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中国光刻机明年可以达到世界较为先进的水平,开始迈入芯片强国吗?中国光刻机未来

作者:清驰电机网
文章来源:本站

  光刻机是一种十分特殊的大型设备,在这个领域,属于荷兰的ASML一家独大,日本的尼康、佳能虽然价格便宜,但是远逊ASML ,而我国,在很早之前就开始研发光刻机,也已经推出了比较成熟的产品,但是一般用于粗放型的半导体产业上面,跟尼康、佳能比还有差距,跟ASML的差距,更是短期内无法弥补的。

  而芯片产业呢,更是我们现在大力发展的产业,原因也没有别的,因为它太重要了,基本上大部分的电子产品、汽车上面都要用到各种芯片,而我国现在80%以上的芯片都要进口,每年我们大概要花三千亿美元进口芯片,是进口贸易中最大的一单,比石油进口的金额还要大。特别是高端芯片,基本全部依靠进口。之前中兴事件闹得很凶,就是美国在卡我们芯片。实际上,如果外国如果要在芯片上卡住我们,我们短期内还真没有办法。我们现在的优势是市场巨大,需求巨大,外国企业即便有政府压力,也不敢轻易放弃我们这么巨大的市场。要制造,研发制造芯片都是很费钱的,如果市场萎靡,那么芯片企业很有可能就要亏损,我国的芯片市场如果被屏蔽,那么全世界的芯片企业恐怕日子都会很难过。

  虽然由于市场的原因,一般的企业不会不出口芯片给我们,但是如此巨大的一块市场,一直把控在外国人手里,始终不是长久之计,因此我们现在大力发展芯片产业。

  但是,芯片产业要想全面发展,真的是很困难的,这不是一件简单砸钱就能完成的事,需要大量的研发技术,众多产业链的配合,还要大量的时间积累,绝不是一朝一夕的事情。就拿芯片制造这事来说吧,抛开封装,单单就说在晶元上制造出我们想要的芯片,就需要五个步骤,分别是photo、etch、thin film、diff、c&c,汉语来说就是光刻、刻蚀、薄膜、扩散、清洗五个大步骤,而且这五个步骤不是说一遍就完事,每个步骤里又细分好多小步骤,每个步骤都会还会有不断的反复。从第一步开始,到最后一步结束,外行人看到的是一个亮闪闪的晶元硅片进去,又一个亮闪闪的晶元硅片出来,实际上,这个晶元硅片已经在各种机器里面进行了各种复杂的物理化学反应,集成了无数的电子元件,这样小小一片硅片才拥有了记忆存储信息,运行指令的功能。这才有了我们用的手机电脑,实现各种功能。这个过程有多复杂,大家可以想象一下。

  芯片制造工艺是十分重要的一环,这个环节要比设计还要难,因为需要配合的东西太多了。首先说上面五个步骤就需要大量的设备,大型光刻机,ASML的设备这个近几年大家经常听到过,除此之外,还有很多有名的半导体设备公司,比如应用材料、日立、东京电子、LAM等等,提供其他设备,虽然不像ASML光刻机那样动辄就几亿一台,但是几千万一台是很常见的。别的不说,就说自动化生产运输晶元到不同机台的小车,一台就可以买一辆宝马车。硬件是一方面,软件也是另一方面,现在都是自动化生产,需要大量的软件对整个生产过程进行控制,那些软件都是十分昂贵的,有的一个系统就要几亿。设备搭配好了,一个个都那么昂贵,那么原材料也一定要净度超高的才可行,除了晶元之外,还有大量在生产制造过程中用到的气体液体,而这些,一般都是由日本公司提供的。三星已经是芯片领域的佼佼者了,日本说要停止对他们的原材料供应,立马就抓瞎了,可以看出来,原材料也是十分重要的。

  现在,我们做的比较厉害的,应该是华为的手机芯片设计这一块,但是在生产制造,原材料,设备等各个方面,跟几个芯片强国差距还是蛮大的。抛开设备公司不谈,就说芯片这一块,美国有英特尔、高通,韩国有三星、海力士,而我们大陆这边最强的也就是中芯国际,但是跟这些企业比还是差距蛮大的。如果放眼整个国家,台积电的芯片制造技术是首屈一指的,是可以跟三星、英特尔并驾齐驱的存在,虽然它只是个代工厂,但是芯片行业的代工厂不是其他行业的代工厂,代工的制造技术绝对也是领先的。如果什么时候大陆能够有一家跟台积电比肩的芯片企业,那么那个时候我们就可以称作是芯片强国了。

  而如果说要实现半导体行业全面的强大,那么我们要在芯片设计、制造还有半导体设备和原材料方面的全面发展,形成完整产业链,这样才会彻底摆脱芯片受制于人的局面。要实现这些,任重而道远啊。

