在最近的报道中,日本媒体探讨了“中国能否自主生产光刻机”的话题,认为中国企业正在积极开发国产光刻设备。然而,在短期内,这些企业仍然依靠购置ASML的光刻机来生产芯片,从中获得技术突破需要一定的时间。而现有的晶圆厂则拥有大量ASML设备,这无疑为中国的技术突破提供了宝贵的时间窗口。
光刻机由多个子系统组合而成,现代化的193nm浸润式DUV光刻机需要配备ArF光源、投影物镜、双工件台及先进的浸润系统,而EUV光刻机则要求13.5nm的激光光源、反射曝光镜组和真空环境。ASML的技术表明,不同企业的研发专长并不涵盖所有光刻机的关键组件。而ASML的优势在于其强大的系统集成能力,能够将多项先进科学技术整合到一台设备中,目前在全球范围内,只有其具备这样全面的能力。
光刻机的先进程度对芯片性能和制造规模至关重要,除ASML外,日本的尼康和佳能也有一定的光刻机制造技术。ASML依靠全球顶级供应链资源生产光刻机,而尼康和佳能则偏向于将自身的光学技术应用于产品制造,导致其在国际供应链中的竞争力不足,逐渐被ASML拉距。
此前,中国的光刻机技术主要停留在落后的干式DUV水平,最高支持90nm节点的曝光。然而在2024年,中国工信部推出了两款新的国产光刻机,其中一款是更为先进的干式DUV光刻机,其镜头分辨率提高到了65nm。而更先进的浸润式DUV光刻机也已在2026年进入研发测试阶段。
光刻机的核心技术理论早已存在多年,且在国际上公开可用。那么,面临的挑战是什么呢?关键在于如何制造出一台稳定可靠的设备。德国技术研究所负责人安德烈亚斯·埃尔德曼表示,光刻机的生产需要不仅具备高质量的光学系统,还需机械、电子、化学和计算等多方面的协同工作。世界上只有少数企业能够实现设备的稳定整合。
除了ASML、尼康和佳能外,中国企业在光刻机整机制造方面亦有能力,尽管技术水平还不如对手,同时也面临来自西方国家的制裁。
尽管中国在光刻机整机制造上具备能力,但实际的“国产替代”依然是个复杂问题。中国从ASML聚集了大量未受出口管制的设备,曾为其贡献了41%的营收,使其成为全球最大的客户。然而,ASML在财报中指出,受制裁的影响,预计到2026年,中国市场的销售额将占其总额的20%左右。
ASML的设备技术成熟且具备批量生产能力,采购其光刻机能够有力支撑中国芯片产业的快速发展。在保持对ASML设备供应的同时,中国企业也在积极推动自主设备的发展,这种双管齐下的策略将更加稳健。
自研光刻机的商业化周期较长,不能完全依赖自主技术的追求而放弃从海外采购的方案。尼康在这方面就曾遭遇过挫折,一旦落后将难以追回。美国的半导体分析师指出,中国在半导体设备领域几乎实现了全方位的进步,而日本供应商也担忧,一旦中国企业取得突破,将对他们构成重大压力。
如果中国成功实现光刻机的产业突破,将会涉及到光刻材料、沉积设备及其他相关设备的国产化,这将给日本供应商带来显著影响。目前,中国已经涌现出与美国及日本竞争的公司,并逐渐取得了技术突破和商业化发展。如果国产设备的竞争力继续增强,甚至打开国际市场,美国的出口管制措施反而可能催生中国技术的快速崛起。
有消息称,韩国的三星和SK海力士正在评估中国中微半导体的设备,有意在合资工厂中采购这些国产设备。美国对韩国公司在华合资工厂的限制,迫使他们将合作目标转向中国本土企业。其他制造设备正在加速实现国产替代并获得商业应用,整体光刻机技术也在稳步推进,尽管出口管制短期内影响了中国的半导体产业,但从长远来看,这也为中国自主技术创造了发展空间。
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