中国的科学技术水平发展迅猛,即使如此,在某些高端技术方面,我们还远远落后。其中代表的就是:光刻机,蒸镀机,航空发动机。
光刻机是制造芯片必不可少的设备,拥有先进的光刻机是制造高性能芯片的基础,然而,目前高端光刻机全部掌握在外国人手里,代表的有荷兰ASML、日本的尼康和佳能。
而ASML拥有目前世界最先进的EUV光刻机,能制造7nm的芯片,晶圆代工厂台积电正是因为拥有ASML的光刻机,掌握着目前最先进的芯片制造能力。
日前,上海微电子宣布28nm光刻机研发成功,并将在2021-2022年交付国内首台28nm浸没式光刻机,这意味着国产光刻机工艺从以前的90nm一举突破到28nm。然而,这与世界ASML的光刻机至少还差距3代,中国的光刻机研发之路依旧任重而道远。
随着2017年苹果首次在IPHONEX上采用OLED屏幕,越来越多的手机厂商选择在自家的手机上装配OLED屏幕,OLED凭借省电、高对比度、可折叠等优势获得越来越多消费者的青睐,相信OLED屏幕必将逐步取代LCD,成为手机屏幕的首选。
OLED屏幕制造的关键设备正是蒸镀机,蒸镀机的工作就是把OLED有机发光材料精准、均匀、可控地蒸镀到基板上。Canon Tokki能把有机发光材料蒸镀到基板上的误差控制在5微米内,这是什么概念?1微米相当于头发直径的1%。没有其他公司的蒸镀机能达到这个精准度。买到Canon Tokki的设备就如同得到了一张生产OLED面板的“入场券”,三星正是凭着拥有tokki蒸镀机,占领了目前超过90%的OLED屏幕出货量,而国内面板企业京东方也因为买到一台tokki蒸镀机才实现了OLED的量产。
目前国内也是没有厂商能制造如此高精度的蒸镀机。
航空发动机被誉为工业皇冠上的明珠,是一个国家工业实力的集中体现。航发是典型的资金密集型和技术密集型产业,门槛相当高,具有独立研制先进航发的国家更是很少,就拿印度来说,印度研发卡佛里涡扇发动机花了25年,砸了33亿美元,设计指标一降再降,却始终拿不出成果。
世界范围内,英、法、俄罗斯、乌克兰能算得上是航发强国,而实力最强的还是美国——三大航发巨头中的普拉特·惠特尼与GE都来自美国。具备研发、制造和生产航空发动机的国家一般都不轻易出口自己的技术,只出口发动机成品,有的甚至连维护都需要送回原产国。
近两年用一句话来形容华为,那就是“太难了!“在华为被列入实体清单后,华为操作系统、芯片业务首当其冲!谷歌在第一时间中断了对华为的安卓授权,导致华为海外消费业务受到了很大程度上的影响,之后高通、美光、英飞凌、台积电纷纷中断了华为的芯片业务,这让华为陷入到了“芯片危机”,新一代旗舰机P50迟迟不能发布。
不过,当我们为华为鸣不平的同时,我们也看到了华为为恢复手机业务所作出的努力,比如鸿蒙的发布,对于华为来说可谓是“十面封锁”中的一道亮光。根据安兔兔提供的恢复率测试,鸿蒙的文件读取速度等数据显示,不管是在体验方面还是在性能方面,鸿蒙都不输IOS和安卓,根据央视报道,鸿蒙已经拥有1000多家硬件厂家接入,300多家服务商适配,与此同时,国内一些大学已经开设了鸿蒙系统的课程。
所以,对于华为来说,影响华为手机出货量的因素,基本只剩下了芯片问题。然而,想要在实体清单下解决芯片问题,就必须解决自研光刻机的问题。在美国对华为芯片动手后,华为作出了决定,宣布全面扎根半导体,从其他企业挖人才、与高校联合,到全球招聘光刻机人才,华为一直在为解决光刻机、芯片供应链去美化而努力。
但制造光刻机并不是一件简单的事情,一台光刻机重达几十吨,零件十多万个,即便是光刻机巨头ASML,其光刻机供应商也有5000多家,并且ASML曾公开表示,即便将图纸公开,他人也无法制造出来。可见光刻机制造难度之大,即便是国产光刻机龙头的上海微电子,先能实现量产的也只是90nm的精度。
为此,华为作出了一项重要决定!近日,华为正式宣布,旗下哈勃公司投资了一家高端分子激光技术厂商,北京科益虹源光电技术有限公司,并且成为了这家公司的第七大股东,持股4.76%,提到科益虹源,想必大家都比较陌生,但做出的成就却非常的高调。
科益虹源是2016年中科院微电子所、国科科仪等共同出资成立的企业,成立一年多的时间,其自主研发的高端准分子激光器就实现了顺利出货,并打破了国外厂商的长期垄断,这也是中国唯一在高端分子激光技术研究和产品化的企业,也是世界第三家。
如果将光刻机比作医生,那光源就是医生手中的手术刀,这是光刻机的核心技术,上海微电子即将落地的28nm精度的光刻机(能量产7nm工艺芯片),就是采用的科益虹源的光源系统。而华为能成为科益虹源的股东,不难看出华为又掌握一项光刻机核心技术,后续光刻机的自研也将会顺利很多,而华为跑步进场,被卡脖子的芯片问题也迎来了转机!
