2024年9月,中科大前副院長朱士堯的一句話,直接把光刻機(jī)這個老話題又炸上了全網(wǎng)熱搜。這話剛出來就把網(wǎng)友干分裂了,一半人罵他長他人志氣滅自己威風(fēng),另一半人說他是敢說真話的明白人,戳破了很多人的幻想。別著急扣帽子,這位老爺子可不是不懂行的鍵盤俠。
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人家是正經(jīng)物理學(xué)教授出身,后來還在華為當(dāng)過黨委副書記,既懂底層物理原理,又在產(chǎn)業(yè)一線摸爬滾打了幾十年。對半導(dǎo)體那點(diǎn)底細(xì),比網(wǎng)上天天喊口號的人清楚一萬倍。他說這話也不是拍腦門瞎噴,是真的摸透了行業(yè)幾十年的發(fā)展規(guī)律才說的。
很多人到現(xiàn)在都想不通,我們航母空間站大飛機(jī)都造出來了,怎么就搞不定一臺小小的光刻機(jī)?不就是個刻芯片電路的機(jī)器嗎?砸錢集中力量辦大事,幾年不就搞出來了?
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真不是這么回事,現(xiàn)在的光刻機(jī)早就不是單個國家能玩得轉(zhuǎn)的東西了。它是全人類工業(yè)文明的天花板,是幾十個國家攢了幾十年的頂尖技術(shù)拼出來的,缺一塊拼圖都玩不轉(zhuǎn)。現(xiàn)在全球唯一能量產(chǎn)最頂尖EUV極紫外光刻機(jī)的,只有荷蘭ASML一家。
你別以為這是荷蘭多牛,ASML自己都公開說了,他們自己真正掌握的核心技術(shù)不到10%,剩下90%全靠全球供應(yīng)商。最新款的EUV光刻機(jī)重180多噸,比主戰(zhàn)坦克還沉,里面超過十萬個精密零件,拆到最小單元能過百萬件。這些零件來自全球五千多家供應(yīng)商,分布在幾十個國家,沒任何一個國家能把所有零件造全。
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就說最核心的三個部分,光源、光學(xué)鏡頭、雙工件臺,每一塊都不好啃。光源大概占整機(jī)成本的五分之一,EUV用的是13.5納米的極紫外光,差不多是頭發(fā)絲直徑的十萬分之一。要造這種光,得用高能激光每秒精準(zhǔn)轟擊五萬滴30微米的錫滴,差一絲都不行。
這個技術(shù)最早是美國Cymer公司搞出來的,后來ASML直接花25億美元把整個公司收購了,才拿到這個核心技術(shù)。哪怕現(xiàn)在被ASML收了,Cymer也離不開德國通快的CO2激光器,這是全球唯一能做這種高功率高穩(wěn)定激光器的廠家,人家和ASML簽了獨(dú)家協(xié)議,出多少錢都買不到。這塊美國自己都搞不定,沒轍。
再說說光學(xué)系統(tǒng),這部分占了整機(jī)成本三分之一,也是最難啃的硬骨頭,現(xiàn)在完全被德國蔡司壟斷。蔡司做的EUV用多層鉬硅反射鏡,有四五十層,每層厚度只有幾納米,精度要求高到離譜。有人打比方,把這塊鏡子放大到整個德國那么大,表面起伏不能超過一毫米。
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全球就蔡司能做出來這種精度的鏡子,美國自己都搞不定。美國當(dāng)年砸了幾十億美元,集中了全國最好的光學(xué)專家,搞了十幾年,最后做出來的鏡子精度差好幾個數(shù)量級,根本沒法用。最后只能放棄,老老實(shí)實(shí)從蔡司進(jìn)口。
除了這些核心部件,很多不起眼的小零件你一樣繞不過去。最頂尖的EUV光刻膠,全球就日本JSR和信越化學(xué)兩家能做,別人連配方都摸不透。超高真空系統(tǒng)得找英國愛德華,能把機(jī)器內(nèi)部抽到比太空還真空,這個活沒幾家能干。
精密軸承傳動是瑞士SFS和德國西門子的絕活,就連承載晶圓的磁懸浮工作臺用的高性能釹鐵硼永磁體,大部分都是我們中國產(chǎn)的。你看,這么多國家各出一塊,少了任何一個,那臺一億多美元的機(jī)器就是一堆廢鐵。很多人覺得美國科技天下第一,肯定能自己攢一臺出來,現(xiàn)實(shí)就是,美國真造不出來。
