拿下最强光刻机,英特尔期望能在晶圆制造领域超过龙头台积电吗?
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光刻机是生产大规模集成电路的核心设备,是制造和维护光学和电子工业的基础。光刻机技术目前是世界上最尖端的技术之一,只有少量国家掌握,所以光刻机的价格是非常昂贵的,世界上顶级光刻机就是荷兰生产组装的光刻机,一台高端的光刻机甚至可以卖到6亿元左右(目前全球最贵的EUV光刻机单台售价已经超过6.3亿元),即便卖这么贵还供不应求,很多订单都需要排队生产,甚至有部分国家给再多的钱也买不到。
现在世界上最先进的光刻机是荷兰的ASML,其次就是日本的NIKON和日本的CANON,这三个品牌是世界上最好的了,荷兰的最好,因为荷兰的是各国高科技的合成产品,最主要的光源和镜头来自德国,荷兰的光刻机90%的零配件是全世界采购,一台光刻机的配件超过五万的零件,90%的配件来自全世界,也就是说约四万五千个零件来自世界各地。
目前在全球45纳米以下高端光刻机市场当中,荷兰ASML市场占有率达到80%以上,而且目前ASML是全球唯一能够达到7纳米精度光刻机的提供商,所以ASML才是全球芯片业真正的超级霸主一点都不过分。正因为得益于技术领先,目前ASML的市场份额也是很大的,目前全球知名芯片厂商包括英特尔、三星、台积电、SK海力士、联电、格芯、中芯国际、华虹宏力、华力微等等全球一线公司都是ASML的客户。
2020年10月,三星太子李在镕专门去了一趟荷兰,目的非常明确:跟阿斯麦高层见面,敦促对方赶快交付三星订购的9台EUV光刻机,好让三星追赶台积电。三个月后,李在镕被起诉“亲信门”贿赂罪,当庭入狱。李在镕入狱前还魂牵梦绕的EUV光刻机,是制造半导体的关键设备。一般来说,EUV光刻机占整条半导体产线设备投资的25%,能够用光“雕刻”出更先进的芯片。台积电制程冠绝全球,离不开它拥有全球数量最多、最先进的EUV光刻机。
放眼全世界,只有阿斯麦能提供光刻机。以至于阿斯麦曾说:“如果我们交不出光刻机,摩尔定律就会停止。”不过,在追逐台积电这件事上最积极和激进的,还不是三星,当属昔日霸主英特尔。英特尔新CEO基辛格上任以来,宣布将在美国、欧洲投资超过1000亿美金兴建晶圆代工厂,又收购以色列高塔半导体。今年1月,英特尔甚至截胡台积电,成功抢购第一台阿斯麦最新NA 0.55光刻机。更重量级的消息,是英特尔将开放授权x86架构,抢夺采取ARM架构的台积电客户。
过去一年以来,英特尔动作频频,就是要把台积电挑下马,重夺半导体制造霸主地位。磨刀霍霍的英特尔这回打得动台积电吗?霸主的陨落,回答打不打得过,首先得知道英特尔是怎么从山峰掉到山腰的。
2014年,英特尔如日中天,生产出当时世界最先进的14nm制程芯片。随着晶圆代工行业利润越来越高,英特尔开始加大晶圆代工业务的投入,在各大场合自诩晶体密度世界第一[1]。但没风光多久,英特尔就被台积电+AMD联盟赶超。英特尔衰落的一切根源,就在于其坚持多年的IDM模式。所谓IDM,是指半导体生产的三大核心环节:设计、制造和封测,全产业链自己一手包办的模式。这种模式优势是生产能力强,能够全方位执行自身战略,劣势是企业生产战线长,投资成本大。
据报道,英特尔宣布向荷兰光刻机制造商ASML预订了一台仍在设计中的顶级EUV光刻机,为业界首家。这台光刻机型号为High-NA量产型EUV光刻机EXE:5200,是业界最强的光刻机,此刻尚未面世。
据悉,台积电此前已经向ASML采购High-NA研发型EUV光刻机EXE: 5000,预计在今年内会跟进下单High-NA量产型EUV光刻机。
此前,英特尔确定自己是ASML的High-NA研发型EUV光刻机EXE: 5000的第一个买家。
据ASML透露,High-NA研发型EUV光刻机EXE: 5000将在2024年前出货,在手订单已达5台。量产型EUV光刻机EXE: 5200将在2024年推出,支持客户的后续量产计划。这款光刻机瞄准了2025年后晶圆制造的最新工艺节点,例如2nm工艺。
英特尔期望能在晶圆制造领域超过龙头台积电。与此同时,英特尔还大量采用台积电的晶圆代工服务,预期未来几年会成为台积电的大客户之一。
近些年来,光刻机已经成为了限制国内芯片技术发展的重要因素之一,而如今中国国产光刻机成功了,上海造出首台2.5D/3D先进封装光刻机,打破了阿斯麦公司在这一领域的垄断,将有效缓解国内芯片较为缺乏的局面,这是否意味着华为的春天来了?这台光刻机的面试也引发了西方的焦虑,毕竟在中国打破其对市场的垄断之后,西方国家将再也不能凭技术优势高价出售光刻机,圈个有用,光刻机是制造芯片的核心装备,使用类似照片冲印的技术来将电路印到硅片上。
对于一个国家来说,芯片是极其重要的,工业产品很多电子设备当中都会用到芯片,例如几乎每个人都有的手机或者是电脑,而芯片的性能直接关系到这台电子设备的运算能力能达到什么水平,因此拥有技术水平较高的光刻机对于中国的芯片产业来说非常重要,而国内企业也一直在试图攻破这一领域的技术壁垒,但毫不夸张地说,光刻机的相关技术研发难度丝毫不比先进的喷气式发动机更低,而科技发展的趋势促使中国将光刻机的研发作为科技发展的重中之重,因此国家在这一领域投入了大量的人力物力。
国家在这一领域的投入终于有了重要的产出,近期国内第1台2.5D/3D封装光刻机即将交付,该机能够用于高密度易构成领域,具有高分辨率、高套刻精度和超大曝光视场等特点,能够保证800纳米分辨率光刻工艺需求,极限甚至能够达到600纳米。
而对于中国在光刻机领域取得的成就,垄断地位的阿斯麦公司也做出了让步,不仅多次示好国内市场甚至开始向中国降价销售DUV光刻机,但从本质上来说,这种设备的技术水平仍然不及最先进的EUV光刻机,本质上是该企业害怕自己的垄断地位被中国所撼动,放出的缓兵之计,因此中国必然不可能被其所迷惑而放缓自己的光刻机研发步伐,毕竟即使中芯国际与阿斯麦达成了78亿的订单,也没有让该公司愿意对华出售7纳米级别光刻机,可见最为先进的技术成果从来都是买不来的,只有坚持自主研发的路线,才能让中国在芯片技术上不再落后于西方国家。
随着国内科研人员的持续研发,中国将研发出除封装光刻机之外的先进设备并且其芯片制程将越来越小,最终达到和外企相同的7纳米,甚至更小的程度,让国内企业在芯片领域达到世界最强。