企业观察报只有世界前三才有活路。中国第几?,芯片行业

全球抗疫风波未平 , 美国对华为的打压风波又起 。
2020年5月15日 , 华为被美国列入“实体清单”一周年前夕 , 美国对华为的限制措施再次升级 , 要求采用美国技术和设备生产芯片的企业 , 必先经过美国批准才能出售给华为 。
华为表示 , 一旦美国新规落地 , 将冲击华为全球170多个国家客户、数千亿美元的网络扩容、维护 , 并影响30多亿人口的信息通讯 。
华为“禁售”的升级 , 也再次将中国“芯片”受制于人的尴尬局面推至舆论的风口浪尖 。 “中国芯痛”“中国为何造不出强大芯片”的质疑此起彼伏 。
当年草棚泥墙、吃糠咽菜 , 还能造出原子弹 , 为什么当今富饶的中国 , 造不出好芯片?卡脖子工程究竟在什么环节?对此 , 《企业观察报》采访人员进行了深入了解 。
企业观察报只有世界前三才有活路。中国第几?,芯片行业
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-THEFIRST-
二十年的差距
“芯片”属于半导体产业 , 也被称为微芯片 , 是集成电路的载体 , 是将设计好的集成电路 , 镶嵌在半导体材料的硅片上 , 亦被称为电子信息产业的基石 。 除手机外 , “芯片”还广泛应用于人工智能、军工、航天等领域 , 已成为保障国家安全和国防建设的战略性核心技术 。
中国电子科技集团总经理、党委副书记吴曼青 , 曾在公开场合表示:“没有高端的集成电路制造装备 , 就没有中国集成电路的未来 。 ”
这句话可谓一语道破“中国芯”受制于人的症结所在 , 就是中国没有高端的芯片制造装备 。
芯片的诞生复杂而漫长 。 简单来分 , 芯片的制造过程需要三大阶段 , 从材料准备阶段 , 即提炼制作高纯硅的单晶片 , 到制造前端芯片构建 , 再到后端的封装测试 。 整个芯片制造涉及50个行业 , 经历上千道工序 , 需要近千台设备完成 。
芯片制造的核心工艺涉及七大类生产设备 , 从光刻机、刻蚀机、离子注入机 , 到薄膜沉积设备、化学机械抛光机、清洗机 , 及用于后封装的引线键合机 。 每道工序设备背后 , 都有一系列族谱与工艺需要突破 。 而这些装备的核心技术 , 几乎掌握在美国为主的发达国家手中 。
以在发丝上“绣花”的光刻机为例 。 作为芯片制造过程中“定义图形”最重要的设备 , 就像一台精密复杂的特殊照相机 , 一闪之间 , 母版上复杂的电路设计图形转化为硅片上细微繁密的沟壑纹理 。 其运动精准程度的误差 , 不得超过一根头发丝的千分之一 。
光刻机的主要难点聚焦在准分子光源、光学系统和超精密运动高速工作台 。 上万个零部件 , 在电脑程序的控制下 , 进行复杂协调的联动 , 直接决定芯片的制程水平和性能水平 。
最先进的光刻机 , 非荷兰的ASML莫属 。
目前 , 全球45nm(纳米)以下制程的高端光刻机70%以上的市场被该公司垄断 。 ASML更先进的EUV光刻机 , 使芯片的7nm线宽制程得以实现 , 每台售价1.2亿美元 , 相当于一架波音737 。
半导体芯片尖端强大与否 , 是以纳米(nm)分级的 。 从90nm、45nm、28nm到14nm、7nm、5nm , 数字越小代表的科技含量越是前沿与尖端 。
相比之下 , 被称为中国光刻机领航者的上海微电子装备有限公司 , 在国内中低端市场拥有很高占有率 。 已经实现90nm制程 。 最先进的28nm光刻机还在研发制造中 , 与ASML技术有着近20年的差距 。
目前 , 全球光刻机出货量99%集中在ASML、尼康和佳能 , 最先进的7nmEUV光刻机 , 则被ASML垄断 。
“即便如此 , 对于国内光刻机制造领域而言 , 已经跨出很大一步 。 ”中国科学院微电子研究所研究员接受《企业观察报》采访人员采访时如是表示 。
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-THESECOND-
“围剿”之痛
中国为什么造不出前沿的、尖端的光刻机?
事实上 , 中国曾在光刻机上仅随美国之后 , 并有与西方发达国家齐头并进的可能 。
1999年1月 , 中国电科装备研发的BG-102型分步投影光刻机项目 , 属“八五”国家重点科技攻关项目 , 是用于分辨率0.8-1微米的超大规模集成电路研究、生产的关键工艺设备 , 经国家信息产业部鉴定 , 性能达到国外20世纪90年代初期水平 。
但由于当时的产业环境和政策影响 , 中国10年的研发投入总额 , 赶不上美国1年的投入(200多亿美元) , 这在很大程度上直接导致中国在光刻机等集成电路制造装备领域的研发停滞和搁浅 。
此外 , 恶劣的国际环境 , 则直接扼杀了中国集成电路制造高端装备发展的可能 。
1996年 , 包括美国、澳大利亚、法国、荷兰在内的西方33个国家 , 签订实施的《瓦森纳协定》(《关于常规武器和两用物品及技术出口控制的瓦森纳协定》) , 成为目前对中国高科技出口管制的主要“指导性文件” 。
历经多次修改 , 《瓦森纳协定》现有42个成员国 , 包括军品、核材料、电子器件、电信与信息安全、传感与激光、导航与航空电子仪器、船舶与海事设备等9大类设备、商品 , 对中国实施出口管制 。 例如荷兰的ASML , 若想出口给中国芯片企业7nmEUV光刻机 , 需要经过美国同意才可 。
受此影响 , 中国企业想在国际上采购高端集成电路制造装备 , 已成为奢妄 。


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