为什么只有荷兰能制造最先进的光刻机,而美国不行?

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芯片制造过程中,有这么一项步骤:利用紫外线去除晶圆表面的保护膜。用以完成这一个步骤的机器,我们称它为光刻机。

芯片制造,光刻机是核心设备。目前在光刻机领域,有四个档次,分别是超高端、高端、中端和低端,分别对应的节点是5/7nm工艺、7-28nm工艺、28-65nm工艺和65-90nm工艺。

如今,任何电子设备几乎都离不开芯片,而自从芯片工艺进入到7nm时代后,需要用到一台顶尖的EUV光刻机设备,才能制造7nm、5nm等先进制程工艺的芯片产品。目前,这种顶尖的EUV极紫外光刻机,只有荷兰光刻机巨头ASML(阿斯麦)才能制造。

如果没有光刻机,即使能设计出最为先进的芯片,也无法进行制造和封装等后续的 *** 作。这也就是为什么华为海思研发的基于5nm工艺的麒麟9000芯片,在国际上都享有盛名,但没有高端EUV光刻机的支持,就算拿到世界第一,也无用武之地。

为什么最顶尖的光刻机是来自荷兰,而不是美国?

20世纪60-70年代,光刻机的早期发展阶段,美国是走在世界前面的。那时的光刻机原理很简单,就是把光通过带电路图的掩膜投影到涂有光敏胶的晶圆上,那时的晶圆也只有1英寸大小。

80年代左右,由于美国的扶持,一些装配产业向日本转移,日本也抓住了机遇,在半导体领域趁势崛起。90年代,日本的半导体产业成为了全球第一,出口额超过美国。

1984年,荷兰光刻机厂商ASML成立,此时的阿斯麦只是飞利浦和一家小公司ASM International以50:50的比例组成的合资公司,最初员工只有31人。在成立初期,ASML没钱没客户,甚至只能在简易木板房工作。

1997年,英特尔和美国能源部牵头组建EUV LLC前沿技术组织,集成了通讯巨头摩托罗拉、IBM、芯片巨头AMD,以及能源部下属三大国家实验室:劳伦斯-利弗莫尔国家实验室、桑迪亚国家实验室和劳伦斯伯克利实验室。

这些实验室是美国 科技 发展的幕后英雄,之前的研究成果覆盖物理、化学、制造业、半导体行业的各种前沿 科技 。

此时的美国政府将EUV技术视为推动本国半导体产业发展的核心技术,并不太希望外国企业参与其中,但是此时美国本土光刻机企业已是“扶不起的阿斗”。

最后,ASML同意在美国建立一所工厂和一个研发中心,以满足所有美国本土的产能需求,保证55%的零部件均从美国供应商处采购,并接受定期审查,才被纳入美国EUV LLC联盟。

这也就是为什么说“ASML一半是欧洲的,一半是美国的。”

ASML被允许加入EUV LLC之后便顺风顺水一飞冲天,而尼康和佳能却被排除在外,从而失去了未来的门票。

十多年来,ASML一直都占据着全球第一的位置,而ASML的总裁也曾表示,即使他们将EUV光刻机制造的图纸公开,也没有一家公司可以顺利制造出来。

EUV光刻机,这台比原子d还难造的机器,单台售价超过1.2亿美元,虽然价格高昂,却依旧供不应求,甚至有些国家就算出价再高也买不到。

一台顶级的EUV光刻机重达180吨,包含大约10万个零部件,全球供应商超过5000家,需要40个集装箱运输。即使你购买到了ASML的EUV光刻机,如果没有他们的帮助,你也无法正常安装使用,整个光刻机设备的安装调试就需要一年时间。

虽然ASML是一家荷兰公司,但它的背后却有着欧盟及美国的力量,很多关键技术都是由美国及欧盟国家提供的。一台顶尖EUV光刻机的零部件中,美国光源占27%、荷兰腔体和英国真空占32%、日本材料占27%、德国光学系统占14%,它是全世界顶尖技术的结晶。

目前中国的光刻机领域还处于初步发展阶段,上海微电子已经能够实现90nm光刻机量产。但是90nm之后,还有65nm、45nm、32nm、22nm、14nm、10nm、7nm、5nm,这些节点技术一步一个坎,有些坎几年都未必能更新出一代。万里长征才开始第一步。

文 深挖DIG

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!


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