有人在看原子彈發(fā)展歷史紀(jì)錄片時,曾經(jīng)發(fā)出過感嘆,如果科學(xué)家們有一臺如今的智能手機,在計算相關(guān)公式的時候,都不會那么艱難了。
(資料圖)
是的,世界科技飛速發(fā)展,數(shù)十年前設(shè)計原子彈的計算機,其運算能力也遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上如今普通的智能手機,而究其根本,是因為芯片產(chǎn)業(yè)翻天覆地的變化。
現(xiàn)在,世界上最好的光刻機,已經(jīng)能夠制備5納米級別的芯片,但是,以美國為首的西方歐美列強,不愿意看到中國的和平崛起,在尖端光刻機對中國實施了全面禁售。
奮起追趕的中國光刻機,經(jīng)過數(shù)年的努力,已經(jīng)在中低端領(lǐng)域站住了腳。
這個情況表明,雖然我們距離尖端光刻機還有一段距離,但已經(jīng)有能力依靠自己的市場和技術(shù)持續(xù)發(fā)展,甚至可以消滅掉光刻機全球第一的企業(yè)。
光刻機在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展中具有著極為重要的核心地位
很多現(xiàn)代人都有著癥狀程度不一的手機綜合征,離開了手機就會陷入焦躁不安的狀態(tài),許多人更無法想象,如果沒有了手機、電腦、汽車、冰箱、洗衣機等電子產(chǎn)品,生活會變得如何,而且,現(xiàn)代化工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、甚至服務(wù)行業(yè),也都普遍進入了電子時代,所以,如果沒有了半導(dǎo)體行業(yè),那么,整個社會的情況都會一落千丈。
隨著人們對電子產(chǎn)品的需求量不斷增長,半導(dǎo)體制造業(yè)也在不斷發(fā)展壯大,光刻技術(shù)作為半導(dǎo)體制造的關(guān)鍵技術(shù)之一,在半導(dǎo)體制造行業(yè)中扮演著重要的角色。
光刻技術(shù)從出現(xiàn)到今天,有著許多不同方向、不同模式的技術(shù)方案,包括腐蝕、復(fù)印等不同的工藝方向,還有著光學(xué)光刻、電子束光刻、軟光刻、直接成像等方法,而根據(jù)曝光方式的不同,還可以分為傳統(tǒng)的接觸式光刻、非接觸式光刻等等。
所以說,光刻技術(shù)的發(fā)展方向很多,只是有的方向被材料等問題所制約,其實未來各個方向都有一定的技術(shù)突破概率。
例如,現(xiàn)在比較主流的,是阿斯麥(ASML)公司曾經(jīng)領(lǐng)先世界的絕活沉浸式光刻技術(shù),在突破制造65 納米芯片技術(shù)之前,并沒有受到重視。
但是,在65 納米芯片受阻之后,浸入式技術(shù)一舉突破了技術(shù)桎梏,成為主流光刻機技術(shù),直到EUV技術(shù)的出現(xiàn)。
由于美國對中國無理禁運芯片的緣故,使得芯片、光刻機等科技名詞在大眾中廣泛傳播,即使是外行人也能說道二三,對于光刻技術(shù)中絕對的核心設(shè)備的光刻機,大家是又愛又恨。
愛的是光刻機制造的芯片的確在改變?nèi)祟惿?,恨的是我們無法制造出世界頂尖的光刻機。
大眾口中談?wù)摰墓饪虣C,正式的名稱是光刻對準(zhǔn)曝光機或者掩膜對準(zhǔn)曝光機。
簡單來說,就是通過類似于照片曝光轉(zhuǎn)印的技術(shù),將極其細(xì)微的圖案從掩膜版上印制到硅晶片上,這一步是芯片生產(chǎn)的核心關(guān)鍵,特別是高端芯片的工業(yè)制備,光刻機暫時是人類能找到最好的方案。