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美國芯片設(shè)計(jì)、軟件、光源這些確實(shí)是全球第一,但在光學(xué)精密制造、特種材料這些領(lǐng)域,短板明明白白擺著。就拿蔡司的鏡頭來說,這不是砸錢就能砸出來的,是人家一百多年光學(xué)技術(shù)一點(diǎn)點(diǎn)堆出來的,是一代一代工程師傳下來的手藝和經(jīng)驗(yàn),不是十幾年就能追上的。美國把所有頂尖科學(xué)家湊一塊,也補(bǔ)不上這一百多年的差距。
ASML能有今天的地位,也不是天上掉餡餅。它1984年才從飛利浦分出來,一開始就是幾十人的小公司,根本干不過當(dāng)時(shí)的行業(yè)老大美國GCA,還有日本的佳能尼康。后來是英特爾、臺積電、三星這些全球頂級芯片巨頭一起投資,拿出各自的技術(shù)資源,才把ASML扶起來。
ASML的EUV光刻機(jī)從1997年開始研發(fā),到2019年才正式量產(chǎn),前前后后花了22年,砸了超過200億美元。這還只算ASML自己的投入,算上各個供應(yīng)商的研發(fā)投入,總投入得有幾千億美元。這么大的投入這么長的周期,不是哪個國家說扛就能扛下來的。
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說回我們自己,這些年我們在半導(dǎo)體領(lǐng)域砸了不少錢,也確實(shí)拿出了實(shí)實(shí)在在的成果。上海微電子現(xiàn)在已經(jīng)能量產(chǎn)28納米的DUV光刻機(jī)了,核心部件國產(chǎn)化率超過85%,能滿足國內(nèi)汽車芯片、工業(yè)芯片、電源管理芯片大部分需求。但和最頂尖的EUV比,還差著好幾代的距離。
我們現(xiàn)在EUV還在實(shí)驗(yàn)室階段,光源功率只有幾十瓦,ASML最新款已經(jīng)做到250瓦了。我們的光學(xué)鏡頭精度大概是2納米,蔡司的是0.25納米,差了整整八倍。這些硬差距擺著,沒法回避。
更麻煩的是,我們現(xiàn)在被整個西方供應(yīng)鏈排除在外了。ASML那五千多家供應(yīng)商里,沒有一家來自中國大陸。我們想買蔡司的鏡頭、通快的激光器、日本的光刻膠,人家根本不賣給我們。
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這意味著我們要自己造EUV,就得把五千多家供應(yīng)商的活全干了,從最基礎(chǔ)的特種鋼材,到最精密的納米級零件,再到各種復(fù)雜軟件,全都得從頭搞。相當(dāng)于一個國家要干幾十個國家干了幾十年的活,這個難度真的超乎想象。ASML有全球供應(yīng)鏈幫著都花了22年才搞出來,我們從零開始沒外部幫助,怎么算都得幾十年時(shí)間。
而且成本會高得離譜,ASML一臺EUV賣1.5億美元,我們自己造,成本得翻好幾倍,根本沒有商業(yè)競爭力。這么看朱士堯老爺子說的話,聽著確實(shí)扎心,但確實(shí)是這個行業(yè)最殘酷的現(xiàn)實(shí)。老爺子也不是故意唱衰中國,就是提醒我們要尊重產(chǎn)業(yè)規(guī)律,別盲目樂觀,別被網(wǎng)上的雞血文沖昏頭。
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高端制造真不是靠喊口號就能搞出來的,得一步一個腳印,慢慢攢技術(shù)攢經(jīng)驗(yàn)。我們現(xiàn)在先把成熟制程的芯片做好,滿足國內(nèi)九成以上的需求,再一點(diǎn)點(diǎn)往頂端追。至于最頂尖的EUV光刻機(jī),在可預(yù)見的未來,確實(shí)很難靠我們一個國家造出來。
參考資料:環(huán)球網(wǎng) 中科大前副院長談光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
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