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從去年9月荷蘭宣布對我國實施新的光刻機設備出口限制以來,正好過去了一年的時間。無論是深紫外浸沒式光刻機,還是更先進的極紫外光刻機,這兩款設備都已經完全登上禁售名單了。
深紫外浸沒式光刻機,也就是 DUV光刻機,而另一款光刻機則是 EUV 光刻機。荷蘭的做法并不奇怪,本身是為了執行華盛頓下達的命令。而且早在2018年,美國就已經持續向荷蘭方面施加壓力,要求阿斯麥徹底終止向中國出口更先進的光刻機設備型號。
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對美國人來說,這是他們采取的一系列限制步驟,主要目的是要把中國限制在光刻機高新技術之外,同時盡可能的將中國排擠出全球的半導體產業體系,只有這樣,美國的半導體產業才能壟斷和主導全球的產業鏈。
從技術的角度看,上述兩款設備究竟有著哪些不同?我國要突破美國的技術封鎖和限制,現階段采取的主要措施又有哪些?最后就是荷蘭方面,他們究竟又有著怎樣的想法呢?難道就不擔心中國突破技術封鎖之后徹底喪失最大的設備市場嗎?
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要回答這幾個問題,先得從技術層面來看待不同設備之間的具體區別。
DUV技術是荷蘭獨立發展的
荷蘭是光刻機設備制造大國,基本上壟斷了目前市面上所有常見的光刻機設備,其中的 DUV技術就是有荷蘭獨立發展起來的。
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在光刻機技術層面,曾經存在著一系列的路徑之爭,經過多年的發展,有些技術得到了更大規模的實際驗證,才不斷演化了出來。從2002年前后開始,DUV技術就演化出了兩條主要方向。
詳細的技術路徑這里就不多做解釋了,簡單來看的話,這方面的技術,荷蘭的阿斯麥是一步一步獨立發展起來的,而且掌握了較為成熟的方法。除此之外,日本的光刻機制造企業同樣在這方面也有所發展。
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正是因為 DUV技術取得了實質性突破,所以從那之后,阿斯麥就成為了整個行業里的龍頭。2003年,阿斯麥成功推出第一臺浸沒式光刻機。值得一提的是,3年之后,日本的企業雖然也推出了類似的光刻機產品,但此時國際光刻市場早就被阿斯麥全部占領。
尤其是阿斯麥已經率先和芯片制造商達成了緊密的合作聯系,所以這不光是技術上的成功,更是技術運用到產品上之后形成的產業鏈成功。當時的阿斯麥和臺積電互利合作,在整個行業內實現了雙贏,并取得了更大規模的發展。
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此時運用的技術可以制造7nm到130nm范圍內的芯片,而這一領域的芯片占到了全球芯片供應的六成以上。換句話說,阿斯麥和芯片制造商合作就可以壟斷全球絕大部分的芯片市場,其他企業由于沒有核心技術,也就逐漸被排擠出去了。
正是在這種局面下,阿斯麥此后的市場地位逐步提高,并且很快超越日本的光刻機設備制造商,成為全球的龍頭企業,這種壟斷地位一直持續至今。
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有意思的是,這其中相關的技術主要來自臺積電,所以美國在DUV技術領域反倒不具備主導地位。這就是為什么阿斯麥向我國出口類似的光刻機設備,根本不用得到美國的授權,因為這些技術是阿斯麥獨立擁有的。
EUV技術有美國資本的身影
EUV光刻機是另外的技術邏輯,而且荷蘭的阿斯麥不再具備獨立的能力,因為這方面有美國人的參與。
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早在上世紀90年代末,美國就采取了一系列對阿斯麥的滲透措施,因為站在美國的角度看,他們絕對不允許外國的企業能夠在半導體領域占據主導地位。在此之前,美國已經迫使日本在半導體領域簽署了城下之盟,徹底把日本打敗,所以美國后來自然會盯上阿斯麥。
美國人采取的具體策略是從技術和資本兩個方面一起滲透,而且美國人不擔心時間耗費的長,他們把滲透和操控當成是一個循序漸進的過程。
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1997年,美國成立了 EUV LLC聯盟,簡單來說,相比于此前的技術,新的研究方向技術將更加先進,而且這項技術最初起源于英特爾與美國政府聯合研究的項目。
這個所謂的聯盟一成立,阿斯麥果然也入局了,畢竟后者作為光刻機設備領域的龍頭企業,有最新的研究方向,他們自然也不會錯過。不過在這個聯盟體系內,所有參與的研究企業,包括一些實驗室,全都是美國人的。
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而且美國只允許阿斯麥一家外國公司加入聯盟,其他國外的企業,比如說日本的一些芯片設備制造商,他們也想加入,但是立刻遭到美國的拒絕。即便是阿斯麥被允許加入,美國也提前開出了條件,那就是阿斯麥必須在美國建立工廠,同時設立新的研發基地。
