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中国芯系列 3/科企携手 打造精“芯”\大公报记者 关据钧

2020-11-10 04:23:46大公报
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  图:ASML的EUV级光刻机,可以生产精密至7nm以下的晶片

  美国开打科技战,不择手段针对中国。其中在晶片(芯片)业,美国多次阻挠全球顶尖的晶片生产器材—荷兰ASML的晶片光刻机出口到中国。

  光刻机为何对中国的晶片产业那麼重要?荷兰ASML的光刻机有什麼领先优势?中国如何发奋图强,突破重重困境,製造领先全球的“中国芯”?

  中国有不少Fabless晶片设计公司,例如华为,而其晶片设计水平亦已达全球领先之列。虽然中国企业有能力设计出优良的晶片,但要将设计变成现实产品,还需靠晶片厂代工生产。早前华为依靠台积电生产晶片,但台积电在美方的压力下,不敢接华为的订单,余下有能力生产华为设计晶片的,只有韩国的三星,最后三星同样不接华为的订单。

  虽然全球有不少晶片生产商,但只有台积电以及三星有能力生产精密至7nm的晶片,其他厂商全都只能生产较粗阔、14nm或以上製程,即精密度较低的晶片。至於内地的厂商,较领先的中芯国际,最理想亦只能在短期内生产14nm的晶片,而且所用的器材亦非国产,而是ASML一台技术较次的DUV级光刻机。

  产业中最核心工艺

  光刻机,就是将晶片(芯片)设计线路,利用强光刻画在晶片上,情况有如将打好的文件列印出来,因此,光刻机的精细度,就定义了最终成品的精细度,可说是整个产业中最核心的工艺,而这亦佔整个生产过程近一半的时间。目前全球主要有三间生产光刻机的公司,以往在此技术领先的尼康(Nikon)以及佳能(Canon),现在都大幅落后。ASML能够一枝独秀,因为其EUV级的光刻机可以生产精细度在7nm以下的晶片,而DUV级光刻机配合厂商的技术,最精细亦可生产7nm的晶片。因此,要做最领先、最精细的晶片,其中一个必备的条件,就是要拥有ASML的光刻机。中国目前自行研发的光刻机,还停留在90nm製程,某程度上,距离目前的7nm製程落后约30年。

  光刻机供应商尼康和佳能均有生产相机,而事实上,光刻机与光学技术有莫大关係。一台ASML的光刻机重近180公吨,由约10万个零件组成,体积接近一台双层巴士。这台被称为“集全球科技於大成”的机器,ASML与多达5000家不同技术的供应商合作,例如在光学技术上,ASML使用德国蔡司的镜片,而AMSL为确保供应关係,更收购了蔡司25%的股权;紫外光源系统则由美国Cymber提供,同样被ASML收购,其技术为利用高能量令金属放出辐射,产生紫外光。此外,ASML的供应商还包括多家在个别技术全球领先的企业,例如生产光罩的Photronics、生产準分子激光源器材的日本小松制作所,以及美国的Sparton、Brooks Automation,基本上接近90%的技术都是外购。正正由於ASML收购了美国的Cymber等美企,因此亦要向美政府保证要向美企採购超过五成的零部件,并接受审查,因而令ASML向中国出售光刻机的行为受到重大的规範。

  顶级机每年只产30台

  正因为ASML能“集百家之大成”,因此他们才能生产最优秀的光刻机,并在最精密的光刻机市场上,有全面垄断优势,其利润亦十分高,2019年的收入为132.4亿美元,淨利润为29亿美元。一台ASML的顶级光刻机,售价是数亿欧元,而且每年产量只有约30台。单单在打磨镜片上,中国在民用相机镜头都未能有位居前列的供应商,反观尼康、佳能、蔡司都是著名的相机镜头厂商。至於其他供应商,由於ASML所使用的顶级供应商,不少都是美国公司,因此中国公司要找他们供货,有可能因为贸易战而出现断货风险。

  目前中国只有一家较为领先的光刻机生产商,叫上海微电子,但该公司暂只能生产90nm製程的光刻机,并预期在2021年,有望交付首台28nm製程的光刻机,而28nm是至少约八年前的技术。上海微电子目前寄望能与内地部分具领先科技的技术企业,例如长春国科精密、北京科益虹源、浙江启尔机电、北京华卓精科等,同时与中科院及大学等支持的企业合作,推出更高精密度的光刻机,从而做到利用内地自主研製技术下,能生产贴近7nm的光刻机。

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