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來源：星海情報局 還是那句話，光刻機救不了中國半導體。 （注意：28nm光刻機，這個稱呼本身并不太準確。因為光刻機大多數(shù)都是以光源類型來定義的，ASML最先進的光刻機并不叫3nm光刻機，而是叫EUV光刻機——EUV指的是它采用了波長僅為13.5nm的極紫外光源。不過，為了方便行文討論，本文姑且就將能用于生產(chǎn)28nm制程芯片的光刻機稱作“28nm光刻機”。） 人性的一大特點就是喜歡簡單，討厭麻煩，我們的大腦會自動給很多事情貼標簽以加快處理效率——這是千百萬年猿人老祖宗們留給我們的“遺產(chǎn)”，因為猿人們在面對猛獸的時候沒時間思考，發(fā)現(xiàn)一點風吹草動就需要立刻跑路。史前時代那些遇到事兒還仔細研究的猿人們，只怕來不及把自己的DNA延續(xù)下去，就已經(jīng)被劍齒虎給吃了。 但當人類發(fā)展到文明時代后，這種“保命機制”卻變成了一種尷尬的存在。文明時代的人類不再需要面對猛獸，但卻常常需要深度思考。而此時我們的大腦仍然是“偷懶”的老樣子，常常用最簡單的歸因取代本應長篇大論的分析與思考。 最近“國產(chǎn)28nm光刻機”傳說有望年底交付云云，又引起了不少人的討論。大腦“偷懶”后的歸因效應再度顯現(xiàn)——很多人覺得“國產(chǎn)28nm光刻機”出來了，中國半導體就牛逼了。 其實想想就知道：這種牽動國家前途與命運的命脈行業(yè)，這種產(chǎn)業(yè)鏈極度漫長繁雜的高精尖行業(yè)，怎么可能會因為這一個東西的成敗與否就“冰火兩重天”呢？ 毛主席當年說“抗日戰(zhàn)爭急不得”，意思是說由于當時中日實力對比懸殊，我們是沒辦法對日本侵略者搞“決戰(zhàn)決勝”或者“速勝”的，必須一點點耗死對方——這就是所謂的“持久戰(zhàn)”。 現(xiàn)在的邏輯也是一樣的，半導體行業(yè)這么多年，別人的體系和我們的體系相比強大太多，想著靠一兩件設備就翻盤，這其實并不現(xiàn)實。 01 我們距離“28nm光刻機”還有多遠？ 作為頂級廠商，絕對行業(yè)老大，ASML光刻機的供應商有5000多家，遍及全球。因此完全可以說ASML的光刻機是集合了全球智慧所制造出來的產(chǎn)品——你讓荷蘭人自己獨立制造，他們也是造不出來的——ASML的極紫外光源，用的是收購回來的美國Cymer，光學鏡片用的是德國蔡司，機電零部件用的是美國Sparton…… 別說荷蘭了，“美帝”自己也是沒辦法100%自己生產(chǎn)的。 所以我們的任務真的很艱巨，在面對制裁的情況下，我們很可能要自己把這一系列的東西都給弄出來。 當然，這其實也有好處，因為不管最后國產(chǎn)化率結果如何，發(fā)展這些東西總比不發(fā)展要好——總還是有中國企業(yè)能拿出產(chǎn)品且賺到錢的。 先看一看國內部分做光刻機零部件供應商的水平吧。 
僅以這幾家國內企業(yè)的水平來看，能加工28nm芯片的國產(chǎn)光刻機距離誕生確實可能還有一些距離。 理由很簡單： 先說光源，國內目前的光源還是193nm波長的ArF光源，當年ASML突破28nm制程時候用的也是193nm波長的ArF光源，這個基本上是一致的。
再說掩膜版，目前國內最先進的掩膜版目前圖形尺寸在180nm，正在攻關130nm——這個距離制造28nm芯片的要求還是有些距離。
再說工件臺，ASML當年崛起的一個關鍵操作就是用水的折射，讓193nm的深紫外線波長驟降到了134nm，實現(xiàn)這個操作的部件，就是浸沒式的工件臺。而國內目前最先進的、量產(chǎn)的工作臺還是干式非浸沒的，所以顯然還不太能實現(xiàn)28nm的技術要求。 由此可見，除非我們掌握了繞過ASML經(jīng)驗的新路線，有了一套全新的生產(chǎn)工藝，否則國產(chǎn)28nm光刻機的到來還是需要時間的。 02 兩年時間，中國半導體裝備進步如何？ 2021年3月份的時候，我們寫過一篇講中國半導體裝備行業(yè)的文章——《光刻機救不了中國半導體》。