為什麼我國目前無法製造EUV光刻機?中國院士給出標準答案

2021年07月27日20:13:03 科技 1642


為什麼我國目前無法製造EUV光刻機?中國院士給出標準答案 - 天天要聞

任正非:光刻機被卡了脖子

電子工程師霍夫曾表示,晶體管是「20世紀最重要的發明」,它的出現,讓電子設備的功耗更低、體積更小,晶元上集成的晶體管越多,性能就越強大。

隨著晶元製程工藝的更新迭代,晶元已進入納米時代,指甲蓋大小的晶元上集成的晶體管數量高達百億。強大的性能,讓晶元成為了絕大多數智能電子產品必不可少的核心組成部分,被業內人士稱之為「工業糧食」。

然而,讓所有人沒想到的是,在我國科技不斷取得重大突破的同時,以美國為首的西方國家開始對我國科技企業實施晶元制裁,企圖為保障本土企業在行業內的話語權。

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美國的晶元封鎖,給我國科技企業的發展造成了很大的影響,如華為,由於晶元來源被切斷,現已被逼入一個非常艱難的境地。

華為,國內一家研發實力非常強大的通訊民營企業,經過三十多年的潛心發展,在5G、手機、晶元設計、操作系統等領域都取得了巨大的成就,任一業務都能與美老牌行業巨頭一較高下。

為了絞殺華為,鞏固自己的「科技霸權」,美國在去年5月強行修改世界半導體行業規則,頒發「晶元禁令」,對華為最為薄弱的關節「晶元製造」出手。

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「晶元禁令」出台之後,台積電、中芯國際紛紛宣布終止與華為的晶元代工合作,高通、三星、聯發科等晶元供應商也明確表態,在沒有得到美國政府許可的情況下,將不再向華為出售晶元。一瞬間,華為陷入了前所未有的「晶元危機」之中。

華為晶元事件發生後,不少網友紛紛提出質疑:上世紀五六十年代,我國在那樣極其艱難的環境下,都能製造出原子彈,為何現在條件好了,科研人員多了,卻無法製造出指甲蓋大小的晶元呢?

對於這個問題,華為創始人任正非給出了一個非常標準的答案:光刻機被卡了脖子!

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「晶元禁令」落地之後,華為牽動了無數國人的心,各大科研機構紛紛表態支持華為,其中,國內9大高校校長聯袂走進華為,與任正非進行了深入交談。在這次交談中,任正非講出了國產晶元的現狀。

任正非表示,國內企業晶元設計能力、晶元製程工藝已達到世界頂級行列,但由於光刻機和化學材料被卡了脖子,導致我們的企業無法獨自製造出高端晶元。

正如任正非所說,華為海思設計的麒麟9000晶元,綜合性能是當今最強的5nm 5G晶元,但由於台積電受限於美國的「晶元禁令」,無法幫助華為代工麒麟9000晶元,而中芯國際苦於沒有EUV光刻機,儘管已經掌握了5nm晶元製程工藝,也無法幫助華為走出晶元困境。可以說,美國的一紙晶元禁令,讓我國看似繁榮的晶元行業打回了原型,國內部分企業也苦於沒有高端晶元,發展受到了很大的限制。

昨日因,今日果

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晶元要經過設計、光刻、蝕刻、等離子注入、封測等一系列複雜的工序後,方能被商用,而我國晶元行業的短板就是光刻這一非常重要的環節。

我國擁有那麼優質的半導體企業,為了沒有製造出高端光刻機呢?其實,這是我們自己昨日種下的因,才有了今天的苦果。

華為消費者CEO余承東在去年的國內科技大會上明確表示,國內半導體企業在過去的幾十年里,犯了一個極大的致命錯誤,太過於輕資產的投入,忽視了重資產的重要性,以至於大量的高素質人才太過於集中在晶元設計等輕資產領域,導致重資產領域大量匱乏高素質專業人才。

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余承東的評論可謂是一針見血,直接切中要害。

由於眾所周知的原因,我國進入半導體行業較晚,西方國家也為了遏制我國科技的崛起,早在幾十年前就簽訂了《瓦森堡協定》,禁止向我國企業出口高尖端技術。而我國企業為了快速搶佔市場,提升知名度,就將精力放在了輕資產行業。

除此之外,國內企業不敢輕易進入重資產行業還有一個重要的原因,需要投入大量的人力、物力,而國內極度匱乏數學、物理、化學、材料、機械、電器等領域的高端人才,且短時間內無法盈利。

當初由於太過於相信「造不如買,買不如租」這句話,現在被別人「封鎖」後,不得不吞下這枚苦果。

吳漢明:憑藉一個國家的力量,很難造出EUV光刻機

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國內企業要想打破美國的晶元封鎖,實現晶元獨立,我們就必須造出EUV光刻機。那麼,我們有沒有能力、幾年能夠製造出EUV光刻機呢?對於這個問題,吳漢明院士給出了一個標準答案。

前不久,吳漢明院士明確表示,EUV光刻機是全球人類智慧的結晶,僅製造EUV光刻機所需要的元器件就高達10萬件,來自全球35個國家的5000多家企業,憑藉一國之力,很難製造出EUV光刻機。

ASML公司EUV光刻機工程師也曾表示,即便是中國拿到了EUV光刻機圖紙,10年之內也造不來。現在吳漢明院士也講出這樣的言論,是長他人志氣,滅自己威風呢?還是煞有其事?要想知道這個問題的答案,我們就必須搞清楚光刻機的工作原理。

EUV光刻機

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光刻機與沖洗照片的原理差不多,就是通過利用光源能量、形狀控制等手段,將光束透射刻著事先設計好的集成電路圖的掩模,然後再經過光學補差,最後將線路圖「印」在硅晶圓上。

可以說,只要光刻機的精度足夠高,晶元上就能集成更多的線路圖,從而達到增加晶體管數量,提升晶元性能的目的。

據公開資料顯示,清華大學中科院分別掌握了製造EUV光刻機的核心技術,已完成了EUV光刻機三分之二的研發工作。完成EUV光刻機的研發工作,也是指日可待。

但是,即便是我們完成了EUV光刻機的研製工作,我們很難在短時間內製造出EUV光刻機,原因無他,主要還是EUV光刻機所需的元器件太多了。

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以ASML公司的EUV光刻機為例,它的軸承來自瑞典、閥件來自法國、光學器材來自日本、物鏡來自德國、光源來自美企。

所以,我們要想製造出國產EUV光刻機,就必須製造出EUV光刻機所需的元器件,或者尋找到可以替換美國等不友好企業製造的核心元器件。值得一提的是,至今為止,國內企業的製造的相關元器件,依然沒有走進ASML公司EUV光刻機的供應鏈。可以預見,我國製造EUV光刻機的難度有多大。

寫在最後

隨著美國打壓力度的升級,晶元國產化勢在必行,且國家為此打出了一系列的組合拳,如成立「晶元大學」、打造「東方芯港」、出台大量優惠政策等。

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在國家的號召下,國內優質科技企業、科研機構、高校紛紛跑步入場。據相關資料顯示,僅2020年,國內新增的半導體企業超過20000家,累計半導體行業相關企業超過78000家,並且在核心技術的研發上不斷取得重大技術突破。

筆者堅信,在國家的幫助下,國內企業同心協力,科研人員不怕艱難,勇攻技術難關,我國半導體行業的整體水平必定在短時間內得到一個極大的提升,打破美國的晶元封鎖也是指日可待。

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