光刻机是他们最后的遮羞布了。
虽然也不知道,他们又run不出去,却把精神寄托在中国必败上,到底脑回路出了什么问题,但该嘲讽他们还是要嘲讽的。
中国必胜,历史会见证这一切。
大家对EUV光刻机有个错觉,以为是ASML+蔡司+cymer+其他供应商做出来的。
然而实际上,EUV光刻机是美国搞出来的,ASML只是被美国看上了而已。
当年美国发现EUV可以做光刻机光源,成立了一个叫做EUV LLC的联盟。
这个联盟是由美国能源部牵头成立的,成员有英特尔、摩托罗拉、AMD、IBM等一众大企业。ASML当然也在,不过ASML是美国自己抬进去的。因为要压制当年特别牛逼的尼康。
并且,能源部旗下三大实验室,劳伦斯利弗莫尔、桑迪亚和劳伦斯伯克利也全部倾力参与其中。
劳伦斯利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory,LLNL),美国著名国家实验室之一,位于美国旧金山湾区利弗莫尔,隶属于美国能源部的国家核安全局(NNSA)
桑迪亚属于美国3个核武器国家实验室之一,负责核武器的非核部件诸如引擎、定时器、安全和控制装置以及降落伞的研究、发展和工程技术。
劳伦斯伯克利,美国最杰出的国家实验室之一。该实验室为美国第一颗原子弹及氢弹的研制提供了最原始最基本的实验以及机械支持。劳伦斯实验室对帮助判断什么是二战的三个最有价值的技术开发项目(原子弹,低空爆炸信管和雷达)作出了贡献。
所以为什么中芯国际买不到EUV光刻机?
因为特娘的EUV光刻机就是美国的技术啊。。美国当然随便拿捏啊。。
问“中国能不能独立复制EUV光刻机”,相当于问“中国能不能和美国的科技积累一较高下”。
这里的回答是,15年内基本不能。
美国寻求在高科技产业限制,至少是降低中国的发展速度。
中国在需求在高科技产业减少对美国技术的依赖。
软性脱钩。比如中国要建新的晶圆厂,美国不批准相关的设备发货到中国。
不允许中国的学生在美国读高科技专业。
这些都是浮云。
中国真正的问题在内部。
快速的老龄化将严重的拖累后续发展的势头。
中国的人口已经从1949~1980年的22%,快速降低到2020年的19%,在本世纪末,会降低到8%之内。中国从世界最大最重要的大国,变成一个普通的大国。
经济会经历日本式的停滞……那还算是比较好的停滞。
在80后婴儿潮退出劳动力市场之后,中国的新生劳动力会断崖式减少。这必然会导致生产力和经济的断崖式降低。
大概还有20年的时间。
在未来20年,中国还能维持一定的经济活力,在20年之后,巨量的老龄化人口和少量的年轻人比例将会严重的失调。没有劳动能力的人太多,有劳动能力的人太少。
很难与美国继续较劲。
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