原標題:國產光刻機突破在即,打破美國荷蘭壟斷、助力華爲芯片靠它了

受週末美國新制裁利空消息影響,科技股全線下跌。然而今日光刻類概念股票卻逆勢領漲A市,漲幅達到4.29%,成爲科技股中一道亮麗風景。在此,有必要講解一下光刻機背後的國家較量。當美國技術封鎖華爲後,美國高通、微軟及谷歌等高科技企業已經禁止提供國內芯片。雖然華爲,展訊,紫光,中芯微等具備芯片設計能力。但當美國限制臺積電和三星停止代工生產芯片時,國內的中芯國際14nm芯片工藝還可以緩衝一下今年的國內芯片用量;如果美國限制荷蘭阿斯麥爾(ASML)的光刻機進口中國,國內的代工廠將無選擇方案。光刻機,是國內芯片產業中最大的痛!

ASML光刻機

ASML是當前世界上最先進的光刻機制造公司,市場佔有率超過80%,而其中最先進的極紫外光刻機(EUV光刻),全世界只有ASML一家公司能製造,具備7nm芯片乃至5nm等芯片工藝。ASML的大股東包括美國因特爾、臺灣積體電路製造(臺積電)、韓國的三星、荷蘭皇家飛利浦電子公司等,其中因特爾佔股爲15%,臺積電大約5%。一臺光刻機的單價1.5億美元,而荷蘭ASML每年能夠生產的光刻機數量爲24臺左右。

切割好的晶圓

早在2007年以前,在光刻機領域還是日本尼康、佳能的天下,ASML則是不入流派。隨後,ASML抓住了臺積電的“浸潤式微影”技術,雙方合作確定了ASML光刻機領域的霸主地位。尼康、佳能一敗塗地,ASML則成爲半導體制造光刻機設備的絕對龍頭。光刻機制造複雜。數據顯示EUV高端光刻機設備內部的8萬個零部件中,摻雜高端技術的零件不勝枚舉,需要全球採購。而這些對技術工藝要求極高的零部件,有不少都是某個企業所專有,根本不可能被複制和模仿。光刻機的光源有:激光,紫外光、深紫外光、極紫外光。現在最先進技術是極紫外光。測量臺移動的控制器,也是納米級精度,要求超高。因此,ASML放言:即使公開製備圖紙,也無法制備出來。

芯片

一旦美國禁止光刻機設備,芯片也只能依附在圖紙上。芯片的製備包括:提純二氧化硅,製備圓柱體硅,晶圓加工,刻蝕芯片電路(鋪膠、量測、光刻),最後切割測試封裝。在光刻這一步上,最痛的例子就是中芯國際,早在2018年中芯國際就向ASML訂購了一臺先進光刻機(1.2億美元)。由於美國阻止,這臺機器一直沒有運達國內,導致我國國產7nm芯片工藝處於落後地步,停留在14nm水平。

中科院專家曾表示:中國光刻機落後荷蘭ASML大概15年。中科院光電所研發的365納米波長,曝光分辨率達到22納米,是近紫外的光線。這離極紫外還有一點差距。光刻機的激光波長決定了芯片工藝高端,波長越短,造價越高。像ASML最先進的EUV極紫外光刻機,波長只有13.5納米,可以生產10nm、7nm的芯片。根據分辨率和套刻精度,芯片可分爲0.18um、0.25um、0.35um、10nm、7nm、65nm、28nm、20nm、16/14nm、90nm、40nm等。

上海微電子裝備公司

光刻機如此之難,但並不代表我國人缺乏啃骨頭、克技術難點的公司和能人。中國最牛的光刻機生產商是上海微電子裝備公司(SMEE),它可以做到的最精密的加工製程是90nm,相當於2004年最新款的 intel 奔騰四處理器的水平,而現在ASML已經衝向了5nm、3nm工藝,差距之大可見一斑。國內已經實現了從無到有的過程,現在到了追趕工藝的階段,光刻機有望即將迎來新的突破,志在打破荷蘭美國壟斷,助助力國內芯片的發展壯大。

最後,國產半導體設備和材料龍頭標:安集科技、北方華創,刻蝕龍頭:三安光電、華特氣體、江豐電子、滬硅產業、精測電子萬業企業和賽騰股份等。

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