在全球半导体产业的版图中,芯片制造工艺犹如一座高峰,荷兰的ASML公司站在接近山巅的存在。凭借其先进的光刻机能够量产3nm芯片,引领着行业最前沿;反观我国目前量产精度大多停留在90nm,与之相比有着不小的差距。
3nm和90nm,这里面的差距不可谓不大。人们不禁想问:作为全球最大的芯片进口国、出口国,芯片代工大国,为什么国产光刻机只能生产90nm,而ASML光刻机却能生产3nm芯片呢?对此,我认为有四点可讲。
一,ASML光刻机起步早,投入巨额的研发资金,这是其他光刻机厂商难以媲美的
ASML之所以能在这一领域登峰造极,离不开长期且巨额的研发投入。自成立以来,ASML数十年如一日地将大量资金砸向技术研发,每年研发费用占营收比重长期维持在15% - 20%之间。
如此高比例持续投入,让科研团队得以不断攻克光学、机械、电子等多学科交叉难题,从光源系统到高精度镜头,从精密工作台到复杂的控制系统,每一个环节都在持续优化,这才打磨出能满足3nm芯片制造需求的极紫外光刻机(EUV)。
相比之下,我国半导体产业起步晚,资金积累薄弱,早年整体行业处于发展初期,难以像ASML那般集中海量资金专攻光刻机技术,研发投入受限直接延缓了技术突破的速度。
二,ASMK的技术积累和人才储备非常完善,而国产光刻机厂商在这方面比较欠缺
ASML身处半导体产业发达的欧洲,周边高校、科研机构林立,从基础物理研究到工程应用开发,有着深厚的人才土壤。而且,ASML通过多年项目实践,培养了一大批掌握光刻机核心技术的专家,他们经验丰富,代代传承,形成了强大的技术迭代能力。反观我国,半导体专业人才培养体系完善起来耗时良久,早期高端人才大量外流,本土企业在人才竞争上常处劣势,导致一些关键技术研发岗位人手不足,自主研发进程受阻。即便近年来情况好转,可技术积累的鸿沟仍需时间填补,新人才成长到独当一面同样需要大量实战磨砺。
三,ASML背靠荷兰和美方,光刻机产业链非常完善,这是国产光刻机厂商不具备的先决条件
国际产业生态与外部限制给国产光刻机发展蒙上阴影。半导体产业链早已全球化,ASML在发展过程中与全球数千家供应商紧密协作,从蔡司供应顶级镜头到美国提供关键光源技术,上下游协同配合默契。
然而,我国半导体产业却面临外部重重封锁。美方联合盟友对我国进行技术禁运,禁止向我国出口高端光刻机及相关核心零部件,试图将我国半导体产业锁在中低端水平。原本开放的国际合作大门对我国紧闭,国产光刻机企业只能被迫走上自主研发几乎所有零部件的艰难道路,这极大增加了技术攻关难度与时间成本,延缓了从90nm向更高精度迈进的步伐。
四,ASML具备先发优势,在全球市场享负盛名,其生产的光刻机不愁卖,形成良性循环
在全球芯片市场,ASML依托早期技术优势抢占先机,与台积电、三星等芯片制造巨头深度绑定,订单源源不断,强大的市场需求支撑其持续投入研发、扩大产能、降低成本。
而国产光刻机企业在市场开拓初期举步维艰,一方面国内芯片制造企业部分因成本、稳定性考量,对国产光刻机信心不足;另一方面,国际市场受政治因素干扰,国产设备很难打入,有限的市场份额难以回笼足够资金反哺研发,陷入恶性循环,让技术提升的脚步愈发沉重。
由此可见,在市场环境方面,ASML已经形成良性循环。而国产光刻机厂商的市场环境并不好,订单比较缺乏。
五,写在最后
通过上述分析可知,国产光刻机只能生产90nm芯片,而ASML光刻机能量产3nm芯片,我们只能用“无奈”来形容。
无奈的是我国光刻机发展起步早,资金投入还不够多;
无奈的是我国光刻机技术积累和人才储备还不强,受制于人;
无奈的是国产光刻机产业链不够完善,我们几乎是在独自前行;
无奈是国产光刻机市场环境并不好,没有形成良性循环;
不过我国光刻机产业发展迅猛,已经研制成功65nm分辨率的DUV光刻机。按照这种发展速度来看,国产光刻机生产28nm、14nm、甚至是7nm,我认为不是不可能。