芯片,承载着全球数字化发展的重要任务,小到电子手环,大到航空航天,都需要芯片进行驱动。谁能掌握制造芯片的先进技术,谁就会成为这个数字时代的大赢家。
芯片制造领域,台积电、三星是全球代工工艺最先进的两大翘楚,均实现了对4nm工艺芯片的量产。不过,如果没有EUV光刻机的支持,不管是台积电还是三星,均无法实现对7nm、5nm、4nm等高端芯片的量产。
提到EUV光刻机,那就绕不开荷兰ASML,这是目前全球唯一一家能生产EUV光刻机的企业。但可惜的是,即便ASML能生产EUV光刻机,但自主化技术只有10%左右,剩余90%的技术都依赖于全球产业链,尤其在光源等环节采用了美国的技术。由于《瓦森纳协议》等规则的影响,ASML的EUV光刻机从始至终无法进入大陆市场,这也让EUV光刻机成了阻碍国产芯片崛起的一大“藩篱”。
众所周知,EUV光刻机制造难度极其复杂,一台重达数十吨,零部件高达10万多个,涉及到了尖端物理、化学、光学学科,在精密仪器行业有着“人类智慧结晶”的称谓,但就是这么不可一世的设备,却让外媒宣称:EUV光刻机的时代已经过去了!这到底是怎么回事呢?
其实从ASML出货受限、不断升级的相关禁令,外加上光刻机精度逼近物理极限,为延续摩尔定律,许多地区都开始另辟蹊径,摆脱对EUV光刻机的依赖与束缚。
首先,先进封装工艺提升芯片的性能。在这方面,苹果的M1 ultra很好地打了一个样,通过将两颗M1 Max芯片粘在一起,让M1 Max的性能远远超出了下一代的M2。而华为所公布的芯片专利堆叠技术,通富微电的5nm芯粒技术,台积电联合三星、SK海力士等企业所组成的“3D Fabric”,都是通过先进封装工艺打造下一代计算平台,实现性能上的提升。
其次,ASML并非没有竞争对手,在DUV市场,日本佳能、尼康都有一定的市场份额,而且还有ASML所不具备的优势,技术自主可控,不容易受到长臂管辖。去年,佳能、铠侠联合公布了自己的纳米压印微影技术NIL,如今佳能正在开发NIL的升级版。这一技术不仅能量产5nm工艺芯片,同时成本比EUV光刻机降低了40%,而且更绿色环保,据悉2025年即可落地投入生产线。此外尼康的NSR-S636E ArF 浸入式光刻机,也可以实现对5nm工艺芯片的量产,重点是2023年就将投入销售,对于ASML来说,自家EUV光刻机垄断的时间不多了。
另外,美企美光也通过多次曝光、先进材料、先进工艺的方式打造出了美光1β工艺,不管是存储密度、性能、功耗都有了进一步的改善。而受到限制的俄市场,其本地研究所也投身其中,正在研发“X光射线光刻机”。
重要的是,在芯片生产环节,我国也已经准备“换道超车”,尤其是我国的光子芯片生产线将于2023年在京建成,由于光子高速、低电阻的特性,光子芯片的性能将达到传统芯片的1000倍,功耗也仅有万分之一,而且成本依旧是二代半导体材料,更低的成本、更强的性能、更低的碳排放,是取代EUV光刻机的重要突破口。
从各大芯片企业的转向可以预见的是,EUV光刻机并非打造高端芯片的唯一途径,而且站在成本、环保、技术垄断的角度来看也不是最佳的选择。正是如此,所以就有了外媒口中的:“EUV光刻机时代已经过去了”!
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