荷兰再次出手，我们低估了光刻机难度：弯道超车，要走新路
来源:是说芯语发布时间:2023-07-021608浏览
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6月30日，荷兰政府发布《先进半导体制造设备法规》，荷兰光刻机巨头阿斯麦公司（ASML）最新公告称，目前最先进的浸没式DUV出口需得到荷兰政府认可。路透社昨天报道，美国和荷兰企图给中国芯片制造商来一套所谓“组合拳”，将进一步限制对华销售芯片制造设备。报道称，美国预计将更进一步，利用其广泛影响力阻止“特定中国厂商”获得更多荷兰设备。在此前，更先进的EUV光刻（极紫外光刻）系统已经受限制，但是放行了浸润式DUV光刻机，如今，部分最先进的浸润式DUV系统（即TWINSCAN NXT：2000i及后续推出的浸润式光刻系统）也遭受了限制。不过ASML也回应了，并非所有浸润式DUV光刻系统。
也就是说，中国依然还是能从ASML进口部分低端的DUV光刻机，但都是技术相对落后的，先进的，都用不了。总之，对方要精准卡住中国芯片往高端发展，在高端市场受限。当然，在低端光刻机领域，还是给中国的设备进口留了一条活路。从当前荷兰的再度出手光刻机限制来看，行业内不应该再盲目自嗨，该清醒过来了。而行业的弯道超车，很可能还是需要走一条新路。国内光刻机技术走到哪一步了？目前光刻机的需求，中国几乎占了全球一半，2019年，中国芯片制造商对光刻机的需求占据全球总供应的近40%。预计在2023年，中国市场对光刻机的需求将继续增长，占比超过50%。一个占据其公司业务量一半的市场，ASML被逼的放弃，无疑也是ASML的悲哀，去年ASML已经损失40%利润了。事实上，ASML一直在呐喊，国内也一直在游说ASML，ASML曾经多次摇摆，纠结，但因为它没有主导权与话语权，所以也只能被动听从美国的出口限制措施。
在政治面前，ASML的利益是可以用来牺牲的，荷兰和阿斯麦也只能顺从。一个集合了全球顶尖技术的公司，被美国搞的如此卑微，产品有订单但不可以卖给全球占比最大的市场，这无疑是阿斯麦的悲哀。从这件事情，我们看出，中美关系的改善依然任重道远，寄希望美国放弃制裁，可能依然不现实。当然，这对我们而言也绝非坏事，毕竟，中国是目前全球唯一有希望全产业链自主研发光刻机的国家，难度是大但并非不可实现。关键是看能否做到咬着牙去攻克。在光刻机领域，过去两年时间里，中国科学家已陆续突破双工台系统和物镜的这项核心技术，首台国产EUV光源工程样机正式落地。
光源系统作为高端光刻机的核心组成部分，有了该设备，我们可以在光学元件、真空系统等多个方面对EUV光刻机的稳定性进行测试，这为接下来的量产机奠定了基础。此外，包括国内光刻机公司南大光电已经开发出多款ArF光刻胶，这些光刻胶制程覆盖到28nm—90nm，自给率已经突破1%。而日前中国电科旗下电科装备最近也实现了国产离子注入机28纳米工艺制程全覆盖，而离子注入机是芯片制造中的关键装备。
当然，诸多技术从实验室到落地，最后成为一个影响产业的产品，并非一蹴而就，影响因素也很多。除了硬件还需要有软件的配合，到形成生产设备，需要时间。目前包括上海微电子等企业的国产光刻机完全不能满足国产芯片代工厂商的需求，其28nm的光刻机喊了很多年，迄今未交付商用。以前是中国某项技术快突破时，西方一定是大甩卖同级技术产品。现在荷兰的种种限制，也透露国产光刻机技术的进展依然有限，因为一旦突破到了商用时间节点，包括荷兰将因此放行先进光刻机出口以及与中国合作。过去传出的哈尔滨工业大学“高速超精密激光干涉仪”以及国内某公司开发了SAQP技术，都宣称能解决7nm以下的光刻机难题。但目前我们认清的现实是，现在的限制，就意味着国产光刻机尤其是7nm突破依然任重道远。
