原標(biāo)題:中國為什么買不到EUV光刻機(jī)?
自從中美貿(mào)易戰(zhàn)開始之后,普通人對芯片制程的理解日益加深,也正因日益加深,才會對“自主研發(fā)、制造芯片”這事兒看得更理智一些,更確切地說:滿腔熱血,一瀉千里,換來的是深深的絕望。要制造高端芯片,需要10nm以下的制程,目前臺積電、三星都擁有7nm生產(chǎn)線,占據(jù)著芯片代工業(yè)70%以上的份額。而要達(dá)到如此高精度制程就需要高端的光刻機(jī),目前僅有ASML生產(chǎn)的EUV光刻機(jī)能滿足需求。尷尬的是,EUV光刻機(jī)每年的產(chǎn)量僅有幾十臺,而且早就被人提前預(yù)定,包括臺積電、三星、英特爾,他們早就有先見之明,成為ASML的股東,享有EUV光刻機(jī)的優(yōu)先采購權(quán)。相比之下,中國企業(yè)雖然有政府扶持、有知恥而后勇的決心,有大把的錢,但就是買不到EUV光刻機(jī)。除了產(chǎn)能緊張之外,更重要的原因是:中國企業(yè)還配不上10nm芯片制程。
最近十年,中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展笑傲全球,比之歐洲的債務(wù)危機(jī)、日本企業(yè)倒閉潮,要光鮮硬氣得多。我們不僅有全球密度最大的電子產(chǎn)業(yè)代工廠,還涌現(xiàn)出華為、OPPO/Vivo、小米等響當(dāng)當(dāng)?shù)钠放?。如果再配上的市場,我們的企業(yè)理應(yīng)有很好的前途,但美國的一紙芯片禁令讓我們的步伐有些踉蹌,繁榮盛世背后多少有點(diǎn)兒“心酸”的成分。
堪比登月,光刻機(jī)制造為什么難產(chǎn)?
臺積電生產(chǎn)線前期的投資通常高達(dá)幾十億美金,要想盈利,良品率break even point高達(dá)90%,而芯片制造的流程都在1000個工站以上,這就意味著單工站的良率要達(dá)到99.999%才能最終實(shí)現(xiàn)90%的總良率??梢娦酒圃祀y度非常大,但最起碼,很多企業(yè)還能虧著本兒去模仿三星和臺積電,既然生產(chǎn)不出來7nm,那就生產(chǎn)90nm的芯片。相比之下,光刻機(jī)的制造比芯片的制造難度更大,簡直不是一個重量級的。有人調(diào)侃說:光刻機(jī)制造難道比登陸月球還困難嗎? AMSL董事長回答說:是的,比登月還難。
目前最先進(jìn)的光刻機(jī)是由荷蘭ASML生產(chǎn)的EUV光刻機(jī)。如前文所述,臺積電、三星的7nm制程都離不開它。事實(shí)上,一旦芯片的制程要求在22nm以下,就必須要采用EUV光刻機(jī),截止到目前,僅有ASML可以供貨。其最新一代的EUV光刻機(jī),單臺設(shè)備里超過100000個零件、40000個螺栓以及3000多條線路,僅僅軟管加起來就有兩公里長。如此龐大的設(shè)備,重量足足有180噸,從荷蘭運(yùn)輸?shù)脚_灣時(shí),需要將之拆解,裝到40個貨柜里。單就看一眼如此密密麻麻的零件數(shù)量,就足以令普通人發(fā)懵。有參與制造的工程師在看到EUV光刻機(jī)的圖紙時(shí)說:這真是一件藝術(shù)品,美不勝收,同時(shí)復(fù)雜程度又令人感到恐懼?;谌绱藦?fù)雜精密的設(shè)計(jì),EUV光刻機(jī)的性能也日益強(qiáng)大。最新一代的機(jī)器已不需要多重曝光,首次就能爆出想要的精密圖形,在生產(chǎn)周期、復(fù)雜程度、工藝控制、良品率方面都有顯著提升。毫不夸張地說,摩爾定律就是由EUV光刻機(jī)完成的。
EUV光刻機(jī)是如此精密復(fù)雜,價(jià)值連城,自然匯聚了大量的底層技術(shù)。這些技術(shù)牽扯到一個叫瓦森納協(xié)議的專利保護(hù)聯(lián)盟,全球有42個國家是其成員國。如果ASML想要向中國銷售EUV光刻機(jī),必須通過全部成員國的同意。顯然,美國也在這個聯(lián)盟里,而且有著非常強(qiáng)大的話語權(quán)。更尷尬的是,即便中國企業(yè)買回EUV光刻機(jī),我們也不會用。
文化缺失,中國不能奢望短期彎道超車?
