愛伊米

註定被西方卡脖子?阿斯麥CEO:中國不可能獨立造出頂尖光刻機

晶片是人類智慧皇冠上的明珠,而光刻機可以被稱為是晶片工業製造領域的明珠。荷蘭的阿斯麥(ASML),日本的尼康和佳能是光刻機制造領域的前三名,其中阿斯麥在中高階光刻機的市場佔有率達到了60%,高階光刻機的市場佔有率達到了90%,晶片製程在14奈米節點以下的光刻機市場佔有率達到了100%,幾乎沒有對手。而這家企業的CEO溫彼得表示:

中國不太可能獨立複製出頂尖的光刻技術,因為阿斯麥依賴於不懈的創新,以及整合只有從非中國供應商處才能獲得的零部件。但我的意思並不是絕對不可能,因為中國的物理定律和我們這裡是一樣的。永遠別那麼絕對,他們肯定會嘗試的。

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相信不少人看到阿斯麥CEO的話,會表示不服,畢竟咱們中國的科學家們曾經在被技術封鎖的情況下,還獨立完成了兩彈一星、空間站的研究;在曾經落後的盾構機、高速鐵路等方面後來實現了反超。這樣的例子,我們可以舉出一堆來。

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即便是在晶片領域,華為旗下的半導體子公司海思半導體,從2004年開始,僅用10多年的時間,就衝進了全球半導體TOP10榜單,增長速度遠超其他半導體企業。

相信看到這裡,很多人可能會想,小小的一顆晶片,再難也不可能比兩彈一星等技術更難吧?

兩彈一星

要了解這個問題,我們首先就要搞清楚製造兩彈一星的難度,一般來說,兩彈一星指的是原子彈、氫彈、導彈以及人造衛星。其中,能否研製出核彈,關鍵要素其實是用於製造核彈的原材料。如果原材料不夠,那是萬萬不可能製造出原子彈的。在二戰的時候,英國就遇到了類似的問題,無奈只能選擇和美國合作。

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現在我們也是透過分析一個國家“購買濃縮鈾的多少”“和“濃縮鈾離心機數量的多少”來判定,這個國家是不是擁有製造核武器的能量。因此,從現在來看,核武器的原材料才是製造核武器的難題。

晶片製造

晶片的製造難度和核武器完全就是不一樣,它屬於精密製造,那到底有多精密呢?

我們經常會聽到14奈米、7奈米晶片、5奈米晶片乃至3奈米,並不是說這個晶片只有幾奈米。要知道,“1奈米”只有10^(-9)米,是一個非常小的長度,只比原子大10倍。而這裡“奈米”指的是柵極的厚度,這是一個專業術語,不懂也沒關係的。我們都知道,晶片當中有電晶體,以海思的麒麟9000為例,它是現在最先進的5毫米制程晶片,在這顆晶片上就有153億個電晶體。這電晶體的密度有多嚇人呢?我們舉個簡單的例子,在這顆晶片中,一顆米粒那麼大的範圍內,就排布了上億個電晶體。

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如果要製造出這麼一顆晶片,其中需要幾十個學科的知識,至少需要上千道工序。同時,還需要幾十個行業最尖端技術的加持,包括了精密機床、精密化工、精密光學等等。阿斯麥的CEO說:中國無法獨立做出來。但實際上,他這句話只說了一半。

因為,至今全球沒有一個國家可以獨立製造出一顆最先進的晶片。因為現在最精密的光刻機需要舉全球企業之力,幾個核心部件都不是阿斯麥自己製造出來的,比如:光刻機的光學系統是由德國的蔡司公司提供的,光源系統是美國的Cymer公司所提供。

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阿斯麥自身只是專注於光刻機系統的整合和下一代產品的設計,所以它相當於是在整合全球相關企業的資源來製造最高階的光刻機。

不僅如此,我們要知道的是,要製造一顆晶片需要三個步驟,設計、製造和封測。

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雖然華為旗下的海思半導體在設計領域已經做得相當不錯,但設計需要用到EDA軟體,能提供軟體服務的有三家企業,其中2家來自於美國,一家來自於德國,總部卻在美國。不僅如此,設計所需要的ARM架構也是由一家英國公司所提供。

而製造環節,除了用到光刻機,還需要許多其他的材料和技術,比如,製造晶片需要純度非常高的單晶矽。這個過程就會涉及到材料提純,需要把二氧化矽轉化成多晶矽,這裡對於多晶矽的純度要求非常高,純度需要做到99。999999999%(小數點後面9個9),再把高純度的多晶矽提煉成單晶矽,對單晶矽切片就可以得到

晶圓

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而製作晶片就是在晶圓上按照設計方案進行排布元器件的過程。因此,對於多晶矽的提純也十分重要,否則良品率會非常低。從全球來看,提純多晶矽的技術,日本做得最好,而我們國家到現在為止,還沒有辦法做出如此高純度的多晶矽。

除此之外,日本做得比較好的還有光刻膠,這是製作晶片過程中的必需品。

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晶片製造的最後一個步驟是封測,這個步驟是給晶片加上一個保護套。在這個方面,我們倒是沒有落後,而且還算是做得比較不錯的。

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也就是說,華為旗下的海思在晶片設計方面處於不錯的水平,但依然要藉助到歐美的EDA軟體。

在封測方面,我們國家做得還不錯。而在晶片製造方面要落後很多,這也是被卡脖子的地方,這當中涉及到了全球各國企業的核心技術,這些技術是歐美以及一些東南亞幾十年的技術積累從而形成的技術壁壘,一時間很難打破壟斷。

全球供應鏈

由於晶片所需要的技術含量太高,需要整合全球的技術。因此,全世界沒有一個國家可以獨立做出晶片來,並不是說只有中國做不出來。由於這些技術歐美比我們早了幾十年發展,已經形成了長期的技術壁壘,才會使得中國的晶片被卡脖子。

不過,我們也可以看到,如果不刻意打壓。中國的企業其實已經展現出了非常驚人的發展速度,華為的海思半導體就是一個典型的例子。

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因此,雖然現在處於被掐脖子的狀態,但掐脖子的事情也讓我們明白,晶片技術對於一個國家而言的重要性。因此,無論有多艱難,需要多麼長的時間去攻克,那都是十分必要的。我們也要相信,在接下來的數年內,我們國家肯定會湧現出諸多的晶片技術人才,在他們的努力之下,去打破現在卡脖子的困境,甚至是讓中國晶片技術走向世界的前列,這就像高鐵、盾構機等技術一樣。