
前不久,美国对华为的制裁升级,发布了任何国家生产芯片时,只要涉及到美国的软件或者美国设备,都要获得美国政府许可证的相关规定,试图切断华为芯片的全球供应链。据媒体报导,台积电正在想办法协调高通、联发科、AMD、英伟达等厂商的订单,先挪部分给华为,争取在120天的缓冲期内先帮华为生产足够的芯片。如果这次协调成功,华为在今年内芯片产能紧缺的局面将得到部分缓解。目前华为已经紧急追加了7亿美元订单,产品涵盖5nm及7nm制程,其中7nm订单主要是华为5G基站处理器,而5nm则是生产华为下一代旗舰芯片麒麟1020。
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芯片的生产过程工非常复杂,从硅的采集、提纯,到晶圆的切割、光刻八步,再到刻蚀、芯片测试,最后封装,每一个步骤对技术的要求都及其严苛,而“光刻”是其中最关键的一个步骤,也是成本最高、经验最匮乏的一步。
“光刻”的意思是用光来制作一个图形,而“光刻”是通过光刻机来实现的。光刻机可以简单的理解为一种用紫外线在硅片、石墨烯等晶圆上刻集成电路的系统设备。一台光刻机的零配件高达5万个,制造过程极其复杂,被誉为“现代光学工业之花”。
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在5nm及7nm制造工艺芯片生产方面,我们国内企业现在还是要依靠国外。目前台积电依靠荷兰ASML的EUV光刻机,成为了全球芯片代工厂,占据全球芯片代工50%以上的市场份额。华为,美国英特尔、高通都是通过台积电生产芯片。据报导,从2020年开始华为将加强和中芯国际的合作,将之前给台积电的部分订单陆续转给中芯国际。
中芯国际芯片代加工目前使用的是14nm技术,早在2018年,中芯国际曾向ASML订购了EUV7纳米光刻机,但是美方的频频施压令ASML始终没有发货,后来中芯国际受收到了ASML发来的另外一台非EMU技术的光刻机,虽然对该公司的光刻技术有一定的研发参考作用,但仍旧无法对华为需要的7纳米芯片进行量产。
虽然我们国内的技术水平还无法量产7nm芯片,但最新报导消息称,上海微电子预计在今年12月,将可能下降首台采用ArF光源的可生产11纳米的SSA800/10W光刻机。如果采用华卓精科工作台的套刻精度指标优于1.7纳米,该光刻机有生产7纳米制程的潜力。
据《牛顿第四定律》写道,ASML为能够在整个设备的不同部位同时获得世界上最先进的技术,ASML的光刻机中超过90%的零件都是向外采购的,与竞争对手,亦即尼康和佳能是完全不同的。这样ASML自身也可以腾出手来在部件集成和客户需求上做文章,从而在日新月异的芯片制造行业取得竞争优势。ASML在技术研发方面汇聚了世界最前沿最顶尖的科技。ASML的一些重要部件来自世界很多国家,美国、德国向ASML提供超级精密的机械支持以及光学技术的支持,德国向ASML提供一些核心的配件支持,美国为ASML提供光源的支持以及计量设备的支持。
据ASML、佳能和尼康三家厂商2018年财报显示,三家共出货光刻机374台,比上年的294台增加80台,增幅27.21%。EUV、ArFi、ArF机型,全年共出货134台。其中ASML出货120台,在高端市场占据的份额高达90%。在10nm节点以下,ASML则稳稳占据100%的市场,同业竞争对手已无力追赶。如果芯片制造商想要生产10nm节点以下的芯片,必须得有ASML供应的EUV光刻机及相应的支持服务。
中国大陆晶圆制造商若要生产10nm以下节点的芯片,该怎么解决呢?
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