人类科技的最高水平可以从航空工程与光刻机发展中看出,这两项技术堪称工业皇冠上的璀璨明珠。目前,我国的航空发动机已经取得了长足的进步,成为了世界上第三个进入太空的国家,空间站也有了长足的进步,而被称为世界上最困难、最复杂、最昂贵的高科技设备,新时代“两弹一星”的光刻机我们发展的怎么样呢?如今,智能手机非常普遍。智能手机最核心的部件就是芯片,而芯片的制造要使用光刻机,所以其重要性不言而喻。
众所周知,华为自己的麒麟芯片已经交给台积电制造,而台积电生产芯片也必须购买光刻机。目前,世界上只有台积电和三星能够实现芯片代工,而台积电拥有更大的市场份额和更多的订单。那么,哪些制造商正在生产光刻机呢?目前,世界上能生产光刻机的厂家屈指可数:荷兰的ASML,日本的尼康和佳能,而日本和中国只能着眼低端光刻机,荷兰的ASML占全球市场份额的80%以上,几乎垄断了全球高精度光刻市场。
虽然日本的光刻机售价不高,但是质量却比ASML差很远。由于长期得不到订单,尼康和佳能基本上放弃了开发第六代EUV光刻机。ASML目前在全球市场占据主导地位,中国也只能生产低端光刻机而且与ASML相比差距太大,国内高端光学技术基本上依赖进口,曾经德国工程师说中国想研发光刻机完全不可能,把全部图纸都给中国都造不出来。
一台光刻机的成本在3000万到5亿美元之间,而一台高端光刻机的成本超过1亿美元。目前,ASML销售Twinscan NXE:3400B。这台光刻机的价格是1.2亿美元,约合8亿元人民币。中国在2018年才购得光刻机,制作难度非常大,ASML一年只生产几十台,想买只能提前预定。
为什么荷兰ASML公司能垄断全球光刻市场,而美国和日本却不能呢?
ASML成立于1984年,是飞利浦独立的半导体设备制造商,拥有12000多名员工,其中大多数是研发人员,ASML在光刻方面最为先进,生产高端光刻机的成本非常高,为了长期合作,三星、英特尔、台积电向ASML投入了巨额资金用于研发,才能制造出高端光刻机。
同时,ASML的成功离不开一系列的收购。ASML是一个不起眼的小公司,当它刚从飞利浦出来。2000年,ASML收购了美国光刻巨头SVGL,一举超过了佳能。2004年,ASML与台积电共同开发了渗透式光刻机,一举超越尼康,成为行业第一。2016年,该公司收购了台湾半导体制造商汉威科,同年又收购了德国微透镜巨头,称霸光刻机市场。
光刻胶也是芯片制造中不可缺少的材料。今年1月,台积电因使用不合格光刻胶而报废数万片晶圆,影响了高通、华为、苹果等客户的芯片制造,台积电自身亏损超过5亿美元。
目前,对于我们来说,光刻胶严重依赖进口,国内的生产速度不到5%。核心技术基本上由日本和美国企业垄断,可见科技发展刻不容缓。
中国在半导体领域一直处于非常被动的地位。由于种种原因,ASML最新的光刻机将不会销往中国,可能是因为美国的阻拦吧。这意味着我们只能用过时的设备,导致行业发展缓慢。但是我们也一直在尝试研发新技术,但打破ASML的垄断仅仅是第一步。我们不仅需要庞大的研发资金,更需要各领域的顶尖人才。
可见技术不是短期投入就能解决的,从人才建设到技术积累,都需要时间。我们需要更多地意识到我们的差距,我们需要作出更多的努力来全面赶上世界的发展,我们还需要全面的技术规划,科技革新让我们能屹立在世界强国之林,不再受美国的压制。