与此同时,华为已经在光芯片领域有了不错的进展,比如华为“光计算芯片、系统及数据处理技术”专利的曝光,华为武汉光芯片工厂的竣工,加上华为在光刻机领域的“跑步进场”,高端芯片制造必然会加速实现国产化,这也让我们明白了一个道理,美国的 科技 霸凌并不能实现永久的利益,发展 科技 才是正道!
提及芯片,就不得不说光刻机,由于其生产制造芯片的必需机器设备,全世界范畴内,ASML的光刻机技术更为优秀。
据了解,ASML产品研发生产制造的DUV光刻机和EUV光刻机几乎攻占了中高档销售市场,尤其是EUV光刻机,从出货迄今,仍是一机难寻,缘故是生产制造7nm下列芯片离不了它。
尽管ASML的光刻机很受大家喜爱,但ASML的却不可以随意出货,依据ASML公布的信息得知,在美生产制造的DUV光刻机在并没有批准的情形下,是不可随意出货的。EUV光刻机在并没有批准的情形下,更不可以随意出货,乃至向外资企业中国生产基地出货也遭受管束。
在那样的情形下,ASML一直都在想办法完成随意出货,其不但多次确立指出要在中国内地销售市场增加合理布局,扩张研发中心经营规模,基本建设售后服务中心,还需要向中国给予其能提供的一切技术。
关键是,ASML还对外开放扩张光刻机的生产能力,预估未来五年生产制造115台,并扩张坐落于新加坡的生产流水线,乃至还学习培训高通往美传出了警示。
近日,ASML的最新动态宣布传出,其官方宣布项目投资2亿美金扩张在美丽的加工厂。都了解,高通芯片、tsmc等生产商不可以随意出货,便是由于美改动标准,这也是tsmc没有在美基本建设大量的厂子的首要因素之一。
现如今,ASML却项目投资2亿美金扩张在美加工厂经营规模,这代表着中国工程院院士说得没有错,关键技术务必独立把握。
尽管ASML多次就随意出货作出了确立表态发言,但中国工程院院士得话,也该高度重视起来了。就现在来讲,中国厂家在光刻机技术等领域也完成了好几个提升。
资料显示,上海微电子技术的开发生产制造的光刻机攻占了中国八成销售市场,其产品研发生产制造的封装机攻占全世界四成的销售市场。
近些年,芯片测试设备也变成芯片生产流水线的必须品,愈来愈多的生产商逐渐选购。日前,中国生产商上海积塔半导体还选购了几台上海微电子技术的测试设备,用以芯片生产流水线中。
此外,在灯源技术层面,中国生产商已经熟练掌握了深紫外线源技术,ASML的DUV光刻机应用该便是该技术,并变成全世界把握该技术的三大公司之一。
与此同时,光源系统生产制造产业基地新项目已经逐渐招标会基本建设,这代表着中国已经方案大批量生产制造光源系统,为光刻机批量生产制造做准备。
在电子光学透膜及其双光透镜等层面,中国科研院所也产品研发出来优秀的双光透镜技术,为优秀光刻机应用的双光透镜技术奠定了基本。
也有信息称,国内优秀光刻机可能在今年底退出,其可以用以生产制造28nm到10nm等制造的芯片,加快28nm、14nm等芯片全方位国内生产制造的。
自然,除开光刻机外,华为公司等中国生产商也很早合理布局下一代芯片——光学芯片,该芯片可以在技术上彻底避开美技术,并且,华为公司在光学芯片行业内已经属于引领者。
与此同时,华为公司还根据公司旗下的哈勃持续项目投资中国有关芯片全产业链,目地便是在芯片行业内完成全方位提升。
国产高端芯片的进程