阿斯麥不知道的事,正是通過上述步驟,美國成功的進入了阿斯麥企業運作的體系之內,并且接近了阿斯麥的一些核心技術領域。
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就這樣,等到EUV技術一步一步成熟以后,阿斯麥在這方面有很大一部分完全受制于美國。比如設備制造中,涉及到的90%的零部件全部都要進口。而且,根據此前阿斯麥和美國達成的一些協議,美國零部件的供應占比達到了55%以上。
與此同時,截止到2020年末,阿斯麥的前三大股東全都來自美國,這三大股東掌握了阿斯麥將近30%的股權。所以在 EUV 光刻機領域,實際的控制者是美國,而不是阿斯麥自己。
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因此,從客觀的角度來看,美國后來不允許阿斯麥向我國出口更先進的 EUV 光刻機,阿斯麥確實得遵守,因為相關的核心技術不是獨立自主的,而是由美國人操控。
新的技術掌握著未來的光刻方向
綜合對比上面提到的兩種技術,實際上 DUV技術已經能夠滿足目前光刻機市場絕大多數的需求,因為這種技術可以覆蓋到7nm以及以上的制程要求。
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簡單來說,掌握了這種技術,目前常規芯片的制造以及7nm左右芯片的制造同樣都能夠滿足。至于更先進的 EUV 技術,它的光源波長為13.5nm,而 DUV的光源波長為193nm。
區別在于,如果波長較長,就沒辦法實現更高的分辨率,所以DUV技術只能用于制造7nm以及以上的芯片,再小的芯片就不能夠制造了。EUV 技術則是向 5nm以及以下的芯片進發,掌握了更先進的技術,也就意味著未來能夠制造規模更小的芯片。
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看到這里,很多人就已經明白了,美國之前就已經對我國封鎖了更先進的技術,換句話說,不允許我國在光刻機設備領域以及芯片的制造方面取得更大突破。
與此同時,在中美博弈加劇之后,美國又進一步想要封鎖 DUV技術。也就是說,在目前主流芯片制造領域,美國也想制約我們。
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但問題就在于,常規的技術由阿斯麥公司獨立掌控,美國雖然向他們施壓,可阿斯麥為了自己的市場和利益需求,在這方面并沒有完全按照美國的要求行事。
但誰都知道,更先進的技術意味著光刻機和芯片制造的未來,所以美國在這方面才會收緊管制,試圖把我們徹底給逼死。
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但事實上恰恰相反,在目前的 DUV技術領域,國產光刻機已經成功研發,雖然不是最先進的設備和技術,而且制造的芯片也不能夠達到最小的規模,但是在技術設備上我們取得了突破。
今年9月份,國產光刻驗證機已經正式亮相,而且研制光刻機的企業也已經開始批量制造芯片。這讓美國感到不安。
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其實更不安的是阿斯麥,因為從現今的芯片制造市場來說,常規芯片的需求才是最大的市場。如果我國攻克了這方面的設備障礙,那么下一步我們就不需要購買阿斯麥的產品了。現在的情況也證明了這一點。
美國的管制措施正在失效
從根本上來說,在最新的光刻機技術領域,美國此前向阿斯麥提供過技術,而且通過這種方式逐步操控了阿斯麥的經營,所以美國才不允許阿斯麥向我國提供更先進的光刻機。
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但問題在于,我國掌控著龐大的半導體市場,而且在技術領域我們并沒有停止研發的步伐,掌握最新的技術只是時間問題。何況讓美國真正感到擔憂的是,中國還具備著產業鏈以及上游原料的優勢。
換句話說,美國人掌控的技術優勢是孤立的,而且與之合作的阿斯麥也并非完全一條心。阿斯麥也有自己的想法,畢竟他們絕對不愿意親眼看著丟掉龐大的市場。
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因此,阿斯麥一方面聽從美國的召喚,另一方面又想自行其是,至少在自己掌控的技術領域,他們還想與我們展開合作。但現在的問題是,隨著我們技術不斷取得突破,要不要跟阿斯麥合作已經不是他們能決定的了。
這也意味著美國所謂的技術管控正在失去效力。美國人想要壟斷技術,但實際上根本壟斷不了,因為技術的突破是一個必然發展的過程。
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結語
美國人現在擔心的是我國在新技術層面進一步取得突破,同時對美國采取管制措施。荷蘭人擔心的則是他們在中國市場的份額逐步走低,而且這方面正在成為現實。
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隨著國產光刻機的問世,制造常規芯片已經綽綽有余,最新的技術雖然還沒有取得突破,但是由此前的基礎和技術經驗,下一步繼續前進并取得更大的成就只是時間問題。
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