來(lái)源：芯榜
美日荷“神秘協(xié)議”限制對華芯片設備出口，荷蘭已實(shí)際禁止向中國出售ASML生產(chǎn)的極EUV光刻機，EUV光刻機真的有這么難制造嗎？有沒(méi)有可以替代的產(chǎn)品呢？ASML是全球最大的半導體設備供應商之一，每年都能從世界各國攫取大量的財富，原因無(wú)它，市場(chǎng)的需求大和技術(shù)領(lǐng)先決定其行業(yè)龍頭地位。據了解，ASML的訂單甚至能排到一兩年后，但很多晶圓廠(chǎng)還是趨之若鶩。能供應高端光刻機的廠(chǎng)商實(shí)在太少，就算要等很久，甚至還得先交定金，也只能無(wú)奈接受。盡管美國想要實(shí)行科技壟斷，將光刻機的售賣(mài)當成推行其全球的霸權籌碼，但作為商業(yè)公司的ASML還是更趨向于追求利益，不斷嘗試追求自由出貨，以此換取更多的資金。去年美國還在游說(shuō)ASML，想要讓其控制好DUV光刻機的售賣(mài)，以便美國更好地玩弄政治把戲，但ASML最終還是拒絕美國的提議。近日來(lái)鬧得沸沸揚揚的美日荷三國芯片協(xié)議也無(wú)法讓ASML妥協(xié)，還對外表示不影響當前的正常供應，今年的營(yíng)收也不會(huì )有變化。當下全球一年大概可以銷(xiāo)售約500臺光刻機，ASML一家就能銷(xiāo)售300多臺，占據全球60%以上的市場(chǎng)份額。為什么ASML可以獨領(lǐng)風(fēng)騷，原因是EUV光刻機。EUV的特點(diǎn)就是精度高，是全球最先進(jìn)的光刻機。值得注意的是，ASML和臺積電深度綁定，臺積電持股ASML，在臺積電崛起之路上ASML起到舉足輕重的作用。簡(jiǎn)單的說(shuō)ASML和臺積電是利益同盟關(guān)系，一榮俱榮。就在去年年底，臺積電董事長(cháng)劉德音表示要在臺灣新竹新建的2納米的晶圓，這一個(gè)最先進(jìn)的晶元廠(chǎng)未來(lái)能夠做2納米精度的芯片。要用到的光刻機就是ASML全新一代High-NA EUV光刻機。該光刻機最大的特點(diǎn)就是把透鏡孔徑值由0.33做到了0.55，所以就正好來(lái)適配臺積電在新竹的晶圓廠(chǎng)。光刻機沒(méi)有其他的彎道超車(chē)的技術(shù)方向，或者有沒(méi)有途徑“換道超車(chē)”打敗阿斯麥爾？當下世界各國在電子束光刻、無(wú)掩膜式光刻、納米壓印這三項技術(shù)領(lǐng)域發(fā)力，希望可以通過(guò)“換道超車(chē)”的方式打破ASML的EUV光刻機全球的市場(chǎng)壟斷地位。電子束光刻——用電子束在硅片上進(jìn)行雕刻，優(yōu)點(diǎn)是精度高。去年9月美國公司Zyvex Labs表示，他們推出了亞納米分辨率的光刻系統Zyvex Litho 1，分辨率可以達到0.768nm，大約是兩個(gè)硅原子的寬度，并且制造出了0.768nm的成品芯片。這就突破了EUV光刻機的極限了，采用的是EBL電子束光刻方式。不過(guò)目前這種技術(shù)的缺點(diǎn)是產(chǎn)量很低，無(wú)法大規模制造芯片。EUV光刻機的效率就相當于印刷廠(chǎng)的排版印刷，電子束技術(shù)相當于手寫(xiě)，效率高下立判。電子束光刻不適用于商業(yè)化，沒(méi)辦法跟EUV形成市場(chǎng)競爭。除非是能夠在效率上提升，達到相同的良率有好的商業(yè)化應用技術(shù)路線(xiàn)，才有可能來(lái)追趕甚至顛覆EUV的路線(xiàn)。俄羅斯，之前則公布了另外一種技術(shù)，那就是基于X射線(xiàn)的無(wú)掩膜式光刻。這種技術(shù)與EUV光刻機，有兩種不同之處。一是采用X射線(xiàn)，波長(cháng)介于0.01nm至10nm之間，比13.5nm的極紫外線(xiàn)波長(cháng)更小，從而精度更高。二是無(wú)掩膜，直接操縱X射線(xiàn)進(jìn)行光刻，不需要提前制作掩膜。不過(guò)俄羅斯目前并沒(méi)有制造出成品芯片，也沒(méi)有突破EUV光刻機的極限，還只是一個(gè)理論方向。納米壓印——把集成電路的線(xiàn)路圖設計出來(lái)刻在納米板上，壓印在硅片上。優(yōu)點(diǎn)是效率高，能耗比較低。眾所周知，一臺EUV光刻機一年耗電量可達到1000萬(wàn)千瓦時(shí)。更重要的是，EUV光源能量轉換率為0.02%，另外的99.98%電能會(huì )變成熱量散發(fā)出去，需要大量的設備來(lái)降溫散熱。臺積電的數據顯示，2021年能源消耗量為191.9億度，約占臺灣的7.2%。而深圳有1800萬(wàn)深住人口，2021年居民用電量也僅為165.5億度左右，這就是說(shuō)臺積電的耗電量，可以讓深圳的居民用一年。去年十月份佳能公司宣布將在宇都宮地區新建工廠(chǎng)，擴大其半導體光刻設備產(chǎn)能。該工廠(chǎng)除了生產(chǎn)其現有的光刻機系列產(chǎn)品，還將生產(chǎn)納米壓印光刻設備。日本研究者也已經(jīng)演示了10納米分辨率的納米壓印技術(shù)，據估計如使用納米壓印制造先進(jìn)制程芯片，成本將比現有EUV光刻機降低40%，能耗減少90%，有望成為EUV光刻的替代工藝。佳能布局納米壓印技術(shù)若是成功生產(chǎn)出光科技，或將打破ASML的壟斷地位，拆解ASML和臺積電的聯(lián)盟關(guān)系，給其他廠(chǎng)商更多發(fā)展機會(huì )，市場(chǎng)競爭或更加多元化和良性。中國廠(chǎng)商們也在努力搞研發(fā)，希望能夠成為突破EUV技術(shù)極限中的一員，畢竟中國已經(jīng)被光刻機卡住太久的脖子了，急需突破。
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