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​荷兰ASML光刻机如此发达?为什么不是纯正“血统”?

2023-11-19 16:37 来源:网络 点击:

荷兰ASML光刻机如此发达?为什么不是纯正“血统”?

光刻机,被称为现代光学工业之花,光刻机的制造难度非常之高,全球只有少数几家公司能够制造,并且光刻机的一般售价就高达约7000万美金,全球最昂贵的EUV光刻机单台售价已超过6.3亿人民币元,一台设备相当于买一架飞机的价格了,但即使售价卖得那么贵,依然供不应求,光刻机的订单也需要排队生产,给再多的钱也未必能够买到。

最顶尖的光刻机是哪个国家生产的?

意想不到的是,世界上最好的光刻机不是来自美国,英国、日本、韩国等这些芯片强国,而是来自荷兰的ASML公司。中文名称叫阿斯麦、艾司摩尔是中国台湾的称呼。

ASML是全球最顶尖、技术实力最强的光刻机制造厂商,也是目前全球唯一可以制造EUV光刻机的厂商。而日本大名鼎鼎的尼康、佳能的光刻机竟然也无法和ASML相提并论,甚至小巫见大巫,ASML垄断了全球最高端光刻机的市场。

光刻机零部件有多复杂、技术多高端?

光刻机的内部零部件非常复杂而众多,尤其是蕴含高科技含量的零件不胜枚举,这些对技术工艺要求极高的零部件,有很多并非来自于某一家企业,而是分布在世界上很多家的企业, 因此,被复制和模仿的概率是极低的。

荷兰ASMJ零件供应商来自全球几百个最顶尖的科技公司。比如

光刻机的光源来自于美国Cymer(重要地位:Cymer公司是世界领先的准分子激光源提供商,发明了如今半导体制造中最关键的光蚀刻微影技术所需的深紫外光源。Cymer光源在批量生产符合特定规格的的世上最先进的半导体芯片时起着决定性的作用。)

——光刻机的光学模组来自德国蔡司(重要地位:是德国一家制造光学系统、工业测量仪器和医疗设备的著名公司,卡尔·蔡司有限公司的历史始于第二次世界大战前的耶拿,当时那里是全球最大的相机产品基地,蔡司镜头通常被认为是一流的、设计优良的,是能产生高画质图像的。)

——光刻机的计量设备来自美国是德国科技

——光刻机的传送带来自荷兰VDL集团(荷兰VDL是作为欧洲客车市场上一个重要风向标)

——瑞典为ASML提供轴承支持

——法国提供件支持

以上仅仅是几百家中几个典型但都是世界响当当的科技巨头公司。

光刻机的重量:达180吨

光刻机零件数量:达10万多个

10万零部件什么概念呢?普通一辆汽车一般是1万多个零部件,特制的F1赛车,2万左右零部件。

光刻机的顶尖难度就在于它的精度

在一个指甲那么大的芯片上,要高度集成数百亿个晶体管。

最顶尖光刻机制造的最大难度在于不是荷兰一个公司制造出来的,它集合了很多国家的技术及零部件,多国共同合作的结果。

光刻机的研发涉及到系统集成、精密光学、精密运动、精密物传输、高精度微环境控制等多项先进技术,因此,光刻机难度之大,技术之先进,单靠荷兰一国的技术实力制造出ASML这个全球巨无霸,根本无法完成。因此,荷兰ASML在研究方向以自身研发投入外,最终能研究成功,最关键原因是得到了美国的全力支持。

同时,美国掌控着全球芯片最顶端的芯片设计技术、最完整的芯片产业链。光刻机是一种非常专业、且高度定制化的高科技设备,因为最终只能为芯片单一性使用及服务。

假如美国从源头上立即停止设计高端芯片,或者大幅减少出货量,无疑ASML的最顶尖高端光刻机将成为一堆废铜烂铁,所以,光刻机的需求端也是被美国死死把控的。

荷兰ASML背后的大股东是谁?

