为什么我国目前无法制造EUV光刻机?中国院士给出标准答案


任正非:光刻机被卡了脖子

电子工程师霍夫曾表示,晶体管是“20世纪最重要的发明”,它的出现,让电子设备的功耗更低、体积更小,芯片上集成的晶体管越多,性能就越强大。

随着芯片制程工艺的更新迭代,芯片已进入纳米时代,指甲盖大小的芯片上集成的晶体管数量高达百亿。强大的性能,让芯片成为了绝大多数智能电子产品必不可少的核心组成部分,被业内人士称之为“工业粮食”。

然而,让所有人没想到的是,在我国科技不断取得重大突破的同时,以美国为首的西方国家开始对我国科技企业实施芯片制裁,企图为保障本土企业在行业内的话语权。

美国的芯片封锁,给我国科技企业的发展造成了很大的影响,如华为,由于芯片来源被切断,现已被逼入一个非常艰难的境地。

华为,国内一家研发实力非常强大的通讯民营企业,经过三十多年的潜心发展,在5G、手机、芯片设计、操作系统等领域都取得了巨大的成就,任一业务都能与美老牌行业巨头一较高下。

为了绞杀华为,巩固自己的“科技霸权”,美国在去年5月强行修改世界半导体行业规则,颁发“芯片禁令”,对华为最为薄弱的关节“芯片制造”出手。

“芯片禁令”出台之后,台积电、中芯国际纷纷宣布终止与华为的芯片代工合作,高通、三星、联发科等芯片供应商也明确表态,在没有得到美国政府许可的情况下,将不再向华为出售芯片。一瞬间,华为陷入了前所未有的“芯片危机”之中。

华为芯片事件发生后,不少网友纷纷提出质疑:上世纪五六十年代,我国在那样极其艰难的环境下,都能制造出原子弹,为何现在条件好了,科研人员多了,却无法制造出指甲盖大小的芯片呢?

对于这个问题,华为创始人任正非给出了一个非常标准的答案:光刻机被卡了脖子!

“芯片禁令”落地之后,华为牵动了无数国人的心,各大科研机构纷纷表态支持华为,其中,国内9大高校校长联袂走进华为,与任正非进行了深入交谈。在这次交谈中,任正非讲出了国产芯片的现状。

任正非表示,国内企业芯片设计能力、芯片制程工艺已达到世界顶级行列,但由于光刻机和化学材料被卡了脖子,导致我们的企业无法独自制造出高端芯片。

正如任正非所说,华为海思设计的麒麟9000芯片,综合性能是当今最强的5nm 5G芯片,但由于台积电受限于美国的“芯片禁令”,无法帮助华为代工麒麟9000芯片,而中芯国际苦于没有EUV光刻机,尽管已经掌握了5nm芯片制程工艺,也无法帮助华为走出芯片困境。可以说,美国的一纸芯片禁令,让我国看似繁荣的芯片行业打回了原型,国内部分企业也苦于没有高端芯片,发展受到了很大的限制。

昨日因,今日果

芯片要经过设计、光刻、蚀刻、等离子注入、封测等一系列复杂的工序后,方能被商用,而我国芯片行业的短板就是光刻这一非常重要的环节。

我国拥有那么优质的半导体企业,为了没有制造出高端光刻机呢?其实,这是我们自己昨日种下的因,才有了今天的苦果。

华为消费者CEO余承东在去年的国内科技大会上明确表示,国内半导体企业在过去的几十年里,犯了一个极大的致命错误,太过于轻资产的投入,忽视了重资产的重要性,以至于大量的高素质人才太过于集中在芯片设计等轻资产领域,导致重资产领域大量匮乏高素质专业人才。

余承东的评论可谓是一针见血,直接切中要害。

由于众所周知的原因,我国进入半导体行业较晚,西方国家也为了遏制我国科技的崛起,早在几十年前就签订了《瓦森堡协定》,禁止向我国企业出口高尖端技术。而我国企业为了快速抢占市场,提升知名度,就将精力放在了轻资产行业。

除此之外,国内企业不敢轻易进入重资产行业还有一个重要的原因,需要投入大量的人力、物力,而国内极度匮乏数学、物理、化学、材料、机械、电器等领域的高端人才,且短时间内无法盈利。

当初由于太过于相信“造不如买,买不如租”这句话,现在被别人“封锁”后,不得不吞下这枚苦果。

吴汉明:凭借一个国家的力量,很难造出EUV光刻机

国内企业要想打破美国的芯片封锁,实现芯片独立,我们就必须造出EUV光刻机。那么,我们有没有能力、几年能够制造出EUV光刻机呢?对于这个问题,吴汉明院士给出了一个标准答案。

前不久,吴汉明院士明确表示,EUV光刻机是全球人类智慧的结晶,仅制造EUV光刻机所需要的元器件就高达10万件,来自全球35个国家的5000多家企业,凭借一国之力,很难制造出EUV光刻机。

ASML公司EUV光刻机工程师也曾表示,即便是中国拿到了EUV光刻机图纸,10年之内也造不来。现在吴汉明院士也讲出这样的言论,是长他人志气,灭自己威风呢?还是煞有其事?要想知道这个问题的答案,我们就必须搞清楚光刻机的工作原理。

EUV光刻机

光刻机与冲洗照片的原理差不多,就是通过利用光源能量、形状控制等手段,将光束透射刻着事先设计好的集成电路图的掩模,然后再经过光学补差,最后将线路图“印”在硅晶圆上。

可以说,只要光刻机的精度足够高,芯片上就能集成更多的线路图,从而达到增加晶体管数量,提升芯片性能的目的。

据公开资料显示,清华大学中科院分别掌握了制造EUV光刻机的核心技术,已完成了EUV光刻机三分之二的研发工作。完成EUV光刻机的研发工作,也是指日可待。

但是,即便是我们完成了EUV光刻机的研制工作,我们很难在短时间内制造出EUV光刻机,原因无他,主要还是EUV光刻机所需的元器件太多了。

以ASML公司的EUV光刻机为例,它的轴承来自瑞典、阀件来自法国、光学器材来自日本、物镜来自德国、光源来自美企。

所以,我们要想制造出国产EUV光刻机,就必须制造出EUV光刻机所需的元器件,或者寻找到可以替换美国等不友好企业制造的核心元器件。值得一提的是,至今为止,国内企业的制造的相关元器件,依然没有走进ASML公司EUV光刻机的供应链。可以预见,我国制造EUV光刻机的难度有多大。

写在最后

随着美国打压力度的升级,芯片国产化势在必行,且国家为此打出了一系列的组合拳,如成立“芯片大学”、打造“东方芯港”、出台大量优惠政策等。

在国家的号召下,国内优质科技企业、科研机构、高校纷纷跑步入场。据相关资料显示,仅2020年,国内新增的半导体企业超过20000家,累计半导体行业相关企业超过78000家,并且在核心技术的研发上不断取得重大技术突破。

笔者坚信,在国家的帮助下,国内企业同心协力,科研人员不怕艰难,勇攻技术难关,我国半导体行业的整体水平必定在短时间内得到一个极大的提升,打破美国的芯片封锁也是指日可待。