华为新专利让自产光刻机不再是幻想?

2022-12-01 17:50:02

家养鸽子怎样放生

作为全球最大的芯片需求市场,我国每年都需要从国外进口大量的手机、电脑以及各种终端的相关芯片及元器件。根据海关总署公布的数据显示,2021年中国进口的芯片数量为6354.8亿个,金额达到了4226亿美元,显然这是一笔不小的开支。

图源半导体行业观察

我们当然也清楚,从国外进口就代表着就多出一份钱,毕竟技术掌握在别人手里,不管量有多大,归根结底还是要比生产成本价高出不少。而想要自己生产出高端芯片,就不得不提到一个让我们耳熟能详的仪器——EUV光刻机。

不过让人兴奋的是,最近华为公布了一项与EUV光刻机相关的专利,能够提升光刻机的精度以及良品率,先不谈这项专利何时才能落地,但华为此举是否意味着这个畸形的光刻机市场终于要迎来破局了呢,又是否代表国内的芯片行业要逐渐跟国外说拜拜了?

光刻机,到底有多难?

EUV光刻机是目前市面上唯一一种能够生产出高端芯片的仪器,无论是电脑上的7nm芯片,还是手机上的5nm、4nm芯片都需要依靠它才能完全生产出来。而手握EUV光刻机专利和技术的厂商名为ASML,也奠定了它世界第一光刻机制造商的地位,在该领域它是真正意义上的没有对手。

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当然,光刻机的生产复杂程度也是超乎我们想象的,随便一台光刻机内部的零部件就不少于10万个,而且这些零件还来自全球超5000家供应商,因此网络上那些说某某企业将要复刻甚至超越当前EUV光刻机的言论,都是虚实且不可信的。

如此看来,EUV光刻机似乎成了中国芯片行业中一座无法逾越的大山,再加上近两年ASML也被要求禁止向中国售卖光刻机,以限制国内芯片行业获得制造高端芯片的工具。

难道我们真就毫无还手之力了?其实也不见得,回到华为最新的专利上来,根据报道来看这些专利的名称为“反射镜、光刻装置及控制方法”,从描述中得知,在该光刻装置中,相干光源发出的光线经过旋转的反射镜反射后,再通过内置的照明系统分割为多个子光束并投射到掩膜版上,最后进行光刻环节。

图源:大为innojoy全球专利数据库

换句话来说,华为公开的这项专利主要是基于目前光刻机技术进行改造升级,让光刻机的良品率变得更高,生产效率自然也就上去了。不过现在问题的根源并非提升光刻机的良品率,而是我们如何获得或是生产出一台真正属于自己的EUV光刻机。

虽说目前ASML被禁止向国内出售EUV设备,但DUV光刻机(比EUV更落后一些,覆盖7nm及以上支制程需求)由于芯片等规则被修改,国内厂商是可以购入并拥有的,这也成了不少国内厂商创新的基本。

比如美光科技用DUV光刻机进行多重曝光,推出了1β 工艺,这项工艺被用在了LPDDR5X-8500 内存产品,在1β 工艺的支持下,该款内存将能效提升了15%,内存密度提升了35%,使得我国自主生产的内存条也能成为业界一流水准,被广泛被消费者接受和认可。

图源上海微电子装备官网

另外,在产业链方面也有不少相关厂商在EUV光刻机领域取得了阶段性突破:像清华攻克了光源技术壁垒,掌握了一种可以用于EUV光刻机的新光源、中科院也掌握了物镜系统技术、上海微电子也于今年正式通过了28nm光刻机的技术检测和认证,并最快将于2023年向国内芯片制造企业交付28nm光刻机等。

Made in China 的光刻机,何时到来?

根据相关资料显示,目前国产光刻机产业链已经初具规模,除了前文提到的上海微电子外,像国望光学、国科精密、华卓精科等国产企业都在光刻机领域略有造诣,几乎所有与光刻机相关的领域国内都有相关的公司与产业分布。

不过哪怕是被国内芯片行业认作是突破性进展的28nm工艺光刻机,也与ASML相差甚远,要知道28nm可是ASML在2011年生产出的工艺,何况ASML还会继续研发有关3nm甚至是1nm的制程工艺,届时国内和国外的差距还会被进一步拉大。

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不过我们也不能将所有的目光都放到手机电脑这类高端芯片行业上,实际上中低端芯片在整个芯片领域占到95%以上,日常生活中最常见的智能家居、电视等产品使用的都是是中低端芯片。

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哪怕是近两年发展迅速的新能源汽车行业,它们也不需要像手机电脑那样将功耗和性能控制得相当出色的芯片,28nm制程的芯片足矣满足新能源厂商的需求,而且这个市场甚至比智能手机还要大。加上中国市场是全球最大的新能源汽车市场,又是最大的新能源汽车出口国,更多汽车芯片也将在国内生产制造,28nm光刻机极有可能成为中国芯片行业在该方面的第一桶金。

所以对于国内芯片行业来说,当下最重要的是加紧占住中低端芯片市场,虽说利润远不及高端市场,但只有站稳了脚跟,才有钱财和精力去开发高端芯片。

华为作为科技行业的领头羊之一,旗下的高端实验室其硬件能力也能对供应链企业起到帮助,甚至能帮供应链企业解决一些关键技术难题,它有订单需求,也有能力整合国内的光刻机产业链,推动国内整个芯片行业。

开头也提到,我国的芯片需求量是全球第一,之后芯片的需求只会越来越大,不过让人欣慰的是,在2022年1月至8月期间,我国在进口芯片方面的数量减少了430亿颗。虽然430亿对于整个芯片市场是微不足道的,但是其所代表的意义却是非凡的,持续减少进口,就证明国产芯片行业的持续进步,并且这个进步速度正变得越来越快。

华为此次入局光刻机市场其实是一个很好的信号,意味着国内光刻机市场已经迎来了一个更好的研发布局环境,国产光刻机市场也正迎来一个最好的发展时期,至于何时我们才能见到一台真正印有Made in China的高端光刻机,还得将希望寄予国内的芯片行业。

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