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华为80亿重金研发光刻机:需要多少时间,需要哪些队友?

华为80亿重金研发光刻机:需要多少时间,需要哪些队友?

  本文首发腾讯新闻,未经允许不得转载。

  文 | 华商韬略 吴苏

华为80亿重金研发光刻机:需要多少时间,需要哪些队友?

  芯片持续撬动着资本、民心和政策,想让行业崛起也绝非一日之功。

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  近日,台积电正式宣布,在美国给出的 120 天宽限期结束后(9 月 14 日之后),台积电不再为华为代工生产芯片。同时,中芯国际也曾在其招股书中表示,未来可能无法用美国的半导体设备为华为代工芯片。

  如此一来,形势变得更为严峻,除了购买第三方的芯片,自己制造芯片生产的核心设备光刻机,也是一个逼不得已的选项。

  最近一则华为要生产光刻机消息,更是激起了舆论的巨大关注。

  有媒体报道,华为方面已经开始着力自建芯片晶圆厂,并且已经在招聘光刻工艺工程师,工作地点在东莞松山湖。

  还有消息称,华为“确实去很多半导体设备厂挖人”,一家国产光刻机厂商“被挖走了不少人”。

  消息传出,大批网友感到振奋,“如果华为搞,可以直奔 5nm 制程去,其实 ASML 真干也只干了两年”、“两年搞定 5nm 芯片生产线”、“前期评估 5nm 光刻机 2 年内投入量产”之类的评论层出不穷。

  此前, 美国官方声明,将严格限制华为使用美国的技术、软件设计和制造半导体芯片,以保护美国国家安全,并切断华为试图脱离美国出口管控的途径。

  但针对美国此次限制升级,5 月 16 日上午,华为通过心声社区发文称:没有伤痕累累,哪来皮糙肉厚,英雄自古多磨难。回头看,崎岖坎坷;向前看,永不言弃。

华为80亿重金研发光刻机:需要多少时间,需要哪些队友?

  此外,近期还有好消息。英国当地时间 6 月 25 日,华为公司正式宣布其位于剑桥园区的第一期规划已经获批,主要用于光电子的研发与制造。

  该项目规划经历三年多时间,今年是华为进入英国市场的第 20 年,该公司目前在英国拥有 1600 名员工。

  其实早在 2016 年,华为就申请了和光刻机相关的技术专利。也就是说,华其实在提前布局,相关数据显示,华为已经在相关领域投资了 80 亿美元。

  只是想要打造自己的生产线和光刻机难度是无法想象的。

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  华为足够强,但想成功造就光刻机也绝非一日之功。光刻机的本质其实与投影仪+照相机差不多,但不过说起来,作为半导体行业“皇冠上的明珠”,想实现行业整体崛起必须打团体战!

  这是涉及到种种专利及供应链部件限制,并不那么容易突破封锁。这从当年最大光刻机巨头尼康的衰落这件事上就能一探究竟。

  上世纪 90 年代,光刻机的光源波长被卡死在 193nm,成为了摆在全产业面前的一道难关。

  但当初要强的尼康的零件技术却想全靠自己搞定。尼康选择了在 157nm 上一条道走到黑,却没意识到背后有位虎视眈眈的搅局者。

  尼康晚了半步,却一步错步步错。错失 EUV 关上了尼康光刻机的大门,而 ASML 却借机崛起,演绎出一场地地道道的美国式成功。

  如今,ASML 成为全球光刻机的霸主,也是唯一能生产 EUV(极紫外线)光刻机的荷兰厂商,截至 2018 年初,在全世界范围内约有 12000 件专利和专利申请,在中国的专利申请就达到 1326 件。

  不仅数量庞大,ASML 的专利也高度集中,几乎都聚焦于光刻机及其零部件。专利背后,当时 ASML 拥有 160000 名员工,其中大部分都是研发人员。

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  事实上,ASML 能笑傲全球,不是荷兰一个国家取得的成果,而是多个国家通力合作的产物。

  因为,光刻机是一种集合了数学、光学、流体力学、高分子物理与化学、表面物理与化学、精密仪器、机械、自动化、软件、图像识别领域顶尖技术的产物。

  若不是当年美国的小心思,拉偏见,提防日本崛起,根本就没这个荷兰公司的机会。

  当时,掌握光刻机界话语权的是日本尼康、佳能。

  1997 年,美国巨头英特尔组织了一个叫 EUV LLC 的联盟。这个联盟里,除了英特尔和牵头的美国能源部,还有摩托罗拉、AMD、IBM,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。

  英特尔希望把尼康和 ASML 拉进联盟,但美国将 EUV 视为推动本国半导体产业发展的核心技术,不大希望外国企业参与其中。

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  然而,EUV 光刻机技术要求太高,可以说逼近物理学、材料学和精密制造的极限,单打独斗可不行,本国的光刻机企业 SVG 等又被来自日本的尼康“扫荡”得扶不上墙,自然对尼康不放心,于是最后,美国选择荷兰的 ASML 合作。