  高端光刻机主要需求在对续航和芯片体积有要求的民用终端上(如手机),军用和基站通信,超算等不用也用不着高端光刻机。超算云服务器+5G6G+万物互联系统(华为鸿蒙)才是今后的发展趋势,届时光刻机的5nm7nm就没那么重要了(再说此技术也快到顶了)。诸如手机类终端应用运行运算存储都在云端,通过5G6G与超算云服务器交互,手机也就是交互工具了,终端的存储和闪存需求也会下降。

  上微电子低端的90纳米光刻机早已量产,中端28纳米的光刻机也快出来了(多重曝光可实现11纳米)。

  台积电的主要客户是华为、苹果、高通(这三家客户是台积电的生存命脉),如果台积电哪天真不给华为代工后,我们可以以安全审查(我国的网络安全审查法6月1日起实施)名义变相禁7nm下的高端手机芯片(中端可准入,这样之前进口中端芯片的手机厂商也活得下去,几年前16纳米,10纳米产的华为,苹果中端手机不都用得很好吗?所以对绝大多数用户来说中端手机芯片足够用了。你禁我高端我也禁你高端)入中国,这样就意味着苹果、高通失去中国市场,准确地说是中国5G市场!届时他们的损失一定会超过华为;高通可能因为市场份额的急剧下降而退出5G市场;作为连锁反应之一,苹果5G基带失去先天优势,5G iPhone将是苹果永远无法承受的痛!?目前只有我国有大体量5G基建,除了我国需要5G手机芯片,世界上暂时没有其他国家会需要5G芯片,至少目前2-3年是这样一种局面。台积电此前担心华为腾出的7nm产能无单填补,在看到高通、苹果、AMD补单后才放了心。高通、苹果大量跟进补单,他们的芯片到时卖给谁呢?没有5G的大基建,就没有5G芯片的市场!

  世界上光刻机公司之中无疑荷兰的阿斯麦公司是最赚钱的,因为世界上的高端光刻机设备几乎已经被阿斯麦“垄断市场”,像日本尼康与佳能的光刻机几乎没有什么消息了,因为市场太小,我国的上海微电子装备生产的光刻机属于中低的光刻机,那么究竟达到了什么水平?应该大概是90纳米到28纳米之间吧,与世界先进水平还差不少。那么德国,美国一些光刻机主要处低端水平。但是荷兰阿斯麦的高端光刻机的一些主要光源技术和部件镜头主要来自美国,德国与日本。

  中国上海微电子装备与荷兰阿斯麦是光刻机制造商。中国中芯国际与台积电是芯片代工制造企业,中芯国际14纳米工艺芯片制程已经投产,华为不是有一种14纳米制程的芯片已交中芯国际代工。重要的一点是我国蚀刻机是世界领先水平,由中微国际研发的5纳米工艺的蚀刻机占世界领先水平,蚀刻机也是芯片制造工艺中最重的一环。那么问题来了我国光刻机明年可以达到世界先进水平吗?

  在这里先要报告一个消息,根据去年4月份科技日报的消息,从我国武汉光电国家研究中心得到消息,已经在9纳米光刻机技术获得突破并生产出试验样机,那么到明年我国光刻机能达到像荷兰阿斯麦那样的高端光刻机技术水平吗?这个显然是不太可能,因为阿斯麦已经是7纳米,5纳米的技术,我们与之差几代。当然再过几年之后,我相信我国芯片领域的技术必然会达到世界先进水平,因为我们现在设计芯片的技术已经达到世界先进水平,比如华为的7纳米芯片,我们的蚀刻机水平也达到了世界一流,比如中薇国际5纳米工艺的蚀刻机。光刻机我国去年就有9纳光刻机试验样机的消息,那么到现在已经过了一年的时间,应该有了更多的进步,这些芯片领域的技术我们都齐活了,所以相信几年之后我们就可以完全制造出完全自主世界一流的芯片。

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  完全可能。不要用西方的研发时间来算计中国的研发速度,两者沒有可比性,中国是用举国之力来研发高科技技术产品,一路绿灯沒有任何资金人员的阻碍,巨大的市场需求如强大动力每时每刻推动着研发的进度,西方是企业研发,又有很多制度阻碍,岂能与中国相比。蔡斯鏡片是德国高精产品,买个几十片鏡片先用着有何不可,以后再逐步国产化。极紫外线中国已研发出来,剩下就是制造调试安装了,资本逐利而生,重金之下哪有买不到的商品。

  我希望中国人脚踏实地的干下去,别天天喊“厉害了,我的国!”,我的国还不厉害,离发达国家还有差距。承认差距才能进步!

