2018年和2019年,經過中興和華為的事件,晶片和光刻機走入了大眾的視野,也讓大家知道晶片和光刻機成為了我國被卡脖子的技術。
什麼是光刻機
晶片的生產主要有三個環節:晶片設計、晶片製造和晶片封測。其中晶片製造包括塗膠、光刻、刻蝕、離子注入、薄膜沉積、化學機械研磨等步驟。光刻機便是晶片製造中光刻這個步驟所需要使用到的一個設備了
晶片製造的發展方向是更小的製程以及更低的成本,這要求光刻機能不斷實現更小的解析度水平。按照所用光源劃分,光刻機經歷了五代產品的發展,每次光源的更替都是的製程水平有了極大的提升。目前最先進的光刻機採用EUV 光源,波長13.5nm,也被稱為EUV光刻機或極紫外光刻機。理論上可以實現最小製程節點是3nm,在今年2020年臺積電已經可以實現 5nm 製程晶片的生產,3nm製程晶片預計將於2023年實現量產。
為什麼最頂級的光刻機來自荷蘭ASML?
目前世界上最頂級的EUV光刻機製造商是荷蘭的ASML(阿斯麥),也只有ASML才能製造。為什麼是ASML呢?小黃認為有以下幾個原因:
(1)強大的技術研發實力ASML成立於1984年,主要的產品就是研發光刻機,但在當時ASML在光刻機行業屬於一個沒有名氣的新選手,當時光刻機行業巨頭是日本的尼康和佳能,直到1991年推出PAS 5500這一具有業界領先的生產效率和精度的光刻機,為ASML帶來了包臺積電,三星和現代等重要客戶。2001年ASML研發出具有革命性的雙工作檯技術,從而大大提升了光刻機的產能和良品率。2007年,ASML發布全球首個193nm的浸入式光刻機,實現了45nm製程工藝,一舉超越日本的尼康,成為光刻機行業的新龍頭。2010年ASML研發出全球第一臺EUV原型機,2016年實現EUV光刻機量產並供貨,獨佔EUV光刻機市場。
(2)建立行業上下遊利益共同體ASML的生產高度依賴於外部供應商,光刻機的材料、設備、部件和工具都是外部採購。ASML通過收購美國的Cymer,入股德國的蔡司SMT,獲取了上遊光源、鏡頭等光刻機關鍵部件的領先技術。這兩次併購加速了EUV光源和光學系統的研發進程,也是EUV光刻機能研發成功的重要原因。
光刻機的研發需要大量的資金,為了籌集足夠的研發資金,ASML在2012年提出「客戶聯合投資計劃」,該計劃允許其大客戶對ASML進行少數股權投資ASML。ASML以23%的股權共籌得來自三星、英特爾和臺積電的53億歐元資金,而這三家客戶也獲得優先供貨權。
(3)聯合外部平臺合作研發技術創新是推動ASML增長的最重要因素,ASML的技術創新理念是合作開放,通過全球產業鏈分工合作,採取模塊化外包協同聯合開發策略,構建了以ASML為核心的產業鏈聯合體。這個聯合體包含了大學、研究機構、合作夥伴等,建立一個強大的知識技術共享網絡,ASML可以快速獲得行業內前沿技術的相關知識。
(4)模塊化設計和製造,加速產品上市ASML將光刻機的主體單元按照模塊化架構分成8大功能組,分別是:物鏡、光源、照明、晶圓臺、掩模臺、傳輸、對準、框架。ASML光刻機採用模塊化的設計、製造、集成和調試。各模塊系統與單元組件分別在ASML產業鏈聯盟夥伴和關鍵供應商內部完成,之後交由ASML組裝。這種模式加快了ASML新產品開發速度,縮短了產品上市周期
(5)最重要的是有美國資本的支持ASML雖然是一家位於荷蘭的企業,但是實際上是屬於美資控股的公司。第一大股東是美國摩根史坦利資本國際公司(MSCI),第二大股東為美國的貝萊德集團(BlackRock, Inc.),英特爾同樣是美國的企業,韓國的三星和臺灣的臺積電都有美國的資本。ASML能打造行業上下遊利益共同體和技術聯盟,都少不了美國的資本在背後的推動。
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文|技術猿小黃
圖|來源於網絡
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