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打破日本技术垄断,邳州小厂将光刻胶纯度提升10倍,华为跟投3亿

这个是认证

徐干事聊商业

2022-01-17 23:57

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时至今日,高端芯片已经不仅仅是中国“智能制造”产业链中的最大短板,同时也成了中国在国际贸易往来中“贸易逆差”的重要来源。

数据显示,2021年大陆对台产品进口总量高达1889.1亿美元,贸易逆差再攀高峰,达到1047.35亿美元。值得注意的是,在进口产品中半导体元器件独占55%的份额,价值高达1043.4亿美元。半导体一项,几乎构成了“千亿逆差”的绝大部分。

为何台湾企业在半导体行业有如此强大竞争力,国内制造业没有可替代产品么?

一、发力20年举步维艰,光刻机制造难在何处?

中国对高端半导体的布局,可以追溯到20年前。2002年,《国家重大科技攻关计划》出炉,“光刻机制造"被列到了攻关项目列表中最显眼的位置。2008年,我国又推出“02专项”,集中国家财力、物力、人力,精研“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”。

决心虽大,但20年发展下来,进展却非常有限。当前我国能够自主制造的光刻机设备,仅有上海微电子能实现90nm光刻工艺。至于在2021年年底,进入富士康青岛厂区的46台SMEE28nm光刻机并非是芯片光刻机,而是封测光刻机。ASML首席技术官Martin曾说:“中国芯片光刻机产业与发达国家,仍然有近20年的差距。”为何在光刻机领域始终难以取得突破性进展呢?核心原因在于,尖端光刻机的诞生,几乎汇集了全体发达国家的科技结晶。

光刻机,又名掩模对准曝光机,根据加工触媒的不同,分为激光直写光刻机、电子束光刻机、接触式光刻机三种。总体上看,当今世界光刻机格局,主要是荷兰ASML、日本尼康、佳能三分天下。其中,佳能早已停止研发,止步于90nm工艺级别。而尼康一直没能突破14nm技术瓶颈。真正代表世界顶尖水平的,只有ASML一家。然而ASML的光刻机技术,并非荷兰凭借一国之力独自打造。

1、在企业架构方面

ASML对内,有荷兰飞利浦、欧洲精密机床仪器为基础。对外,和三星、台积电、英特尔结成全天候战略合作伙伴关系。在资金、技术、团队等方面,又深受美国、韩国、德国、法国等一众科技强国的扶持。其中,美国的资本国际集团和贝莱德基金就持有ASML近24%的股权。

2、在技术构成层面

与光刻机核心设备相关的光源、激光器、工作台,光刻机运转必备的光刻胶、光罩、光刻气体,乃至构成光刻机的8万个核心零部件,由全球5000多家供应商共同提供。

因此,中国要实现光刻机的完全国产化,就意味着需要在以上各个细分领域,全部实现自给自足。其难度之大,可想而知。那有没有国家曾做到过这一点呢?还真有,日本!

二、100%自产光刻机是正确的思路么?

很遗憾,日本是个反例。ASML的崛起,实际上是一个反超日本企业,后来居上的过程。自上世纪90年代到21世纪初,日本佳能、索尼、尼康等企业在光刻机领域处于完全垄断地位。虽然国家层面奉行着“外向型”经济政策,但日本企业长期以来素以“吃独食”著称。无论是研发还是合作,日企均十分保守。

2007年,尼康和佳能相继拒绝了台积电关于光源浸没式光刻系统的研发邀请,不得已,台积电才转向当时成立不足5年,当时名气和实力远逊日企的ASML寻求合作。后续几年间,ASML秉承低身段、敢让利、重研发的经营思路,迅速发展壮大,和电子信息产业链的上下游巨头结成广泛的盟友关系。而一头扎在光介质光刻方案里难以自拔的尼康、佳能,则成了“闭门造车”的失败典型。如今ASML的极深紫外线EUV光刻机已经可以向3nm工艺进行探索,而日本企业却卡在了14nm无法前进。

中国的体量和发展潜力,自然要比日本高出许多,然而要实现光刻机的完全国产,恐怕还有很长的一段路要走。不仅要拿下光刻机核心科技,同时还要一步一个脚印地实现每一个光刻机零件的国产化。

不过值得高兴的是,在光刻机工艺逐步提升的同时,关键部件领域,我们已经取得了突破性进展。一家徐州下辖市邳州不到200亩的小厂,在高端光刻胶制造方面,正在打破欧美日企业的垄断。

三、徐州小厂突破垄断,任正非紧急支持

光刻胶,是光刻机蚀刻工艺中的重要耗材之一,其性能的发挥,主要受金属纯度影响。国产光刻胶很早就有,但由于金属含量过高,主要集中在技术含量较低的传统光刻领域。可以应用于手机、电脑芯片加工的高端ArF、KrF深紫外的光刻胶,长期以来只能依赖从日本合成橡胶公司、信越化学、东京应化、富士胶片四家公司进口。因为这四家公司占到了全球光刻胶市场份额的72%,因此他们也被称为“日本光刻胶四巨头”。

此次徐州博康公司改进研发的光刻机,刚好在这个领域取得了突破。经过近一年的密集攻关,博康研发团队成功将光刻胶金属纯度提升了10倍,从100ppb降低至10ppb,从而满足了手机芯片等对光刻胶纯度要求较高的集成电路生产,彻底终结了西方国家对高端光刻胶的技术垄断。而且在专利技术方面,博通已经掌握了该领域核心技术的80%。

值得注意的是,在光刻胶研发过程中,中国科技巨头华为也发挥了积极作用。2021年8月,华为控股旗下的哈勃科技投资集团向博康投资3亿元,专门用于光刻胶的研发改进工作。这是迄今为止,华为在半导体材料领域最大的一笔投资。

华为和博康的合作,对于华为冲击7纳米芯片关口,实现中高端芯片的完全自产,无疑具有非常关键的作用。而博康在配合华为发展战略的同时,也将进一步提升光刻胶的制造水平。除了华为,中科院微电子、上市公司华懋科技等公司都陆续投入重金与博康合资成立新公司。

四、结语

18年前,ASML高管曾喊话中国工程师:“把图纸交给你们,也未必能做出光刻机。”台积电创始人张忠谋更是抛出了知名的“举国之力,也研发不了光刻机”的定论。

转眼间18年过去了,当外媒再次展望中国光刻机产业时,特意提到,2022年中国很可能完全实现14nm芯片自产。而张忠谋也在2021年APEC会议期间,也暗戳戳地冒出一句:“大家不能都造芯片,否则局面将难以控制。”

相信随着国产制造对光刻机零部件、耗材的逐一击破,未来,实现高端EUV光刻机自产并非梦想。正如比亚迪创始人王传福所说,光刻机又不是神造的。

光刻机外国人能摸,我们为何摸不得?


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