截止目前,荷兰ASML公司对外发布的数据显示,其最大股东为美国的资本国际集团(MSCI),该企业总部位于纽约,是一家纯血统的美国企业。第二大股东为贝莱德集团(BlackRock, Inc.),同样是一家美国企业,就是说,ASML的两大股东都是美国资本在控制。

美国控制荷兰光刻机的”流程“是:

第一步:美国战略组建了一个EUV LLC联盟,联盟成员内包括了英特尔、摩托罗拉、AMD、IBM以及美国能源部下属三大国家实验室;

第二步: 将欧洲的荷兰ASML收入囊中。相互利用条件是:ASML想得到美国的技术,但荷兰需答应签订“屈辱”条约。这个约束协议就是《瓦纳森协定》。它是一个先进技术限制出口方案,旨在保护核心技术秘密不出现外泄。据说中国就是名单上受限制的国家,犹如当初捷克向中国出口“无源雷达设备”时,也是美国向捷克施加压,最终交易停止。

第三步:在美国建立一所工厂和一个研发中心,首先满足所有美国本土的产能需求同时还要保证55%以上的零部件从美国供应商处采购,并接受定期审查。现在应该明白为什么美国能控制或禁止荷兰的最顶尖光刻机出口到中国。

荷兰最顶尖光刻机最终的客户是谁?

据统计,2019年ASML公司共生产了26台极紫外线(EUV)光刻机,其中有50%卖给了台积电,另外50%卖给了美国的英特尔、韩国的三星等”听美国话“的大客户。

为什么有50%以上卖给台积电呢?

其实这就是ASML所谓的厉害之处,其目的在于和客户战略利益进行捆绑及抱团。 台积电、三星、英特尔不仅仅是ASML的大客户,关键还是ASML的股东。当时,英特尔伙同韩国三星、台积电、三家企业共投资了52.29亿欧元,合人民币约361亿左右,先后入股荷兰的阿斯麦,以此获得优先供货权,并且结成非常紧密的战略性利益”合伙人“。可见50%卖给台积电是优先供货权所致。

有句话一语中的:与其说ASML是一家荷兰企业,还不如说是一家总部在荷兰的美国企业。

据说荷兰在研发7nm制程光刻机时,投入了几百亿美元的研发费用,ASML研究十几年,依然没有研究出来,当时钱烧到了即将破产的地步。但台积电,三星、英特尔和海力士等芯片公司不断紧急输血,才让ASML公司得以延续生命。由经历了10年的研究,最终研究出了现在最新款EUV(极紫外光刻)光刻机。

值得一提的是,2019年ASML的销售额是21亿欧元,但它的研发支出就达到了4.8亿欧元,占营收比的22.8%。ASML的研发人员占员工总数的比例达到40%左右!

中芯国际曾在2018年向ASML订购了一台1.2亿美元的光刻机,但由于种种原因,至今也没有拿到货。没有先进的光刻机,那么,很多生产就无法开展。中芯国际作为中国最先进的芯片代工厂,目前仅能够做到14nm制程芯片的量产,7nm以下工艺制程目前无法做到,并且和台积电之间的技术差距也在逐渐扩大。

荷兰光刻机的全球占有率?

在目前全球45纳米以下高端光刻机市场当中,荷兰ASML市场占有率达到约80%以上,目前ASML是全球唯一能够达到7纳米精度光刻机的提供商。全球著名芯片厂商包括英特尔、三星、台积电、SK海力士、联电、格芯、中芯国际、华虹宏力、华力微等全球一线公司都是ASML的客户。

根据统计,2018年全球光刻机出货量大概在600台左右,其中荷兰的ASML出货量就达到了224台,出货量占全球的比例达到30%以上。

上海微电子装备公司(SMEE)生产的中国最好的光刻机加工精度只能达到90纳米级,与荷兰ASML能够生产7纳米以下的顶尖光刻机的差距非常大。目前正在向65纳挺进,因为90纳米是一个门槛,假如过关,其后的65、45就很容易被攻破,按照目前的发展速度,预计在2020年可以达到22纳米。

中科院微电子所院士所说,在光刻机方面国内与国外先进相比相差15-20年的距离。即使是国内最先进的上海微电子,也还有相当长的路要走。

光刻机是时间的堆积、技术的堆积、财力的堆积而成的高科技产品,甚至可以说是需倾一国之力。

目前中国已经成功研制出22nm超分辨的光刻机,可以生产14nm工艺的芯片,但和ASML的7nm制程工艺还仍然存在很大差距,再加上台积电和三星都在做5nm和3nm制程了,严重制约了中国高端芯片发展。

所以,国人需要卧薪尝胆、奋发图强,中国人是有大智慧的,相信不远的将来在高端光刻机技术上能够达到世界顶尖水平。