所以,光刻機就成為芯片生產(chǎn)中不可缺少的設(shè)備。
在小小的高端芯片的硅晶片上印制圖案是非常困難的,組成圖案的線條都是以nm為單位,而且還非常復(fù)雜。
對于現(xiàn)代的工業(yè)制造工具來說,任何刀具都已經(jīng)無法完成如此精細(xì)的工作,所以,人們就發(fā)明了光刻機,通過曝光、顯影、蝕刻等方法,達到nm級別的加工精度。
光刻機的工作標(biāo)準(zhǔn)要求這么高,自然這個機器本身也就不簡單,現(xiàn)代高端的光刻機是人類工業(yè)水平的集中體現(xiàn),不但設(shè)計思路極為復(fù)雜,制造水平也要求極高,在物理、化學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、自動化檢測和控制等方面,都是世界上的最高標(biāo)準(zhǔn)。
光刻機的原理和作用,對于普通人來說可能有點陌生,但對于行業(yè)人士來說,光刻機的原理是大家都很熟悉的,并不是什么嚴(yán)格保密的機密。
但是,世界上能夠制造光刻機的國家和企業(yè)卻寥寥無幾,這是因為,光刻機真的就是“工業(yè)王冠上的寶石”,沒有極強經(jīng)濟實力和技術(shù)實力的國家,根本就無法制造出符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的光刻機,甚至想都不敢想。
由于材料制約中國的光刻機企業(yè)很難復(fù)制阿斯麥的成功之路
在光刻機領(lǐng)域,數(shù)得上的企業(yè)也就是阿斯麥、尼康、佳能、上海微電子等四家,這四家企業(yè)占據(jù)了95%左右的市場,但賺取利潤最豐厚也是對市場最重要的,還是阿斯麥公司。
在美國對中國實行光刻機封鎖禁運的時候,就會頻頻提到阿斯麥公司,因為,雖然美國一直在標(biāo)榜自己的科技領(lǐng)先于世界。
但在光刻機這個領(lǐng)域中,美國企業(yè)并沒有什么出色的表現(xiàn),現(xiàn)在全球光刻機市場,高端產(chǎn)品阿斯麥公司占據(jù)了100%的全部市場,次高端產(chǎn)品也有著90%左右的占有率,而這家阿斯麥公司是地地道道的荷蘭企業(yè)。
阿斯麥公司并不是一個什么歷史悠久、底蘊深厚的老牌企業(yè),最早的時候,飛利浦公司光刻機部門不掙錢,所以福利待遇一減再減,惹得在部門內(nèi)部工作的員工們很不高興,大家紛紛討論著既然公司不再重視光刻機部門了,不如不干了。
不過,大家是干光刻機這行的,肯定有著一定的感情和情懷,雖然因為福利待遇的問題感到不滿,但是大部分人還不想離開光刻機行業(yè),于是,大家就商量著出去獨立干公司,自己給自己掙錢。
在員工的領(lǐng)頭人與飛利浦公司進行了一番協(xié)商后,又拉進來一家小半導(dǎo)體公司,合股成立了一個不帶任何飛利浦痕跡的新企業(yè)。
如此這般,脫胎于飛利浦公司光刻部門的阿斯麥公司成立了,具體時間是1984年。
剛開始的時候,阿斯麥公司干得并不好,在光刻機行業(yè)中的美國同行、日本同行,實力和技術(shù)都比阿斯麥公司強。
當(dāng)時全世界的光刻機銷量一年有數(shù)千臺,但屬于阿斯麥公司的只有不到40臺,而且還是托老關(guān)系賣給飛利浦,利潤極其微薄不說,靠面子求來的銷量,不一定哪天就沒了。
但是,由于阿斯麥公司是一幫離職員工支撐起來的,大家都憋著一股勁,所有人就靠著微薄的收入苦挨著,希望自己能夠創(chuàng)新技術(shù)、贏得市場,阿斯麥公司這種干挺著努力,一直干了4、5年。
就在這個時候,他們突然得到了來自市場領(lǐng)頭羊的幫助。