在那篇文章里，局長主要提了兩個觀點： 第一，不要問芯片怎么樣，要問設備怎么樣——光刻機只是產(chǎn)線上的一個主要設備，其他設備的國產(chǎn)替代和追趕同樣重要。 第二，中國半導體裝備企業(yè)最缺的是實戰(zhàn)機會——我們需要讓越來越多的晶圓廠購買國產(chǎn)半導體裝備，需要讓國產(chǎn)設備有一線生產(chǎn)經(jīng)驗并且跟著一線經(jīng)驗不斷迭代。 兩年過去了，這兩句話其實依然沒有過時。 先回顧一下兩年前中國半導體裝備行業(yè)的一個概況，包括光刻機在內，幾種主流半導體裝備的指標滿足情況大致如下：
兩年時間過去后，國內廠商的追趕情況大致如下：
總體而言，兩年時間過去，中國半導體設備指標上的整體進步是非常顯著的，除光刻設備外，基本都已經(jīng)進入“28nm-14nm”——按照半導體行業(yè)的發(fā)展歷程，2010年前后，國際先進水平也就28nm，直到2015年才實現(xiàn)了14nm。 這是個非常振奮人心的消息。 不過，這并不意味著我們現(xiàn)在就能高興宣布“28nm芯片可以100%國產(chǎn)化了！”。 為什么呢？因為良品率。 03 提高良品率，國產(chǎn)半導體裝備的新任務 在實驗室條件下，我們大概率是可以造出100%國產(chǎn)化28nm芯片的，但如果放在現(xiàn)實的生產(chǎn)中，這或許就有點懸了。 可以說，良品率問題是制約國產(chǎn)半導體設備普及推廣的最重要因素，很可能沒有之一，制約的方面主要有兩個：錢和時間。 先說錢的事情：良品率保持在80%以上，生產(chǎn)企業(yè)才能實現(xiàn)止損盈利。但現(xiàn)實是：25%國產(chǎn)化的28nm制程生產(chǎn)線上，良品率就已經(jīng)掉到了75%，而隨著國產(chǎn)化率的提高，良品率也在不斷下降，50%國產(chǎn)化的情況下，良品率就已經(jīng)掉到60%了。 而臺積電的28nm生產(chǎn)線的良品率，是96%。 這也就意味著，要提高裝備的國產(chǎn)化率，就要面臨良品率的下跌，晶圓廠就要虧錢。工程師們必須盡快調試優(yōu)化，然后慢慢提高良品率，同時國家還必須在這段難熬的時間里給予資金支持和補貼，幫著企業(yè)續(xù)命。 再說時間的事情：設備進場之后也不是當天就能開始干活兒的，需要相當長一段時間的調試工作，且這個階段是沒有什么捷徑可走的。產(chǎn)線從建設完畢到量產(chǎn)，中間可能需要一年到數(shù)年的時間。而且，對我們來說，中間還疊加了提高國產(chǎn)化率的任務；另外，外面的廠商也在進步，ASML、應用材料、東京電子等等企業(yè)可一點也沒停下腳步哦。 哦，對了，提高良品率的好辦法之一就是裝備更先進的檢測設備，這樣可以及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，但是檢測設備的國產(chǎn)化率現(xiàn)在其實也并不高，所以這個部分我們也需要努力。 綜合來看，就是：想要高度國產(chǎn)化生產(chǎn)28nm及更先進制程的芯片，就需要連續(xù)不斷N多年如一日地投資投資再投資，不僅要投資半導體設備、材料企業(yè)，還要投資下游的科技企業(yè)讓他們有動力采購國產(chǎn)芯片——這樣下游愿意買國產(chǎn)芯片，中游愿意用國產(chǎn)機器，上游突破設備做研發(fā)——然后就等著用錢燒出來一個未來。 不僅要氪金，而且要爆肝，然后才能追趕，最后實現(xiàn)超越。 其實半導體這個領域還是很適合中國的，因為結合韓國人當年發(fā)展面板行業(yè)的故事就能知道，芯片、面板都是需要那種非常有確定性的行業(yè)，大家跟著摩爾定律往下走就行了（雖然現(xiàn)在似乎快走到頭了），這就非常適合中國這種大體量玩家狠狠砸錢然后按照市場規(guī)律發(fā)展——中國是全球最大的芯片消費國，一個國家吃了全球一半芯片產(chǎn)能。 我還是非常相信我們干這個行業(yè)的“資源稟賦”的。 你看看，這是一個光刻機能解決的問題嗎？ |
