步履维艰，华为投资光刻机核心领域！

物联网智库 整理发布

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导 读

近日,华为旗下的哈勃科技投资有限公司入股了北京科益虹源光电技术公司,后者主要业务涉及光刻机的核心技术,这意味着华为开始正式布局光刻机领域。

据企查查工商信息显示,近日,华为旗下的哈勃科技投资有限公司已经入股了北京科益虹源光电技术公司。科益虹源的名字虽然并不为产业外的人所熟悉,但其主要业务却涉及光刻机的核心技术,这意味着华为开始正式布局光刻机领域。

具体而言,北京科益虹源光电技术公司的注册资金由12000万元提升至20160 万元,增幅达68%。其中,哈勃投资持股4．7619%,成为第七大股东。

隐秘而伟大

近年来,在美方的持续打压下,国内“缺芯少魂”的困境愈演愈烈,对以华为为代表的民族企业造成的巨大影响有目共睹。幸而,在操作系统领域,华为发布了面向全智慧场景的HarmonyOS,致力于打造万物互联的“通用系统”;在芯片领域,华为海思拥有国内顶尖的芯片设计团队,但却受限于国产芯片制造产业落后,华为手机业务严重受创。

过去两年间,华为“步履维艰”,却从未停止自救,并于2019年正式成立了哈勃科技投资有限公司,主要进行投资服务。截止去年年底,哈勃科技先后投资了包括山东天岳、东微半导体、天科合达、思瑞浦、东芯半导体、思特威在内的25家企业,覆盖EDA、半导体材料、第三代半导体、半导体晶片级衬底、模拟芯片、光电芯片、CMOS图像传感器等各种领域,不难看出华为摆脱“卡脖子”的决心。

哈勃科技投资有限公司对外投资企业(数据来源:企查查)

2021年,哈勃科技又先后投资了从事自主研发的电子设计自动化(EDA)软件开发的飞谱电子,致力于高端仿真技术自主研发和应用的云道智造,为半导体、光伏和LED等高科技制造业提供整体解决方案的上扬软件,从事显示驱动芯片/电路板卡生产与销售的云英谷科技。

值得一提的是,5月31日,哈勃科技发生工商变更,公司注册资本由27亿人民币增加至30亿人民币,增幅约11．11%。另据企查查信息显示,哈勃科技目前对外投资企业已经达到了38家,投资领域涵盖模拟芯片、碳化硅材料、功率芯片、人工智能芯片、车载通讯芯片、连接器等,而最新入股的科益虹源无疑将进一步补全哈勃投资的芯片生态产业链。

科益虹源的主要业务是光刻机中的三大核心技术之一的光源系统,是国内第一、全球第三的193nm ArF准分子激光器企业。科益虹源成立于2016年7月,由中国科学院光电院、中国科学院微电子研究所、北京亦庄国际投资有限公司、中科院国有资产经营有限公司共同投资创立,注册资本12000万元人民币。

2018年,科益虹源自主设计开发的国内首台高能准分子激光器出货,打破了国外厂商的长期垄断,一举成为国内行业龙头。然而,身披“国内第一、全球第三”的光环,但科益虹源的名号却并不为大众熟知,很大一部分原因是其所在领域太过专业。此外,如若不是这次“芯片断供”造成的严重影响,大部分国人恐怕无从知晓国产芯片制造工艺与国外技术的巨大差距,自然更是对光刻机知之甚少。

衡量科技研发与工业水平的标杆

此前,华为创始人任正非曾提到,华为遇到的困难就是他们设计的先进芯片,国内的基础工业还造不出来。众所周知,先进工艺是国产芯片最薄弱的环节之一,而在芯片制造的数百道工序之中,光刻直接定义晶体管尺寸,决定芯片精度,是最重要的步骤之一,其成本占整个芯片制造成本的30%,甚至有人将其称为“衡量科技研发与工业水平的标杆”。

然而,光刻步骤所需的光刻机制造却踩到了我们的痛处。在全球光刻机市场中,ASML的垄断毋庸置疑,尼康、佳能等企业也瓜分了剩余市场份额。据最新消息显示,ASML孔径数值为0．55的EXE:5000光刻机的曝光系统已经设计完成,可于2022年正式发货,EXE:5000光刻机可用于量产2nm制程芯片,甚至是1nm及以下。

反观国产光刻机则处于较为落后的位置,目前上海微电子只能制造90nm的低端光刻机,与ASML公司制造的EUV高端光刻机和DUV中端光刻机相差甚远。面对国产光刻机的现状,北大教授林毅夫认为,荷兰ASML公司如果没有把光刻机卖给国产企业,我国大约三年就可以全盘掌握这项技术,一旦国产企业掌握了这项技术,那么光刻机的制造成本就会低于国外企业,届时荷兰ASML只能黯然退场。

有不少网友认为林毅夫教授过于乐观,但笔者认为其自信也不并非空穴来风。虽然EUV光刻机是目前最先进的技术,但已是“上代人”的DUV实际上才是晶圆制造的主力,无论是图像传感器、功率IC、MEMS、模拟IC,还是逻辑IC,背后都有其身影。而DUV与EUV最大的区别就是光源方面,EUV的光源波长为13．5nm,最先进DUV的光源波则是193nm,采用ArF光源。

值得一提的是,我国在DUV领域频频传来好消息。前有科益虹源打破了193nm ArF激光器的外商垄断,后有南大光电在193nm光刻胶技术上取得了突破性进展。南大光电于近日发布公告称,其控股子公司宁波南大光电自主研发的ArF光刻胶继2020年12月在一家存储芯片制造企业的50nm闪存平台上通过认证后,近日又在逻辑芯片制造企业55nm技术节点的产品上取得了认证突破,表明公司光刻胶产品已具备55nm平台后段金属布线层的工艺要求。

光刻胶主要用于保护芯片内置纹路,减少线路裸露外部遭到侵蚀。光刻胶涂抹在硅基芯片表面,在极紫外光线的投射下形成液体,有效投射面积以及清洗过程,直接决定到了最终芯片的成品率,光刻胶的涂抹均匀程度也直接决定着最终芯片的性能,目前最广泛使用到的光刻胶为Krf以及Arf,主要用于芯片先进的制程工艺当中。

更重要的是,ArF光刻胶市场常年被美国、日本垄断。今年5月,位于日本企业“信越化学”便以生产能力不足为由,宣布不再对中国半导体企业出售KrF光刻胶。如今,在国内EUV光刻技术尚不成熟之际,ArF仍是主流,所以我们在193nm ArF光刻技术上的种种突破意义非凡。

写在最后

最初,华为从海思做起,历经近十年,其手机芯片逐渐获得了消费者认可,并走到了国际领先位置,而在华为5G技术名声大噪之前,我国在全球通信领域也一直默默无闻。

面对垄断与制裁,华为及国产半导体行业遭遇的不仅是挑战,更是前所未有的机遇。虽然半导体行业国产替代道阻且长,但我国在科研技术、工业制造、人才储备等方面早已今非昔比,重重重压之下、顶着一轮接一轮的技术封锁,国产光刻机技术已经取得长足的进步,相信自主可控已经绝非空谈!

参考资料:

1．《「芯视野」从EUV到DUV:光刻机战火再燃?》,集微网

2．《继美国垄断技术后,日本也效仿断供光刻胶,却意外盘活中国半导体》,圈聊科技

3．《国产芯片界再次“破冰”,193nm光刻胶技术,打破美国、日本垄断》,北河科技

4．《事关国产光刻机,两位专家发表了不同看法,距离ASML差距有多大?》,秘数