  ASML 也很有决心,不仅同意在美国建立一所工厂和一个研发中心,用来满足所有美国本土的产能需求,还保证 55%的零部件均从美国供应商处采购,并接受定期审查。

  这是 ASML 甩掉尼康,依托 EUV LLC 研发人员发表的技术成果,一步步发展成全球霸主的原因,也是美国能禁止荷兰生产的光刻机出口中国的原因。

  说到底,ASML 的光刻机王朝,建立在国际合作的基础之上,离不开美国光源技术,德国蔡司的光学技术支持……

  所以,ASML 曾扬言,就算公开图纸也不怕被山寨。因为西方合作供应链机制,没人能山寨。有些东西,别人是不会卖给你的。他还特意解释了为什么他不害怕中国会模仿出光刻机:

  光刻机设备供应商 ASML 的首席执行官 Peter Wennink 此前表示:“这是因为我们是系统集成商,我们将数百家公司的技术整合在一起,为客户服务。

  这种机器有 80000 个零件,其中许多零件非常复杂。”

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  你可能觉得,华为刚起步,就拿来和国际龙头相比,不太合适。

  那么,可以用国产龙头上海微电子来对比。

  上海微电子成立于 2002 年,由国内多家企业集团和投资公司共同投资组建,长期专注研发光刻机,截止 2020 年 5 月,持有的专利和专利申请数量超过 3632 件,可以做到最精密的加工制程是 90nm 的光刻机。

  90nm 的光刻机,可以驱动基础的国防和工业,但只能算是最底层的水平。有分析说,上海微电子能造出来的芯片,相当于 2004 年的奔腾四处理器,“有十几年的差距”。

  不难看出,要生产光刻机,尤其是生产 5nm 芯片的 EUV 光刻机,需要长期的努力。

  目前,中国芯片制造方面顶尖的中芯国际只有 28 纳米的生产工艺,14 纳米工艺才刚刚开始量产,且中国芯片制造只能占到世界 7.3%的份额。

  美国的封锁与打压,短期看,的确制造很多困难,但长期看,只会激发中国放弃侥幸,集中力量,让核心科技硬起来。半导体产业被持续加持,中芯国际的快速上市,本身就是例子。

  从全球产业和市场格局看,中国半导体产业,也已到了可以突围而上,加速发展的关键时刻。

  一边难度系数极高,一边是生存之战,所以华为要搞成光刻机,需要兄弟帮衬,需要直接面对,更要能够整合全国相关的产业、技术和资源,“集中力量办大事”。

  其实,国产光刻机厂商中,上海微电子是一个不错的合作对象。分析人士指出,上海微电子研发中的 28nm 分辨率的光刻机可以用于 14nm 芯片的生产,多次曝光情况下,甚至可以生产 12nm 的芯片。上海微电子拥有这样的技术基础,华为与其合作,能走不少弯路,也能彼此激发,共同创新,走得更远。

华为80亿重金研发光刻机:需要多少时间,需要哪些队友?

  当然,光刻机还有很多技术,国产厂商暂时没法突破,这就更需要中国相关产业携手前行,一起提升技术水平。事实上,中国很早就重视了半导体的大战。最早可追溯至上世纪 60 年代。但在后来的发展中,由于自身路径,国内产研环境,以及不友好的产业环境等多种原因,逐渐掉队。

  中科院微电子所院士表示,在光刻机方面国内与国外先进相比相差 15-20 年的距离。即使是国内最先进的上海微电子,也还有相当长的路要走。

  但近年来,国家加大了对半导体行业的投入。大基金一期投入 1300 亿,已收尾;二期预计超过 2000 亿。但这些资金需要投资的项目也很多,涵盖芯片设计、制造、封测、设备等诸多领域。以一期为例,累计投资 62 个项目,涉及 23 家上市公司。

  单从 ASML 称霸天下来看,这也是全人类努力的科技结晶。所以前方虽然艰巨,但前景却很光明。

  半导体行业向中国转移的大趋势不会改变。另一方面,国家也正进一步加大支持和投入,也给了国内企业追赶的机会。

  但相关的专家也表示目前中国想自研光刻机漫漫长路,拿日本和韩国做例子,其实他们背后都有美国的影子,日本在美国技术的支持下完成了第一产业产业转移,同样的韩国也是,想靠一己之力几乎不太可能,技术也有个积累的过程

  所以,光刻机之战需要打团体战,唯有行业崛起,技术暴走,才能让产业链整体雄起。这是一个需要积淀的行业,成为光刻机领域真正不可替代的国产希望,华为的路还要很远,但庆幸的是,这条路越走越稳了。

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  图片均来自网络

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