来源:正大期货 2023-03-16 13:35
3月8日,ASML揭晓声明回应荷兰政府即将出台的半导体装备出口管制措施。ASML称,这些新的出口管制措施着重于先进的芯片制造手艺,包罗*进的沉积装备和浸润式光刻系统,ASML将需要申请出口允许证才气发运*进的浸润式DUV系统。ASML强调,这些管制措施需要一准时间才气付诸立法并生效。
3月9日,外交部例行记者会上,有媒体提问,据报道,荷兰外贸与生长相助大臣施赖纳马赫尔向荷议会致函称,出于国家平安思量,荷兰将于今年炎天之前对其芯片出口实行限制性措施。中方对此有何谈论?
外交部谈话人毛宁示意,中方注重到有关报道,对荷方以行政手段干预限制中荷企业正常经贸往来的行为示意不满,已向荷方提出谈判。
01 EUV与DUV的分类
现在的光刻机主要分为EUV光刻机和DUV光刻机,二者的*的区别在光源方案。
DUV是深紫外线(Deep Ultraviolet Lithography),EUV是极深紫外线(Extreme Ultraviolet Lithography)。前者接纳极紫外光刻手艺,后者接纳深紫外光刻手艺。
EUV的光源波长为13.5nm,但*进DUV的光源波为193nm,较长的波长使DUV无法实现更高的分辨率,因此DUV只能用于制造7nm及以上制程的芯片。
EUV是未来光刻手艺和先进制程的焦点。为了追求芯片更快的处置速率和更优的能效,需要缩短晶体管内部导电沟道的长度,而光刻装备的分辨率决议了IC的最小线宽。因此,光刻机的升级就势需要往最小分辨率水平生长。光刻机演进历程是随着光源改善和工艺创新而不停生长的。EUV作为5nm及更先进制程芯片的刚需,笼罩了手机SoC、CPU、GPU、1γ工艺DRAM等多种数字芯片,譬如苹果的A15、高通的Gen1及以后系列芯片等。
从两种光刻机的市场应用来看,EUV光刻机是芯片行业现在最尖端的手艺,主要用于生产5nm及以下的芯片,这些芯片主要用来生产苹果、高通、三星等手机及平板处置器,也主要集中在消费领域;其他60%以上的工业还不需要5nm及以下的芯片制程和手艺,这类芯片主要由DUV光刻机生产,笼罩大部门的图像传感器、功率IC、MEMS、模拟IC以及逻辑IC等。
02 光刻机的起步
1961年,美国GCA公司制造出了*台接触式光刻机。关于中国最早的光刻机,有一种说法是1966年,中国科学院微电子研究所的前身——109厂与上海光学仪器厂协作,研制乐成*台65型接触式光刻机。
70年月初,美日等国划分研制出靠近式光刻机,而中国却一直停留在接触式光刻机。
1977年,江苏吴县举行了天下性的光刻机座谈会,明确要改善光刻装备,尽快赶超天下先进水平。于是清华大学周详仪器系、中电科45所等先后投入研制更先进的光刻机。随后在1985年,中电科45所研制出的分步式投影光刻机,通过电子部手艺判断:到达美国GCA在1978年推出的4800DSW光刻机水平。那时,ASML才刚刚降生。
云云来看,国产光刻机还算是拥有一个还不错的起点。然而由于中国半导体产业整体气力太微弱,在扩大对外开放的靠山下,“造不如买”的思潮迅速伸张天下。因此,国产光刻机虽然研发出来,却没有很好的下游应用市场,无法真正走上市场和商业化的蹊径,只能停留在实验室研究阶段。
今后的二三十年,这种现实愈演愈烈,中国光刻机对外的差距也越来越大。在缺芯少魂的担忧下,中国喊出了“砸锅卖铁也要研制芯片”的口号。在中国必须掌握集成电路的自动权的战略重视下,国产光刻机重新艰难起步。
2002年,光刻机被正式列入“863重大科技攻关设计”。2008年,国家又确立“极大规模集成电路制造装备与成套工艺专项”(02专项),以确立自主的高端光刻手艺和产业生长能力作为重大、焦点的战略目的。
经由快要20年的攻关,光刻机的集成手艺终于完成从0到1的要害突破,在双事情台、光学系统、物镜系统、光源系统方面均有企业相继研发乐成。
