原标题:国产光刻机突破在即,打破美国荷兰垄断、助力华为芯片靠它了

受周末美国新制裁利空消息影响,科技股全线下跌。然而今日光刻类概念股票却逆势领涨A市,涨幅达到4.29%,成为科技股中一道亮丽风景。在此,有必要讲解一下光刻机背后的国家较量。当美国技术封锁华为后,美国高通、微软及谷歌等高科技企业已经禁止提供国内芯片。虽然华为,展讯,紫光,中芯微等具备芯片设计能力。但当美国限制台积电和三星停止代工生产芯片时,国内的中芯国际14nm芯片工艺还可以缓冲一下今年的国内芯片用量;如果美国限制荷兰阿斯麦尔(ASML)的光刻机进口中国,国内的代工厂将无选择方案。光刻机,是国内芯片产业中最大的痛!

ASML光刻机

ASML是当前世界上最先进的光刻机制造公司,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,具备7nm芯片乃至5nm等芯片工艺。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,其中因特尔占股为15%,台积电大约5%。一台光刻机的单价1.5亿美元,而荷兰ASML每年能够生产的光刻机数量为24台左右。

切割好的晶圆

早在2007年以前,在光刻机领域还是日本尼康、佳能的天下,ASML则是不入流派。随后,ASML抓住了台积电的“浸润式微影”技术,双方合作确定了ASML光刻机领域的霸主地位。尼康、佳能一败涂地,ASML则成为半导体制造光刻机设备的绝对龙头。光刻机制造复杂。数据显示EUV高端光刻机设备内部的8万个零部件中,掺杂高端技术的零件不胜枚举,需要全球采购。而这些对技术工艺要求极高的零部件,有不少都是某个企业所专有,根本不可能被复制和模仿。光刻机的光源有:激光,紫外光、深紫外光、极紫外光。现在最先进技术是极紫外光。测量台移动的控制器,也是纳米级精度,要求超高。因此,ASML放言:即使公开制备图纸,也无法制备出来。

芯片

一旦美国禁止光刻机设备,芯片也只能依附在图纸上。芯片的制备包括:提纯二氧化硅,制备圆柱体硅,晶圆加工,刻蚀芯片电路(铺胶、量测、光刻),最后切割测试封装。在光刻这一步上,最痛的例子就是中芯国际,早在2018年中芯国际就向ASML订购了一台先进光刻机(1.2亿美元)。由于美国阻止,这台机器一直没有运达国内,导致我国国产7nm芯片工艺处于落后地步,停留在14nm水平。

中科院专家曾表示:中国光刻机落后荷兰ASML大概15年。中科院光电所研发的365纳米波长,曝光分辨率达到22纳米,是近紫外的光线。这离极紫外还有一点差距。光刻机的激光波长决定了芯片工艺高端,波长越短,造价越高。像ASML最先进的EUV极紫外光刻机,波长只有13.5纳米,可以生产10nm、7nm的芯片。根据分辨率和套刻精度,芯片可分为0.18um、0.25um、0.35um、10nm、7nm、65nm、28nm、20nm、16/14nm、90nm、40nm等。

上海微电子装备公司

光刻机如此之难,但并不代表我国人缺乏啃骨头、克技术难点的公司和能人。中国最牛的光刻机生产商是上海微电子装备公司(SMEE),它可以做到的最精密的加工制程是90nm,相当于2004年最新款的 intel 奔腾四处理器的水平,而现在ASML已经冲向了5nm、3nm工艺,差距之大可见一斑。国内已经实现了从无到有的过程,现在到了追赶工艺的阶段,光刻机有望即将迎来新的突破,志在打破荷兰美国垄断,助助力国内芯片的发展壮大。

最后,国产半导体设备和材料龙头标:安集科技、北方华创,刻蚀龙头:三安光电、华特气体、江丰电子、沪硅产业、精测电子万业企业和赛腾股份等。

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