
说起荷兰这个国家我们第一反应应该就是风车之国,此外,荷兰也是欧洲众多发达国家之一,而对于男孩子而言,足球这项运动在荷兰也是十分的受欢迎,举个例子在过去的俄罗斯世界杯上,我们尽管没有看到荷兰队的身影,但荷兰足球的实力却是大家有目共睹的,荷兰也被2网友们亲切而又无奈地称为“无冕之王”,曾经拿过三次世界杯亚军的荷兰,差的或许就是那么一点运气吧。当然这里主要想说的既不是荷兰的风车也不是荷兰的足球,荷兰真正让世界感到刮目相看的是荷兰的集成电路,也就是我们平常所说的半导体,荷兰的集成电路可谓强大到令人窒息。
举个大家比较熟悉的例子,恩智浦和飞利浦,先来说恩智浦,这个东西,相信开过车的朋友都有了解,没有错,几乎现在所有汽车上面的芯片都是由这个公司生产的,如果你家也有车,我敢和你打赌,你家的汽车上一定装有它的芯片。后来随着恩智浦的不断发展扩大,在2015年,恩智浦收购了美国的知名企业飞思卡尔,并一举跻身全球前十。在此之后,恩智浦便逐渐发展成为全球最大的车载芯片供应商。像我们熟悉的许多无人驾驶小机器,它们所使用的核心器件多数都来自恩智浦。
接着来看看我们男士朋友们广泛使用的一个产品――飞利浦剃须刀,而它的公司飞利浦也曾一度超越英特尔、IBM,成为了全球最大的厂商,这个实力可是不容小觑的。除此二者之外,荷兰也是目前全球精密材料工程制造大国与领导大国,同时,也是全球最大的半导体设备和服务供应商,以上这些情况都足以说明荷兰再集成电路方面的实力。
1、原因一:荷兰的ASML并不是一家白手起家的公司,而是从著名电子制造商飞利浦,独立出来的一个公 司,背后肯定有相关的人员,经济上的资助。
2、原因二:ASML的光刻机中超过90%的零件都是向外采购的,这与他原来的对手,尼康和佳能是完全不同的。正是因为这样的政策,使得他们能够在整个设备的不同部位同时获得世界上最先进的技术,而他们自身也可以腾出手来在部件整合和客户需求上做文章。
从而在日新月异的芯片制造行业取得竞争优势,而这种高新技术行业马太效应特别明显,一旦有一点差距,很快就会迅速拉大。
3、原因三:“对核心技术的掌握”,最先进的EUV光刻技术,ASML拥有世界第二的专利申请量,说明即便是广泛地外包零件,他们依然对核心技术有着不懈的追求。
扩展资料:
ASML还有其独特的合作模式,ASML有一个非常奇特的规定,那就是只有投资ASML,才能够获得优先供货权,意思就果要求他自己的客户要先投资自己才行。
这样奇特的合作模式使得ASML获得了大量的资金,包括英特尔、三星、台积电、海力士都在ASML中有相当可观的股份,可以说大半个半导体行业都是ASML一家的合作伙伴,形成了庞大的利益共同体,就算是技术研发出现了失误,也不会受到很大的影响。
并不会威胁到ASML的市场占有率,而且不仅仅是来自合作伙伴的资金支持, 更多的还有技术支持。比如ASML在EUV光刻技术上拥有世界第二的专利申请量,而世界第一是德国的蔡司公司,第三是韩国的海力士公司,而这两家公司都是ASML的合作伙伴。
近几年来,中国科技行业遭到国外的严重打压,尤其是电子芯片成为我国半导体领域最突出的短板,生产芯片最重要的设备是光刻机,世界上先进的光刻机主要由荷兰一家名为阿斯麦(ASML)的公司制造,市场占有率超过80%,而其中最先进的极紫外光刻机(EUV光刻),全世界只有ASML一家公司能制造。
ASML
ASML虽然是一家荷兰的公司,但是出口光刻机受到西方国家的严格控制,ASML的大股东包括美国因特尔、台湾积体电路制造(台积电)、韩国的三星、荷兰皇家飞利浦电子公司等等,其中因特尔占有股份大约为15%,台积电大约5%。
ASML的股份结构相当复杂,国际上众多大公司参股,使得ASML形成一个庞大的利益共同体,但是ASML受到《瓦森纳协定》的约束,中国也是被该协定限制的国家之一,一些敏感的设备和技术无法出口到中国。
光刻机是当今世界科技领域的集大成者,是人类当前科技的巅峰产物,ASML之所以能制造最先进的光刻机,也是因为特殊的股权结构,使得ASML能汇集当前各项前沿科技,整合各种零部件。
一台光刻机重达几十吨,包含十多万个零部件,每台机器从下单到交付要21个月,单价格超过1亿美元,即便这样买家还是排着长队,数据显示,ASML在2017年交付了12台光刻机,2018年18台,2019年26台,预计2020年达到35台。