根据业内人士透露，7nm 采用DUV光刻机，技术上没有问题，大规模生产要考虑配套的材料和良率，材料也是可以攻克的，同样也是良率和磨合的问题，生产过程中的良率提升需要不断的磨合。而相比较数字电路的良率，模拟电路的良率是瓶颈，尤其是高速IO，对于整芯片，只要有一个模块良率低，整体良率就被拉下来了。所以能力有了，怎么提升良率才是关键，有了较高的良率，才有成本竞争力。这也是国内7nm未来要突破的一个关键环节。路还很远，一步步踏实走才是真的。产业链开放合作，有时候是建立在反制能力的基础上因此，从好的方面来看，被卡也是好事，断绝对外依赖的奢望，埋头构建自己独立的全产业链，已经是唯一的出路。过去我们很多人，对于全球供应链、自由贸易、开放合作有着不容置疑的确定性认知，一个国家搞定芯片产业链的想法，被很多专家嗤之以鼻。
但是残酷的现实其实证明了，一些关键技术的自由贸易与开放合作更多是建立在自给能力以及反制能力的基础上。而在光刻机、芯片以及对外贸易领域，我们其实不想与荷兰翻脸，毕竟，美国把希望都押宝在了半导体领域。荷兰也没有决定权，光刻机关键技术在美国手里。从目前美国放行低端卡高端的做法来看，他们其实没有想产业链脱钩，因为产业链脱钩是所有产品市场、市场脱钩，若真的是市场分割了，那所谓知识产权也就没啥意义了，比拼的只是市场容量和产品成本了。其实，他们的目的还是想把中国限制在低端产品上。本质上，我们也没有太强的反制能力。所以，在外界一系列制裁中，显得非常被动。不要低估光刻机产业的难度：我们的难题与突围方向对我们来说，过去一直以来，也低估了光刻机产业的难度，先进光刻机制造的第一个难点就是机器的光源问题，目前也只有美国的Cymer掌握着成熟制造技术，其他发达国家都是向其采购预定。国产光源系统已经研发成功，但是距离真正的成熟与国外先进技术的差价仍然肉眼可见。其次是反射镜。能够达到光刻机要求的多层膜反射镜，目前只有德国老牌镜头制造厂家蔡司能够拿出来，这一产品也安装在了ASML家最新研制的光刻机上，以实现EUV波段的高反效率。
而复合材料是来自日本。目前芯片生产所用的光刻胶，高纯化学品多数是日本的专利产品，这些原料，都要求极高的精度和纯度，目前美国联合日本、荷兰进行限制，可以说从材料到关键设备都卡住了。此外，限制我国芯片产业发展的另一个关键问题是工业软件，国内集成电路企业使用的基本为国外EDA软件。如何解决EDA软件的国产化问题，也是一大难题。这需要在技术研发、人才培养、政策引导等方面持续投入与迭代，在半导体制造设备的材料与工艺、制造技术层面不断突破，补齐短板。综上来看，国产光刻机的突破难度非常之大，我们过去业内的盲目自嗨，其实很大程度低估了光刻机以及芯片产业上游自主关键技术掌控的难度。其实要突破，一个重要方面反而是基于未来方向的布局，要围绕下一代晶体管的材料、器件与工艺等方面进行持续的探索与专利布局，卡住下一代技术，才有望淘汰上一代技术，从而形成反制手段。另一个方向是另辟蹊径，弯道超车，绕过光刻机的传统路径，不断尝试新的路径，不仅仅是国内，在中国超分辨率光刻机、量子芯片、光子芯片等生产线正在规划之外，国内首条多材料光子芯片产线即将在今年建成。从制备而言，光子芯片侧重点在于外延设计与制备环节，而非光刻环节。打破了对高端光刻机原有路径的依赖。此外，美国的电子束光刻机，日本的纳米压印设备，都在对传统的光刻机技术发起挑战。另一方面是，对现有产业布局进行优化。过去几年，国内对光刻机的研发出现了很多盲目自嗨的声音，其实也是对产业的一种误导。这么多年来看，一个需要看清的现实是，国产高端光刻机与芯片技术的突围进展，其实还谈不上我们过去引以为傲的中国速度。在过去我们的芯片研发模式中，一般是市场化的驱动模式。基于竞争关系，有时候各家公司有很多同质化的投入与竞争，而缺乏错位与互补式的投资与产业研发。芯片的研发，要有人才与资源投入，其实更需要优化调整产业政策，加强举国体制的投入和监管。我们需要有务实的心态去认识到真正的难题，才能对产业有真正的敬畏，而真正的破局其实就在于类似电动汽车对燃油车的破局，从另一个方向去试探新的出路，从目前量子芯片与光子芯片等方向的破局路径来看，不久前的消息显示，国内第一条量子生产产线即将建成。我们对国内芯片产业的全新路径的试探，保持期待。
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