国内大部分的消费者都集中在中低端市场,但是在各大手机厂商推广高端手机的情况下,也形成了不小的高端消费市场。比如小米11、华为Mate40、iPhone12等等搭载的芯片都是5nm制程。
哪怕是市面上一般的中低端机型,也是采用7nm制程的芯片处理器。可以说7nm成为了高端消费市场的最低门槛。
可是中国大陆厂商时至今日也没能生产出7nm处理器,只有台积电和三星能够量产7nm制程芯片。尽管7nm的高端消费市场的最低门槛,可是这部分的代工市场一直掌握在台积电,三星两大巨头手中。
中国有非常有优秀的芯片制造商,难道会舍弃这块市场吗?答案是不可能。
据了解,中国大陆规模最大的芯片代工厂中芯国际曾计划试产7nm。中芯国际联合首席执行官梁孟松曾经透露,已经将技术攻克到7nm阶段,将在今年4月份试产。
这一消息让国人认识到,国产企业也是有能力参与高端芯片市场竞争的。如果试产成功,并进入到量产阶段,那么中芯国际将成为继台积电,三星之后,世界上第三个掌握7nm工艺的厂商。国产高端芯片的进程已经进入到7nm领域了。
国产7nm也要来了?
令人怀疑的是,从宣布试产7nm以来,一直都没有消息传来。让不少人猜测是不是没有取得进展。关于这一点,中科院传来好消息,事关国产7nm芯片。
国内能突破7nm芯片量产技术的只有中芯国际,中芯国际虽没有消息传出,但中科院透露一则好消息。
据中科院计算技术研究所副所长包云岗表示,国产芯片制造技术取得巨大的进步,最晚到明年初就有望实现7nm芯片的批量生产。
国产7nm也要来了?如果包云岗博士所言无误的话,那么国产高端芯片有望量产,而且量产的时间也不会让大家等太久。明年应该就能看到相应的成果了。
这也进一步验证了梁孟松的话,中芯国际果真在7nm取得了突破。
一旦实现7nm的量产,其意义是非常重大的。不仅可以增大国产芯片在高端消费市场的竞争力,也能在诸多核心技术摆脱对国外的依赖。
不只是7nm,中芯国际也掌握了28nm,14nm的量产工艺,其中14nm的良率水准更是追平台积电。用中芯国际的话说就是用信心在同类产品上,和任何公司做比较。
国产芯片崛起有望
台积电率先掌握7nm量产工艺又如何,中芯国际也在加速。中科院包云岗作为业内权威人士,一定是看到了国产芯片产业的进展。所以也期待如包云岗所说,能早日看到国产7nm芯片产品诞生。
国产芯片走过了十几年,一直在追赶国外的脚步。因为国外有深厚的技术底蕴,并掌握了许多基础核心技术,设备,材料的研发都走在前头。
可是国产芯片也已经攻克许多项技术难题,在相应的领域都有供应商企业在参与。随着国产28nm至7nm芯片的顺利量产,国产芯片将崛起有望。
国内企业对芯片的需求也有很大可能性靠国产芯片来解决,当美国不允许供应商向华为出货,代工芯片时,我们就该知道必须靠自己的力量才能解决问题。
现在这份力量越来越强大,迟早有一天,国产芯片也能在高端工艺领域取得巨大成就,再也不用受制于国外。
总结
国产半导体行业当中,制造是最难的,需要集成非常多的设备,技术和材料工艺。任何一项技术的疏漏都有可能导致芯片制造失败。
越是高端的芯片对技术要求就越高,在技术方面中芯国际已经有不错的沉淀。或许唯一要解决的就是高端光刻机的供货,路还很长,虽然有进步但还不可骄傲。希望国产芯片继续努力,走向成功。
对国产高端芯片你有什么看法呢?