在過去二十年,中國取得了舉世矚目的成績,以至于,媒體動不動就說:中國在某些領(lǐng)域彎道超車,比如高鐵、基建等等。于是,在芯片剛剛被人卡到脖子的時(shí)候,輿論也是躊躇滿志,覺得自主做芯片不是什么難事兒。彼時(shí)的輿論更多的是感性,奢望憑著一股子精神力量就能于芯片領(lǐng)域彎道超車,但如前文所述,當(dāng)我們對芯片制造以及光刻機(jī)理解越深刻,就越會感到絕望。最起碼,不會天真地高喊:彎道超車什么的。
顯然,不可能依靠哄搶EUV光刻機(jī)來快速實(shí)現(xiàn)高端芯片制造。縱然是我們能搶到一兩臺EUV光刻機(jī),也不會用,更不會維護(hù)。要知道,EUV光刻機(jī)設(shè)備可不像電冰箱、電視機(jī)或者iPhone手機(jī),買回去就能順利使用,而是需要非常專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行調(diào)試。業(yè)內(nèi)人士透露,一臺光刻機(jī)需要2000位工程師協(xié)同調(diào)試,從粗調(diào)到精調(diào),再到持久的運(yùn)行狀態(tài),至少需要經(jīng)歷1.5年時(shí)間,這也是為什么臺積電、三星在升級芯片制程時(shí),都要以“年”為單位。調(diào)試團(tuán)隊(duì)的2000位工程師基本上屬于天才類型的人,ASML縱然能生產(chǎn)出更多的硬件設(shè)備,也始終無法在全球各地安排如此大規(guī)模的運(yùn)營團(tuán)隊(duì)。這個層次的經(jīng)營就要講究緣分了,說得難聽點(diǎn):如今企業(yè)的水準(zhǔn),還遠(yuǎn)遠(yuǎn)配不上EUV光刻機(jī),更無法要求2000位天才陪跑,就不要奢望什么“彎道超車”了。
或許,舉國體制、集中精力辦大事能縮短沖刺的時(shí)間,但芯片制造行業(yè)肯定無法短期搞定,而是需要一種深層次的“文化氛圍”來長期烘焙。事實(shí)上,評價(jià)一個國家和社會有三種層次,分別是技術(shù)、制度和文化,強(qiáng)勢文化造就強(qiáng)者,弱勢文化造就弱者。這里的強(qiáng)弱不特指軍事力量,而是包括尊重自然規(guī)律、探索本質(zhì)、學(xué)以致知、認(rèn)真對待基礎(chǔ)學(xué)科等行為。顯然,歐洲、美國、日本在芯片領(lǐng)域推行強(qiáng)勢文化,追求摩爾定律,追求舉世無雙的光刻機(jī),長期積累下來領(lǐng)跑全球,而我們一向是弱勢文化,我們總喜歡Copy,總喜歡等救世主降臨來協(xié)助自己。從宏觀上來講,如此文化是造成我們在科技電子領(lǐng)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后的重要原因。痛定思痛,我們是時(shí)候來革新自己的文化了。(科技新發(fā)現(xiàn) 康斯坦丁/文)
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