光刻機行業(yè)發(fā)展迅速、投入龐大,行業(yè)中技術(shù)暫時領(lǐng)先的美國GCA公司、日本佳能公司和尼康公司,都不約而同地調(diào)整了發(fā)展戰(zhàn)略。
結(jié)果佳能公司為了追求利潤比,自己不再繼續(xù)創(chuàng)新研發(fā),而美國GCA公司和日本尼康公司則點歪了科技樹,選擇G線光源路線,放棄了相對保守的I線光源路線,在遲遲無法拿出創(chuàng)新成果后,將技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢讓給了阿斯麥公司。
所以,在阿斯麥公司熬過了創(chuàng)業(yè)的艱難時光后,終于在1993年左右開始盈利。
同時,處于技術(shù)人員創(chuàng)業(yè)的思維,他們在盈利之后馬上就進行了高額的研發(fā)投入,并且還在I線光源路線之后,又幸運地第二次選擇對了濕式技術(shù),兩次關(guān)鍵性的技術(shù)路線正確,讓阿斯麥公司節(jié)約了大量的研發(fā)成本,積累出足夠的行業(yè)優(yōu)勢,逐漸成為行業(yè)中最好的企業(yè)。
阿斯麥公司的創(chuàng)業(yè)歷程除了幸運之外并沒有什么稀奇的,可中國企業(yè)想要復(fù)制阿斯麥公司的發(fā)展道路卻非常困難,這是因為阿斯麥幾乎將所有的尖端部件都分發(fā)了出去。
例如,德國蔡司的鏡頭、美國cymer的光源,阿斯麥本身只是進行標(biāo)準(zhǔn)控制、技術(shù)研發(fā)和光刻機整合,這就使得阿斯麥自身的成本很低,而產(chǎn)品的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)很高。
高端光刻機桂冠落在阿斯麥公司身上,首先是因為阿斯麥注重研發(fā),其次是因為阿斯麥能夠不受約束地整合全世界最好的產(chǎn)品部件,最后是因為阿斯麥連續(xù)幸運地做對了選擇,這才使得阿斯麥公司成為世界上最好的光刻機企業(yè)。
在歐美國家的嚴(yán)密封鎖下,中國的光刻機企業(yè)無法采購到世界最好的產(chǎn)品,而在高精尖的光刻機行業(yè)中,差一點就是差很遠(yuǎn)。
用次一級部件制造出的光刻機,與最高端光刻機的差距有天地之大,所以,中國的光刻機行業(yè)很難復(fù)制阿斯麥公司的成功之路。
雖暫時無法研發(fā)頂尖的光刻機,但我們在市場中大有可為
光刻機是頂尖的工業(yè)技術(shù)結(jié)晶,但并不是所有的光刻機都必須是最先進、最精密的,在中低端的光刻機市場中,中國企業(yè)已經(jīng)憑借著刻苦與努力,逐漸的占據(jù)了比較有利的位置,這也是為什么歐美國家在中低端光刻機方面,不限制中國企業(yè)發(fā)展的原因。
所有,只有自己有、才是真的有。
現(xiàn)在,光刻機中低端產(chǎn)品市場中,中國企業(yè)的產(chǎn)品已經(jīng)占據(jù)了80%以上的銷量,這個數(shù)字還在逐年提高,而且,光刻機的創(chuàng)新研發(fā)也在緊鑼密鼓地緊張進行中,也許不久的將來就會傳出令國人振奮的好消息。
同時,由于中國經(jīng)濟騰飛的因素,中國國內(nèi)市場現(xiàn)在是全球最大的芯片銷售市場,每年的銷售量在世界半導(dǎo)體市場占比超過1/3,銷售1925億美元,而且還在以每年接近30%的速度迅猛提升。
這就使得中國的光刻機行業(yè)有了自己的基本盤,能夠在市場方面保證企業(yè)的生存和發(fā)展。
縱觀世界科技發(fā)展進步的歷史,有許多行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)被新興市場干掉的例子,曾經(jīng)集合了工業(yè)頂尖技術(shù)、擔(dān)當(dāng)國家實力象征的戰(zhàn)列艦,沒有因為大炮口徑、戰(zhàn)艦裝甲、新式火藥等技術(shù)分出高下,而是由于小小飛機的興起,最后落得徹底無用、暗淡退世。