  如果外国没有对中国封锁光刻机,可能中国十年都研发不出能达到同等水平的光刻机。道理很简单,一方面,光刻机的市场容量不大,实际上只要有一家生产商就基本可以满足全世界的需求。另一方面,光刻机确实需要很多先进配套厂商合作,加上不断的研发投入才能搞得出来。因此,除非出现重大的技术突破,或者走在前面的生产商出现重大失误,让新加入的玩家获得超越的机会,否则这个世界短期内是不会出现第二家阿斯麦的。但是,如果阿斯麦对中国禁运最先进的光刻机,问题就不同了。首先,禁运把国内的市场让出来了,或者说把研发的必要性给提出来了,原先可有可无的事情成为举国上下必须攻克的问题。这就像当年美国必须研发出,中国必须攻克两弹一星一样。其次就是中国有没有研发光刻机的基础呢?具体来看,光刻机需要的核心技术主要有光源,镜片,精密的机械控制技术。这些行业中国不是没有。中国的激光技术一直是走在世界前列的,和美国有得一拼,镜片技术,生产军工的镜片厂中国应该也不少,至于机械控制就更不用说了。在平时状态下,单靠一家光刻机厂商,通过市场订货,要从各行各业集中最顶尖的人才来做一台生产出来不知道能不能卖掉的光刻机当然是不可能的。因为光刻机部件要求高,而且试验性质的订货量不可能很大,配套厂不能靠情怀来接单,其成本是无法控制的。但是一但光刻机被禁运,情况就完全不同了。禁运等于是外部势力逼迫中国在光刻机问题上放弃市场原则,运用国家干预来参与竞争。这种事情并非没有先例。在当年技术还不如现在的情况下,研发核潜艇,预警机,航母,需要的配套厂商更多,技术也未必更简单,中国都能做出来,光刻机也一定可以做出来。最不济的情况是,首批做出来的产品可能技术指标还达不到最先进的水平,但是凭借禁运让出来的市场,这些初始产品不会被扔到垃圾堆,而会被投入使用,在使用中被进一步完善。甚至不排除大量的机构人员被动员起来后,中国出现光刻技术的飞跃。毕竟中国技术员,工程师在爱国情怀的驱动下,是可以白加黑,五加二的,万一有个天才突然开了外挂直接突破某个天花板也是有可能的。所以,哪怕过程再艰辛,中国也可以承受独立研发光刻机的考验,但是荷兰作为一个小囯,能否承受得起阿斯麦倒闭的后果,就只有请上帝保佑他们了。荷兰或阿斯麦并不是没有清醒的人,肯定也知道其中的利害关系,所以阿斯麦并不愿意对华禁运光刻机,甚至阿斯麦还想扩大对华合作,这样既可以大把赚钱,又可以把竞争对手压制在萌芽状态。只能说,这个世界有的时候弱者的利益在强者的利益面前实在微不足道。

  目前,国内能生产光刻机的厂家是上海微电子,工艺水平90nm级别,国际巨头阿斯麦尔7nm水准,我们相差了很多代,短时间内没有赶上的可能,阿斯麦尔、佳能、尼康是光刻机提供商,在光学领域都有几十年的深厚功力,又有欧美厂家的技术支持,技术这个东西需要积累,没有捷径可走,直道还追不上人家呢,没有弯道可以让你超车,弯道超车的结果是翻车,努力补课缩小差距吧

  中国的激光科技处在国际领先水平,如果在成像技术上独辟蹊径,赶超不是没可能,我搞了半辈机械设计,相信中国的科技人员有这个能力,何况近几年我国在精密机床,新材料上都有所突破,只要国家给予支持,一定会打破外国人的垄断。

  中国不但光刻机要搞上去,而且一定要搞出世界顶尖水平的光刻机。因为在信息化的今天这个东西太重要了,事关中国可持续发展的大事,对社会的发展,国防安全,科技兴国,社会整体容入性的民生影响巨大,引领发展的制高点!

  未来世界发展的潮流是科学技术的竞争,谁掌握科学技术并成为科技强国的国家,谁就有话语权,左右别国命运的权力,这点不容置疑的!

  我们中国有世界最齐全的工业体系,中国人也是世界上最有智慧,最有创造力的人种,最善于学习,利用先进科学技术的民族。缺的是政府决策志意力,行动力,有了中国政府的引领,大量资金投入支持,中国成为科学技术强国用时不长就可以实现!

  一,我们中国政府应该优先完善全国教育体系的建设,人才的培养,成为文化教育的强国!

  二,引进,招募世界上最顶尖的科学技术人才!

  三,长抓基础教育,全面的基础工业技术的学习发展。扎实的基础是一切科学技术创新发展的根本。

  让我们共同圆中国的强国梦吧!

  国产光刻机重大突破

  清华大学联合华卓精科研制了10nm光刻机交付中芯国际了,明年要达到7nm以下,从明年开始我们就不用担心芯片被国外垄断了,今后我国要成为芯片大国,只要国家重视没有克服不了的困难。

  

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