众所周知,在芯片半导体领域,除了芯片是至关重要的,还有一些设备的重要性比起芯片来,也是丝毫不差的,若是没有这些设备,芯片的制造那就无法进行。
在此之前,我国之所以无法提高芯片制造的产能和技术水平,那就是因为这些设备都是为国外的企业垄断了,限制了我国的芯片半导体产业的发展。
为了改变这一现状,我国的,芯片半导体企业、科研机构与国内高校三方联手,倾力合作,立志要将生产制造芯片的所有有关的设备都研究开发出来,势必要让我国的芯片半导体企业摆脱国外的制约,打破国外企业的垄断。
正是在这种大环境下,那些被国外垄断的设备技术接连不断地传来破冰的喜讯。光刻机领域的突破,更是令国内的芯片半导体企业兴奋不已,要知道在光刻机领域,一直是由荷兰的阿斯麦公司所垄断,实质是由美国所掌控。其公司旗下的EUV光刻机是当今全球最为先进的光刻机。
如今,我国的上海微电子将光刻机实现了国产化,虽然只是28nm光刻机,比起荷兰的7nmEUV光刻机有些差距,但也是极其良好的开端,以后自然会实现高端光刻机的国产化。
此外,还有一些设备迎来了重大突破,比如,中国电科的28nm全谱系离子注入机,南大光电的Krf高端光刻胶,这些和上海微电子的光刻机一般,都是在28nm的精度水准。不过此时仍是28nm及其以上芯片的主流市场,所以说这些中低端设备的突破是有着极大的意义和作用的。
在这些中低端设备频繁传来喜讯之后,高端的设备也是不甘人后,同样传来了喜讯。近日,至纯 科技 公司正式官宣,14nm与7nm的湿法设备将于明年正式落地,并且该公司已经决定,将湿法设备供应给华为和中芯国际,这无疑将会给华为和中芯国际带来巨大的好处。
值得一提的是,中微半导体也实现了高端设备的突破,其研制的5nm刻蚀机已经实现国产化,并且总体性能不比国外的差。
在设备领域的不断破冰,给国人带来了极大的鼓舞,让国人相信我国的芯片半导体产业一定会达到乃至超越国际先进水平。
为了更好地集中优势资源,优化资源利用,我国在上海成立了总投资高达5000亿的东方芯港,从材料、技术以及设备等多个细分领域入手,从而促进中国芯的快速发展。
据悉,上海已经开始在3nm等先进半导体领域加大研究投入,给相关的先进芯片设备制造以及先进芯片研发的企业更过的政策扶持。这就吸引了华为、中芯国际、上海微电子以及中微半导体等国内顶尖 科技 类企业竞相入驻。
相信在国家的牵头下,得到更多政策扶持国内芯片半导体企业,将会更加注重于先进芯片的研究开发以及先进设备的研制。
如今中国的中低端产能已经达到了一个前所未有的高度,所以不用担心此时加大力度进军高端芯片领域而忽视中低端芯片领域。日产10亿颗以及单月399亿颗芯片产能,满足目前国内的芯片需求已是绰绰有余。
此时的中国已经完全不必担心中低端芯片产能不足了,所以自然就将重心慢慢向高端领域转移,以求缩短与国际先进水平的差距。
看到中国如此不遗余力地进行先进芯片以及先进设备研究开发,台积电的心算是彻底的慌了,甚至已经想到数年之后,中国实现了芯片的自给自足,无论低、中、高三种级别的芯片,还是各种生产制造芯片设备,都是具备齐全。
台积电作为全球最先进的芯片代工企业,占据着全球将近一半的市场份额,除了美国的订单外,基本上来自中国,若是中国真的实现了完全的自给自足,那么台积电自然要损失很大。
这是中国在经历制裁后,坚定不移要走的道路,谁也无法阻拦,如今的中国芯已经在中低端领域稳住根基,自然要全力占据高端领域。对于中国芯片领域的强势崛起,台积电始料未及,更是无法阻挡。
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