电子芯片
第一台电子计算机诞生于1946年,位于美国的宾夕法尼亚大学,当时研究人员使用了18000个电子管,1万多个电阻和电容,6000多个开关,总重量30多吨,启动时功率高达150千瓦,运算能力为每秒5000次。
每秒5000次的计算能力,还远远比不上现在几块钱的掌上计算器,人类科技之所以有这么大的进步,就是因为有了芯片的发明,而芯片的发明者是美国人杰克·基尔比,他在2000年因此获得诺贝尔奖。
杰克·基尔比1947年毕业于美国伊利诺斯大学,然后就职于德州仪器,担任研发工程师,期间产生了一个天才的想法——把所有的元器件弄到一块材料上,并相互连接成电路。
杰克·基尔比很快付诸实践,并开始构思这个电路,然后以硅作为材料,制造出了人类第一个芯片,他把自己的想法告诉公司后,受到了公司的高度重视,次年,杰克·基尔就申请了专利。
利用杰克·基尔比发明的芯片,我们就可以把一台几十吨的计算机“装进”一个指甲盖大小的体积内,而且运算速度大幅提高,功耗大幅降低。
光刻机原理
光刻机的基本原理并不是机密,但其中的零部件不是谁都能制造的,以至于外国人对我们说“即便把光刻机的所有图纸给你们,你们也造不出来光刻机。”
制造芯片首先需要用到的材料就是高纯度硅,然后把硅切片得到晶圆,接下来就是高精度的晶圆加工,也是光刻机中的核心技术。
我们首先在晶圆上涂一层特殊的材料,该材料在光线的照射下会融化蒸发,于是我们使用绘制好图案的透光模板,经过特殊激光照射后,就能在晶圆表层的材料上刻出图案,然后用蚀刻机刻蚀晶圆,分化学刻蚀和电解刻蚀(比如用等离子体冲刷等等),而没有涂感光材料的部分将保留下来。
经过刻蚀后,晶圆表面就留下了很多凹槽,我们向其中选择性地掺入磷等元素,就能形成N型半导体;掺入硼等元素,就能形成P型半导体;掺入铜等元素,就相当于导线;三者按照一定的空间结构结合,就形成了PN结(PN结可以理解为一个开关),大量PN结按照一定方式进行组合,就能完成相应的数学运算。
实际当中,一块芯片的结构是三维的,在一层光刻和蚀刻完成后,需要清洗干净,然后再光刻和刻蚀下一层,这样一直叠加十几二十层,形成了立体的芯片,也就是这么一张小小的芯片,里面包含了数十亿、甚至上百亿个晶体管(晶体管包括二极管、三极管等等),比如华为麒麟990的晶体管数达到了103亿。
ASML生产的EUV光刻机,每小时能雕刻100多块晶圆,每块晶圆又能分割成许多个块芯片。
光刻机的关键技术
物镜制造技术
光刻机的原理并不难,但是要生产其中的零件并不容易,其中最昂贵且最复杂的零件就是投影物镜,由于芯片光刻的尺寸只有几纳米,所以对投影物镜的误差要求极高,一张直径30厘米的物镜,要求起伏误差不超过0.3纳米,相当于地球这么大的球体,要求表面凹凸不能超过10cm。
这样的精度要求,全世界只有德国的蔡司公司能制造,连日本尼康、佳能这样的透镜大厂也做不出来,更不用说中国的公司了。
光源技术
另外,光刻机中的光源也是一项难以攻克的技术难关,对于深紫外光(DUV)刻,使用的光源波长是193nm,这是光刻机中的一个技术分水岭,芯片发展曾经在193纳米光源停滞了十多年的时间,后来浸没技术缩短波长(原理是在表面镀上一层薄薄的水膜,利用光的折射现象,可以缩短光的波长),加上各项技术的改进,最终193nm光源可以把芯片制程推进到28nm,这也是深紫外光刻的极限。
极紫外光刻(EUV)使用波长更短的激光(13.5nm),相对于深紫外光刻,需要重新研发刻蚀材料、光刻胶、刻蚀工艺等等,对精度的要求进一步提高,目前只有荷兰ASML一家公司能制造极紫外光刻机。
而且西方国家对我国的技术打压是非常狠的,比如2009年的时候,中国上海微电子研发出90纳米的光刻机,在2010年西方国家就解除了90纳米以上的光刻机对中国出口的限制,2015年又解除了65纳米光刻机对中国出口的限制,让中国的光刻机技术发展完全失去市场。
在这样的情况下,中国芯片产业的发展举步维艰,光刻机包含的关键技术太多,一时半会我们是绕不过去的;其实中国并不缺乏人才,只不过人才要用到什么领域,需要政策引导才行,想到中国天眼FAST在2018年的一次网上招聘,年薪10万难觅驻地科研人才,让人感慨不已。
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