在光源方面,中国科益虹源公司自主研发设计生产的首台高能准分子激光器,以高质量和低成本的优势,填补中国在准分子激光手艺领域的空缺,其已完成了6kHZ、60w主流ArF光刻机光源制造。
在光学镜头方面,只管与卡尔蔡司、尼康等公司尚有异常大的差距,但2020年奥普光学曾在互动平台示意,公司生产的Caf2光学晶体应用局限较广,客户可凭证现实需求举行二次开发,产物可以用于光刻机的光学系统中。不外,去年7月,奥普光电在互动平台示意,公司现在没有产物用于光刻机项目。
在光刻机整机生产(中游)方面,上海微电子是海内手艺最*的光刻装备厂商,其90纳米的光刻机已获得突破。
中国光刻机的制造气力正在不停增强,然而现在中国的光刻机量产能力只有90nm,中国在实现更先进的芯片制造中仍然难题。与此同时,在光刻机入口蹊径上同样暗潮涌动。先是在2019年,美国限制ASML研发的*进EUV装备销往中国。现在更进一步,似乎对DUV的出口也要作出新的限制。
03 国产光刻机的行军难
回到本次讨论的DUV上。ASML强调:“新出口管制并不适用于所有的浸入式光刻工具,而只适用于所谓‘*进的’”。另外ASML还指出,先进水平相对较低的浸润式光刻系统已能很好知足成熟制程为主的客户的需求。
由于DUV光刻机中的浸润式光刻机分许多种型号,有些只能生产14nm以上工艺,有些能够生产最高7nm工艺。以是浸润式光刻机,事实哪些能够卖,哪些不能卖,就成为了人人最关注的问题。
现在ASML浸润式的光刻机主要有三种型号,划分是TWINSCAN NXT:2050i、TWINSCAN NXT:2000i 和TWINSCAN NXT:1980Di。由于没有收到明确界说,ASML将“*进”解读为“TWINSCAN NXT:2000i及后续浸没式系统。”
凭证ASML的解读,其NXT:2000i及之后的浸没式光刻系统将会受到出口限制。这也意味着,NXT:1980Di仍将可以出口,即海内大量接纳NXT:1980Di举行成熟制程制造的晶圆厂将不会受到影响。
一方面,凭证ASML官网的数据,TWINSCAN NXT:1980Di的分辨率是大于即是38nm,数值孔径是1.35NA,每小时可以生产275片晶圆。现在这台浸润式光刻机,普遍用于14nm及以上的芯片制造。理论上NXT:1980Di依然可以到达7nm,只是步骤更为庞大,成本更高,良率可能也会有损失。足以见得,主要的成熟芯片的生产并未受到影响。
另一方面,中国拥有ASML难以放弃的广漠市场。凭证ASML财报,2022年该公司共出货345台光刻装备产物,其中有81台浸没式DUV光刻机(ArFi),占比为23%。所有产物中,42%销往中国台湾,29%销往韩国,14%销往中国大陆,销往美国的只有7%。
高端光刻机聚集了全球各国最*的科技,如:德国的蔡司镜头手艺、美国的控制软件和光源 、日本的特殊复合质料等,下游厂商为了获得优先供货权纷纷投入巨额资金支持ASML研发。以是,国产光刻机的突围并非易事。现在,国产的深紫外线光刻机正处于研发的要害历程之中。在这背后,包罗上海微电子在内的多位国产玩家正在攻关。
在ASML的通路受阻之后,中国企业采购DUV光刻机的通路,还剩下尼康和佳能。现在,日本也尚未注释态度。未来向外采购这条蹊径将会变得越来越不确定。在这种情形下,自主研发光刻机的提速将变得愈发迫切。
中国重大的半导体市场需求摆在这里,市场需求一定会驱着手艺创新去逐步攻克光刻机手艺。但现在关于国产光刻机和芯片等研发的历程,都是在实验室的数据中,真正能落实到量产和生产线的,还会有很悬殊的路要走,才气最终落地。
除了加大气力研发光刻机之外,中国还在实验其他芯片蹊径。好比光芯片,量子芯片等等,在最近几年已经取得了一定突破,现在中国已经有不少企业申请了量子芯片手艺相关专利,若是未来量子芯片能够获得应用,这将有利于我们削减对传统硅基芯片的依赖。
未来的路,道阻且长。
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