中美围绕EUV光刻机的博弈和斗争,在2018年就已经开始:
2018年5月,中芯国际向ASML下单一台价值1.2亿美元的EUV光刻机,预计2019年底交付,2020年进行安装。
几乎同时,特朗普政府向荷兰政府发出威胁,不得向中国交付这台EUV光刻机,否则美国政府将断供该光刻机上的美国部件,并在2019年明确向荷方表态:“好的盟友不会向中国出售这类设备”。
2019年11月,ASML宣布,荷兰政府不再续签相关出口许可,向中芯国际出售EUV光刻机的计划正式终止。
极紫外光刻机(EUV)被誉为“现代工业皇冠上的明珠”,其工艺逼近物理学、材料学及精密制造的极限,是芯片工艺向7nm以下发展必不可少的工具。
换句话说,要制造最先进制程的芯片,就必须使用EUV光刻机。
目前全世界只有荷兰阿斯麦(ASML)一家企业能够生产这颗“皇冠上的明珠”。
截止目前,台湾台积电已经拥有50台EUV光刻机,依靠这些光刻机,台积电和三星几乎垄断全球10nm以下芯片的代工生产。
相比之下,因为美国的阻击,目前中国大陆拥有的EUV光刻机数量为:零。
这意味着,中国大陆的芯片厂商无法突破芯片10nm制程。
而早在2017年,国产旗舰手机的芯片制程就已经来到10nm。
到2021年,各品牌的旗舰手机芯片制程已经普遍使用5nm技术。
也就是说,中国大陆无法自产电子产品所需要的先进制程芯片。
这对中国大陆的半导体芯片制造产业,无疑是一个巨大的压制和打击。
美国先是“对华芯片断供”,同时“禁止中国获得EUV光刻机”,双管齐下,使中国即难以进口先进制程芯片,又无法自产先进制程芯片。
在美国的压制下,中国半导体产业、电子科技产业都陷入“无芯可用”的困局。
21世纪是信息技术革命的时代,芯片是数字世界的基石。
硅谷干脆将芯片比喻为“21世纪的石油”。
芯片对于国家发展战略的重要性不言而喻。
在中美科技冷战愈演愈烈的大背景下,中国想要在芯片产业突围似乎只剩下唯一的选择:实现EUV光刻机的自主研发。
那么中国能否实现自主研发,打破美国的封锁?
美国在“EUV光刻机”这里憋了大招
美国对中国的科技防范,从二战结束就已经开始。
1949年,美国提议成立巴黎统筹委员会组织,限制西方世界向社会主义国家出口高新技术和战略物资。
1994年,随着冷战结束,巴统组织解散,随之到来的是一条更加严格的协定。
1996年,以美国为首的33个国家签署《瓦森纳协定》。
按照这一协定,西方对中国出口高新技术以N-2原则审批,也就是保证中国的技术至少比西方晚两代。
1997年,就在《瓦森纳协定》签署的第二年,美国能源部和英特尔牵头成立“EUV LLC联盟”。
联盟的成员还有:美国能源部下属三大国家级实验室;摩托罗拉;AMD;IBM……
换句话说,这一联盟汇聚了西方世界电子半导体、光学、物镜等科技领域的精华。
它们聚首的目的只有一个:举发达国家之力,完成EUV光刻机的研发。
还是要说回EUV光刻机是“现代工业皇冠上的明珠”,哪怕强大如美国,想要以一己之力自主突破这项技术,也是痴人说梦。
美国攒起的联盟还差一家光刻机企业,于是英特尔物色了日本的尼康和荷兰的ASML。
众所周知的是,日本半导体产业在80年代一度强大到可以吊打美国,逼得美国对日本发动全面贸易战才将日本的半导体产业打下去。
历史总是在轮回。
当然这是另一个故事。
所以美国对日本存有戒心,就放弃尼康,选择了更可能改造为“美利坚的好同志”的荷兰和它的企业ASML。
ASML加入EUV LLC联盟之初就向美国递交投名状:同意在美国建立一所工厂和一个研发中心,以此满足所有美国本土的产能需求。另外,保证55%的零部件均从美国供应商处采购,并接受定期审查。
所以,ASML虽然是一家荷兰企业,但其崛起背后是一场地地道道的美国式成功。
美国作为幕后大佬,对ASML和EUV光刻机技术专利有着主导权。
再加上《瓦森纳协议》的“师出有名”,所以美国在“EUV光刻机”这里憋出一个大招,能够完全实现“EUV光刻机”的“对华封锁”。
2015年,英特尔、三星、台积电购入ASML出产的10nm制程EUV光刻机,领先进入10nm时代。
而反观中芯国际历尽艰辛,只能买到ASML在2010年生产的32nm光刻机,整整落后了5年。
5年的时间对于半导体产业来说,已经足够更新换代三次。
按照公开披露的数据,2014年华为的研发经费是65亿美元,是台积电的三倍以上。
按照中国半导体行业业内的共识,如果中国大陆能像台湾省、韩国一样购进最先进的EUV光刻机,中国大陆能够在短时间内追平世界顶尖的半导体制造水平。
但是面对美国憋出的封锁大招,这已经是一个不现实的幻想。
那么美国需要举发达之力,乃至不惜去荷兰找光刻机公司才能完成EUV光刻机的研发,中国能够完成这“皇冠上的明珠”的自主研发吗?
