这几年,我国的芯片产业过得有些憋屈,这应该是很多芯片从业者都知道的事情。究其原因是从2018年开始,美方对我们的芯片打压就没停过。诸如中兴、华为被卡脖子,先进制程设备被禁运,EDA工具被限制,连人才交流都要审查。一环扣一环,招招都奔着要害去。而在这些打压措施里,最狠、最核心的一条当属限制ASML向我国出口EUV光刻机。
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一、EUV光刻机有多重要?
EUV光刻机是什么东西呢?它是制造7nm及以下先进制程芯片的核心设备,而这种光刻机目前全球只有ASML一家能够制造。EUV光刻机一台售价超过10亿元人民币,重达上百吨,零部件数量超过10万个,涉及全球几千家供应商,靠一家企业、一个国家都无法独自制造出来。这玩意儿不光贵,而且有钱也未必买得到。因为ASML一年的产能就那么几十台,哪怕是台积电、三星、英特尔这种行业巨头也得排队购买。
美方的逻辑很简单,只要限制我国获得EUV光刻机,我国就造不出7nm及以下的先进芯片,那么我国整个产业链就会被锁死在成熟制程上。这个策略有没有效果?坦白说,确实有。没有EUV光刻机,我们确实无法大规模量产7nm及以下芯片。比如华为麒麟9000S实现了等效7nm突破,但这款芯片是通过DUV光刻机多重曝光实现的,它的良率和成本都远不如EUV方案。所以想要像台积电那样稳定、高效地量产7nm、5nm、3nm芯片,EUV光刻机是绕不开的门槛。
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二、没有EUV光刻机,我们就不能发展了?未必!
但这是否意味着我们就被彻底卡死了?答案是否定的。这里需要纠正一个很多人的认知误区,那就是现在工业发展过程中,并不是所有的芯片都需要7nm工艺。你打开手机看看,里面确实有一颗7nm甚至5nm的主芯片。但你再想想你家里的空调、洗衣机、汽车、工业控制设备、路由器、摄像头、电表等,这些产品里面的芯片,需要那么先进的制程吗?完全不需要。
客观的讲,28nm工艺的芯片已经能满足现代工业大约70%的需求。诸如汽车电子、物联网设备、通信基站、智能家居、工控系统、电源管理、传感器等应用场景根本用不上7nm工艺,28nm足够了,甚至有很多场景用45nm、65nm都绰绰有余。
而在全球芯片市场里,7nm及以下的先进制程的份额其实只占30%左右,剩下的70%全是成熟制程的天下。而在这70%的成熟制程市场里,28nm是一个非常关键的节点,它既能满足大部分性能需求,又有很好的性价比,是工业应用的“黄金制程”。换句话说,美方卡住了我们30%的先进制程市场,但在剩下70%的成熟制程领域,他们的限制手段其实并没有太大作用。
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三、我们28nm基本上实现100%自主可控
那么在28nm这个领域,我们的自主可控到了什么程度?毫不夸张的讲,在28nm节点,我国半导体设备已经基本做到了全链条覆盖。
具体来看,在芯片制造的清洗、刻蚀、热处理、CMP四大类核心设备,国产设备的市占率已经全部突破50%。清洗设备方面,盛美上海的单片清洗设备已经进入主流产线,能够覆盖28nm及以上的制程需求。刻蚀设备方面,中微公司的CCP刻蚀机已经在多个客户产线上稳定运行,28nm制程完全没问题。热处理设备方面,北方华创的炉管设备、快速热处理设备都已实现批量交付。CMP设备方面,华海清科的12英寸CMP设备已经在国内多条产线上线,28nm制程的抛光精度完全达标。
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除了这四大类,薄膜沉积、离子注入、涂胶显影、检测量测等环节,国产设备也都在28nm节点实现了突破。北方华创的PVD设备、拓荆科技的CVD设备、芯源微的涂胶显影机、中科飞测的检测设备等,这里面的每一个环节都有国产方案在顶上。
我们把这些环节串起来看,从硅片进厂到芯片出厂,整个28nm制程的生产链路的每一个关键节点都有国产设备可以替代。也就是说,理论上讲我们可以做到28nm芯片100%的自主可控,不依赖ASML,也不依赖美方的设备和技术,完全用自己的设备、工艺生产28nm芯片。
这个意义有多大?往小了说,我国汽车芯片、工业芯片、物联网芯片的供应安全有了基本保障。再也不用担心美方一道禁令下来,我们连28nm的设备都要断供。往大了说,这是我国半导体产业在成熟制程领域建立的战略基地。有了这个基地,我们就有底气去攻克更先进的制程。
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四、ASML慌不慌?我想多少有点
看到这里,我想ASML可能有些慌张吧。本来ASML的EUV光刻机确实是全球独一份,短期内没人能替代。但ASML的营收里,成熟制程的DUV光刻机才是真正的现金牛。而2024年的时候我国客户贡献了ASML约三成的营收,是ASML第二大营收来源,这其中大部分卖到我国的就是用于成熟制程的光刻机。
现在我国28nm节点的国产设备链已经打通,这意味着国内晶圆厂对ASML的DUV设备的需求会逐步下降。ASML不是不怕竞争,它怕的是一个拥有完整自主产业链的竞争对手,现在我国正在一步步变成这个角色。更让ASML不安的可能是我国28nm工艺实现自主可控,14nm还会远吗?
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五、写在最后
当然了,我们也不能盲目乐观。我国已经实现28nm的自主可控,这不代表我们已经赢了。在先进制程领域,我们和ASML依然有不小的差距。并且国产设备在稳定性、良率、产能方面跟国际顶尖水平还有差距,需要时间去打磨和迭代。
所以ASML慌不慌,其实不是最重要的问题。最重要的是,我们自己心里要有数。28nm只是起点,不是终点。能做到自主可控,说明方向对了。但要真正不用看任何人的脸色,还有很长的路要走。不过至少现在,我们可以底气十足地说一句,28nm这条线,我们自己说了算。
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