定律延續!ASML突破1nm光刻機,留給國產光刻機的時間還有多久?

2020-12-21 科技圈說事

文/科技圈說事

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關注科技圈的朋友都知道,2020年的半導體市場雲波詭譎,臺積電、高通、華為、中芯國際、三星等一眾巨頭都深受影響。

在半導體領域有一個經典理論,即「大約每兩年,電晶體密度就會增加1倍」,業內人通常把這個定律稱之為摩爾定律。

而關於這個定律很多半導體大佬都曾公開發表看法,包括臺積電創始人張忠謀,NVIDIA(英偉達) CEO黃仁勳,以及聯發科董事長蔡明介。無獨有偶,黃仁勳和蔡明介的看法基本一致,前者認為該定律已然失效,後者更是直言3nm就是摩爾定律的極限。

但是令人沒有想到的是,就在近日,荷蘭ASML公司突然表態已經完成1nm光刻機設計,摩爾定律將繼續延續。如此一來,留給國產光刻機的時間還有多久呢?

ASML突破1nm光刻機

根據日媒11月30日消息,IMEC公司在ITF Japan 2020大會上公布了3nm、2nm、1.5nm以及1nm以下的邏輯器件小型化路線圖。

值得注意的是,根據IMEC公司執行長兼總裁Luc Van den hove的透露,IMEC公司與ASML公司緊密合作,將推進下一代高解析度EUV光刻技術。

同時他還強調了一點,那就是ASML公司已經完成了作為NXE:5000系列的高NA EUV曝光系統的基本設計,將應用於1nm光刻機,預計2022年即可商用。

需要知道的是,根據美半導體巨頭Intel的透露,3nm乃至1nm製程工藝至少有八大難題,即納米線電晶體、III-V材料、3D堆疊、密集內存、密集互聯、極紫外光刻(EUV)、自旋電子學、神經元計算等。

所以,這裡的1nm其實指的是電晶體柵極寬度1nm,光刻機本身採用的是波長指標,目前最先進的光刻機就是基于波長13.5nm的EUV(極紫外光刻機)。

但是不論怎麼說,ASML公司此次確實是完成了1nm光刻機的設計突破。那麼如此一來,留給國產光刻機的時間還有多久呢?

國產光刻機起源

此前,大家一直有一個誤解,那就是國產光刻機產業似乎一直沒有進步。但是事實上,這些年來我們已經在逐步縮短差距。

根據中科院院士劉明的說法,國產光刻技術和國際一流水平的差距在15-20年。

因為我國的光刻機研製在70年代後期才開始起步,直到1997年的時候才出現了第一臺GK-3型半自動光刻機,這是一臺接觸式光刻機。

而美國在20世紀50年代就已經擁有了接觸式光刻機,領先國內20年以上。當時ASML(ASML公司成立於1984年)都還沒有出現。

而ASML公司之所以成為光刻機巨頭,則是有很大的必然性。因為ASML公司不僅需要定期接受美相關機構的審查,同時還必須保證其50%以上的零件從美國採購(ASML公司90%以上的零件需要從全球採購),並且產能也必須優先滿足美國本土企業。

此外,ASML公司第一大股東資本國際集團和第二大股東貝萊德集團都是美國資本。所以可以毫不誇張地說,ASML公司其本質就是一家總部在荷蘭的美國企業。

國產光刻機現狀

那麼經過這些年的發展,國產光刻機發展到什麼水平了呢?

事實上,經過這麼多年發展,我國已經建立起了一套完整的光刻機產業鏈,從光刻機核心組件到光刻機配套設施都湧現出了一大批巨頭代表性的國產企業。

比如雙工作檯供應商華卓精科,曝光系統供應商國科精密,光源系統供應商福晶科技、科益虹源等等。

當然,由於材料上的限制,目前國產光刻機還停留在90nm的水平。雖然在今年6月份的時候,上海微電子曾表態已經突破了28nm光刻機,但是預計量產還得等2年。

所以就目前來看,國產光刻機依然任重而道遠。

留給國產光刻機的時間還有多久?

需要知道的是,就在今年11月份的時候,光刻機巨頭ASML就亮相我國第三屆進博會,並且帶來的展示設備還是可生產7nm晶片的整套DUV光刻機。

此外,ASML總裁也在接受視頻採訪時高調表示,無需美國授權,就可以向中國客戶出售DUV光刻機。

試問,一旦ASML繼續研發出了更先進的光刻機,轉而把次一級的EUV光刻機也出售給我們,那麼我們的國產光刻機還有市場嗎?而沒有市場的反哺,國產光刻機又何時能夠真正走向世界前列呢?

事實上,這種套路早已屢見不鮮。就拿存儲晶片來說,我國長江存儲的技術剛取得突破,全球廠商的存儲晶片價格就大跌。

如今ASML被曝已經基本完成1nm光刻機設計,並且預計2022年即可進行商用。這也就是說,要不了3-5年ASML公司就可以推出新一代光刻機。而國產光刻機能夠在3-5年內取得重大突破嗎?

寫在最後

毫無疑問,這是一場競賽!

ASML傳來的消息對於我們而言是一次警醒!雖然中科院等機構已經發聲將會逐步解決這些「卡脖子」問題,但是按照目前的進度來看,我們的形勢依然不容樂觀。

此外,既然IMEC和ASML可以「強強聯合」,合作開發新一代光刻技術,那麼我們是不是也可以想辦法整合優勢資源,合作共贏呢?

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