路漫漫其修远兮
中国自主研发EUV光刻机的困难在于:
这是一个涉及10万多个零部件的巨大系统,西方以美国牵头,带领西方相关科技领域的顶尖企业经过十多年协作攻关,才得以建立完整的技术产业链,完成研发。
哪怕发展到今日,ASML生产的EUV光刻机依然依赖全世界的产业链支持,其核心部件中激光器来自德国,光罩来自日本,反射镜来自荷兰,控制器来自美国……
反观中国,在决定自主研发EUV光刻机之前在相关核心技术链条上几乎是一片空白。
同时,面临《瓦森纳协定》等封锁,中国几乎没法从西方买到任何相关设备和技术。
甚至《瓦森纳协定》还限制华裔工程师进入欧美知名半导体公司的核心部门,防止技术泄密。
中国这是准备再次以一己之力单挑西方。
之所以说“再次”,是因为中国已经干过类似的事情。
2004年,欧盟坑了中国20亿美元,然后以安全问题为由把中国从伽利略系统的合作项目中踢出去,逼得中国下定决心进行全球定位系统自主研发。
2020年7月30日,北斗三号系统正式开通。
用了16年。
1998年,中国从乌克兰买下瓦良格号的航空母舰空壳。
2012年,辽宁舰交付中国海军。
用了14年。
这两个例子之所以具有参考价值,因为它们与EUV光刻机非常类似。
同样是超级巨大的系统,中国在决定自主研发之前在相关核心技术链条上同样是一片空白,并且同样无法从西方买到任何核心设备和技术。
还有一个关键的相似之处:全球定位系统和航空母舰这两项技术都已经陷入长时间的停滞,长期没有革命性的进步。
EUV光刻机也一样,因为目前芯片制程已经实现5nm量产,再接下来是3nm,再然后呢?
这已经逼近物理极限,意味着EUV光刻机这项技术很难再出现革命性的进步。
因此,中国有追赶的时间。
16年、14年,这两个时间具有很大的参考价值。
这与ASML的总裁皮特·韦尼克的说法不谋而合。
ASML总裁说:“出口管制将加快中国自主研发,15年时间里他们将做出所有的东西”、“中国完全自主掌控供应链之后,欧洲供应商将彻底失去市场”。
因此,根据目前靠谱的推测,大约15年,中国将做出自己的EUV光刻机。
值得做出严肃的纠正的是,ASML总裁的这段话近来被多方引用,但在一些引用之中,“15年”这个时间被缩短为“3年”。
如果15年后中国真的能够突破光刻机领域的封锁,这已经是一个称得上“前无古人”的成就。
如果还罔顾规律、夸大其词,用不符合客观规律的言辞来自我狂欢,最终伤害的就是老老实实做事,踏踏实实研究的一线科研工作者。
根据公开的消息报道,在EUV光刻机的自主研发上,华为、中芯国际、科益虹源、国望光学等企业都已经在路上,他们已经开始着手建立相关技术产业链。
路漫漫其修远兮。这条路,艰难,但不得不走。