華為能不能獨立造出光刻機?

2020-12-05 奇葩的家庭往事家常

給足資源,給足時間,華為能造出光刻機,但短時間獨立造出光刻機就基本不可能了。畢竟光刻機是工業製造的皇冠。我們來仔細看一下造光刻機到底有多難。1、光刻機的組成及要求這是一張ASML光刻機的簡易工作原理圖。整個光刻機是在控制雷射將掩膜版上的電路圖微縮顯影到矽片上。原理和照相機衝洗照片是完全類似的。主要部件的作用如下:雷射器:也就是光源,光刻機核心設備之一。光束矯正器:矯正光束入射方向,讓雷射束儘量平行。能量控制器:控制最終照射到矽片上的能量,曝光不足或過足都會嚴重影響成像質量。光束形狀設置:設置光束為圓形、環形等不同形狀,不同的光束狀態有不同的光學特性。

遮光器:在不需要曝光的時候,阻止光束照射到矽片。能量探測器:檢測光束最終入射能量是否符合曝光要求,並反饋給能量控制器進行調整。掩模版:一塊在內部刻著線路設計圖的玻璃板,貴的要數十萬美元。掩膜臺:承載掩模版運動的設備,運動控制精度是納米級的。物鏡:物鏡用來補償光學誤差,並將線路圖等比例縮小。內部封閉框架、減振器:將工作檯與外部環境隔離,保持水平,減少外界振動幹擾,並維持穩定的溫度、壓力。以上每一個部件,大家看起來似乎不複雜。但是,放到晶片這種納米級的製程工藝上,難度就非常大了。我們看看下圖,一張晶片電路圖就猶如一個超級大城市。

如果,我們只要光刻個1微米級別晶片,那以上的部件都比較容易實現,也很容易實現。前段時間,大連理工大學化工學院的學生彭譯鋒,就憑著一張圖紙成功在家裡搭建了光刻機,並成功光刻出75微米的孔徑。但這個離真正商用還相差十萬八千裡。要知道每提高1個等級,所有設備的精度就得同步提高非常多。1um等於1000nm。如今,市面上最先進的光刻工藝已經達到5nm。我們可以想像一下,以上設備的精度需要多高,全部都成了超高精密的儀器。這麼超高精密的儀器,裡面包含上十萬個零部件,就連全球頂尖的ASML公司也根本無法做到全部自己生產,它也只是一個集成設計公司。

華為如果全部自己獨立設計基本不可能。2、研發光刻機的難度從前面我們可以知道光刻機裡面都是超高精密儀器。但是這麼多超高精密儀器組合在一起,要精準完成晶片光刻的過程依然還是非常高難度的技術。華為要想獨立來研發必將面臨以下幾個問題:①、繞不開的光刻機技術專利國際上光刻機經過這麼多年的發展,基本已經形成了一個格局。ASML成為一枝獨秀,日本尼康、佳能都只能是跟班小弟,而光刻機的專利也基本是他們三家居多,還有一些核心部件供應商。從上圖數據來看,從2000年到2018年,已經申報的光刻機專利至少有上萬個專利,基本覆蓋了主流技術和先進技術的專利。

華為如果想獨立研發,要想繞開這些專利基本沒有可能。②、光刻機研發費用超級昂貴光刻機專利已經被人搶了先不說,光刻機研發費用也是非常恐怖的。ASML每年將營業收入15%用於研發,2017年研發費用高達97億人民幣,越高端的研發費用更高。所以,為了解決研發資金問題,ASML依靠自己擁有的先進核心技術,對外還制定了特殊規定:「如果想要得到ASML光刻機的優先使用權,必須入股ASML」。臺積電、三星、intel、海力士為了獲得先進的光刻機,也只能紛紛入股ASML。而尼康和佳能也是因為燒不起錢,而逐步退出高端光刻機的角逐。華為雖然有錢,但從零開始研發這個光刻機技術恐怕資金也很難支撐。

③、光刻機研發需要時間沉澱光刻機研發需要很長時間沉澱,ASML有今天的成就也是在這麼多年的時間沉澱下來的。而華為在光刻機領域基本沒有什麼沉澱,又要繞開現有光刻機專利的話,那這個時間恐怕就不是十年八年的事了,恐怕更長時間了。如果這些企業允許你使用這些專利的話,恐怕時間會稍微縮短一點。但恐怕也不是短時間能研發出來的。3、製造光刻機的難度就算我們有了像ASML一樣的光刻機技術。製造光刻機依然困難。因為就連ASML製造光刻機也不是所有都是自己生產,很大一部分來自於各行各業的頂尖廠商。比如:美國的光柵、德國蔡司的鏡頭、瑞典的軸承、法國的閥件等等。

只有這些頂尖的部件組合在一起才能做出先進的光刻機。可以說它是人類智慧集大成的產物,所以,ASML曾說過「即便給你們全套圖紙,你們也造不出來」。確實如此,華為目前還面臨美國的全面技術封鎖,而這些光刻機的頂尖部件又都來自西方發達國家。美國的封鎖完全阻斷了這些部件的採購。所以,華為就算研發出來光刻機技術,要造出來依然是很困難。總結總之,華為要想短時間內自己獨立研發、製造一臺先進的光刻機,幾乎就是不可能的。但是,如果把時間拉長,把資源加足,把技術封鎖解開,華為應該是可以研發和製造出來。這就得希望全球擺脫美國霸權,走向真正的合作共贏才行。

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