点沙成晶:芯片制造光刻技术有多难?
  2022/11/30 1:52:34
  
  芯片的集成程度取决于光刻机的精度,光刻机需要达到纳米个位级甚至更高的图像分辨率,光刻机的两套核心系统——光学系统和对准系统的精度越高,可以在硅片上刻的沟槽越细小,芯片的集成度越高、计算能力越强。EUV光刻采用波长为10-14纳米的极紫外光作为光源,可使曝光波长一下子降到13.5nm,它能够把光刻技术扩展到32nm以下的特征尺寸。
  世界上80%的光刻机市场被荷兰ASML公司占据,而能够进行7nm甚至2nm生产的EUV光刻机目前全球也只有ASML一家能够供应。再加上ASML的EUV光刻机成本高昂(ASML最高端的EUV光刻机NXE 3400B一台售价约1.2亿美元),而且产能非常有限,可谓是一机难求。中芯国际和华为曾与ASML签约,并交付巨金订购NXE3400B,但被美国特朗普政府恶意阻止。
  2012年前后英特尔、台积电、三星都对ASML进行了资助,并入股成为了其股东。ASML一共得到了13.8亿欧元(17.22亿美元)的研发资金,正好达到了最初的预期值,而通过出让23%的股权换来了38.79亿欧元(48.39亿美元),合计达到52.59亿欧元(65.61亿美元)。而英特尔、台积电、三星之所以选择资助和入股ASML其中一个原因就是为了推动其EUV光刻机的研发,并且控制供应。目前世界上也只有英特尔、台积电、三星能量产5nm以下和EUV的芯片。中芯国际因受美国制裁,到2020年中芯国际只能量产12-14nm的非EUV芯片。

  由于《瓦森纳协定》的存在,中国大陆引进国际先进的半导体设备是会受到限制的。《瓦森纳协定》又称瓦森纳安排机制,目前共有包括美国、日本、英国、俄罗斯等40个成员国。尽管“瓦森纳安排”规定成员国自行决定是否发放敏感产品和技术的出口许可证,并在自愿基础上向“安排”其他成员国通报有关信息。但“安排”实际上完全受美国控制。而中国大陆就在“被禁运”国家之列。
  当“瓦森纳安排” 某一国家拟向中国出口某项高技术时,美国甚至直接出面干涉,如捷克拟向中国出口“无源雷达设备”时,美便向捷克施加压力,迫使捷克停止这项交易。
  事实上,对于中国半导体领域的禁运一直存在,英特尔、三星、台积电2015年就买到荷兰ASML的10nm光刻机,而中国大陆的中芯国际2015年只能买到ASML 2010年生产的32nm光刻机,5年时间对半导体来说,已经足够让市场更新换代3次了。虽然ASML曾否认其会受到《瓦森纳协定》的影响,2016年中芯国际也成功订购到了一台EUV光刻机,但在2019年因美国介入而宣告破产。
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