在手機行業(yè)中,曾經(jīng)獨持牛耳的諾基亞也是如此,功能機時代的諾基亞在手機行業(yè)里銷售占比接近73%。
在智能機出現(xiàn)之前,很少有人會相信如日中天的諾基亞會一夜之間銷聲匿跡,但是在蘋果手機出現(xiàn)后,通話質(zhì)量、待機時間等原來被市場追捧的熱點技術(shù),再也沒有了從前的關(guān)注度,大眾的目光落在了系統(tǒng)、游戲、智能等方面。
新技術(shù)、新材料、新模式,會帶來不同的新需求,在擁有市場不敗的基礎(chǔ)后,中國光刻機企業(yè)雖然無法復(fù)制阿斯麥公司崛起并獨霸市場的道路,但完全可以復(fù)刻阿斯麥重視研發(fā)、注重成本等發(fā)展思路。
在某種程度上,突破國際技術(shù)封鎖,并壓制阿斯麥公司的發(fā)展速度,甚至改寫光刻機領(lǐng)域阿斯麥一極獨大的局面。
例如,在光刻機技術(shù)發(fā)展方向的方面,可以謹(jǐn)慎地展開對EUVA等技術(shù)的研發(fā),就有可能在該領(lǐng)域的未來,發(fā)展出具有至關(guān)重要作用的新成果。
在緊追不放的情況下,通過市場銷售占比,慢慢地縮小中國光刻機企業(yè)與阿斯麥公司的差距,并且在技術(shù)、市場等方面發(fā)生變化時,迅速完成彎道超車。
隨著社會中智能化產(chǎn)品的廣泛普及,芯片產(chǎn)品的需求不斷增長,半導(dǎo)體制造業(yè)的發(fā)展也越來越重要,在這個涉及現(xiàn)在與未來的尖端行業(yè)中,光刻機屬于其中繞不過去的核心設(shè)備。
所以,在美國執(zhí)意要將世界撕裂成對抗陣營的時候,中國就不能沒有屬于自己的光刻機產(chǎn)業(yè)。
同時,光刻技術(shù)作為半導(dǎo)體制造業(yè)中重要的工藝之一,其發(fā)展歷程和技術(shù)進步對整個行業(yè)都具有重要的影響。
在光刻技術(shù)中有傳統(tǒng)接觸式光刻機、非接觸式光刻機、雙面對準(zhǔn)光刻機等等,在科技不停更新迭代、新技術(shù)層出不窮的今天,也許會出現(xiàn)更加創(chuàng)新、更加優(yōu)秀的光刻技術(shù)。
那時,就像智能手機面世一樣,整個技術(shù)發(fā)展方向都有可能被更改。
所以,就像電子支付取代現(xiàn)金、大數(shù)據(jù)外賣壓制方便面、蘋果手機勝過諾基亞手機等情況一樣,技術(shù)和產(chǎn)品的存在價值還是在于市場,在中國光刻機產(chǎn)業(yè)擁有著自己基本盤的時候,我們就已經(jīng)立于不敗之地,只要我們毫不松懈地緊緊追趕,細(xì)心復(fù)刻ASML的發(fā)家過程,市場就會迫使對方像曾經(jīng)領(lǐng)先的日本企業(yè)那樣,做出錯誤選擇、露出致命破綻。
在數(shù)十年前,當(dāng)美國揮舞著核武器大棒恐嚇全球的時候,中國與核武器之間的距離,要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)在與尖端光刻機之間的距離。
因為,那個時候我們是一窮二白沒有基礎(chǔ)地進行奮斗和追趕,而現(xiàn)在中國已經(jīng)在中低端光刻機領(lǐng)域取得了一定的成績,向上攀登時不是沒有一點基礎(chǔ)可以支撐,所以,中國光刻機產(chǎn)業(yè)必將會突破封鎖、迎來光明。
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