上海微电子光刻机在全球属于什么水平?
来源:一口Linux 发布时间:2023-03-04 分享至微信

ASML、佳能、尼康、上海微电子,这四家光刻机企业占据了全球95%以上的份额,但这4家光刻机企业的水平差距也是非常大。ASML是唯一一个进入超高端光刻机领域的企业,它能够生产所有产品线所需要的光刻机。


上海微电子IC前道制造光刻机能实现90nm芯片量产,目前在攻克28nm光刻机。也别小看了90nm的工艺制程,WiFi芯片、LCD驱动芯片、电源管理芯片、射频芯片、各种数模混合电路等等都是90nm光刻机制造。


假如上海微电子在ASML当初的环境下,可能已经可以做到和ASML比肩了。因为ASML的光刻机有90%以上物件出自其他供应商,比如美国的光栅、德国的镜头、瑞典的轴承、法国的阀件等等。ASML仅仅把握着高度光刻机的核心技术曝光。


《瓦纳森协议》规定28nm以下光刻机关键装备向我国禁运,这对于国内光刻机领域、芯片领域的企业来说一切都没有全球一体化的捷径可走,每完成一次微小的蜕变都需要踩下一个深刻的脚印。在这样的大环境下,上海微电子光刻机弯道超车、换道超车的可能性很小。光刻机市场也并没有想象中那么大,只要稍微技术落后一点点,市场份额就会被竞争对手占据,如此就没有稳定的资金回流,也没有太多的研发经费了。

造高端光刻机这件事要认清现实

既然造高端光刻机这件事这么难,国际形势又那么恶劣,广大网友们更不应该在获得一点小道消息时就吹上天,说“弯道超车”、“换道超车”之类的话,这跟印度三哥吹牛皮又有啥区别,也不应该将造光刻机这件事贬入地,历史告诉我们再难也总会过去,也总会守得拨云见日。不吹上天,不贬入地,等待我国光刻机领域产业链、技术、人才的完善。



光刻机是制造芯片的核心装备,制造难度极大,尤其是步进投影和扫描投影这两类高端投影式光刻机,更是被誉为世界上最精密的仪器,售价高至1.2亿美金,比某些先进战机的售价还要高。

目前高端光刻机制造领域,全球只有少数几家公司能掌握,那就是荷兰的ASML,日本的尼康和佳能。

不过中低端领域,位于上海的上海微电(SMEE)也能触及,而且全球光刻机市场以中低端产品为主,市场前景还是非常广阔的。

早期国产光刻机的研发

到了2007年,上海微电600系列光刻机问世,型号主要包括SSA600/20、SSC600/10和SSB600/10三款,可满足90nm-280nm关键层和非关键层的光刻工艺。

600系列的推出距今也有15年的时间了,那么他在当时处于什么水平呢?这大概相当于2004年英特尔最新款奔腾4处理器,在当时来说,相对较为先进,但两年后的2006年,ASML就首度推出了EUV光刻机的原型、2010年样机NXE3100面世、2015年实现少量量产,将光刻机的先进程度推向了一个新的高度。

反观上海微电,自15年前推出最高工艺节点90nm的600系列之后,受限于技术、人才,以及禁售、禁技术输出扶持等各项复杂因素,继续突破遇到了极大的瓶颈。

直到今年七八月份,传出上海微电交付28nm光刻机,通过多次曝光技术可用于14nm芯片的制造并能保证良品率之后,才算是再次迎来了新突破。


从国产芯片90nm到28nm、14nm,能侧面印证我们在光刻机制造领域的进步,而三星和台积电等芯片厂商却朝着7nm、5nm、3nm在进发,这是否已经说明我们在光刻机制造领域已经远远落于人后了呢?

其实完全不用这么悲观,如果与ASML、尼康和佳能等顶级光刻机厂商对比,确实存在“代差”,但如果放眼全球,以上海微电为代表的中企,尚处在第三梯队。

若从制造技术上对全球各厂商排个名,大致是这样的顺序:

第一梯队,荷兰ASML遥遥领先

从2021年全球478台前道光刻机的出货数据来看,ASML的309台,占比是65%,剩余的35%几乎被日本的尼康和佳能全部占据着。

虽说三家头部企业已经实现了光刻机出口市场上的绝对垄断,但如果具体到EUV高端光刻机,ASML的市场份额近乎100%,这是尼康和佳能也无法企及的。即便是DUV光刻机,精度更高的ArFi、ArF Dry也是ASML说了算,市场份额占比分别是96%和88%。

由此不难看出,在高端光刻机领域,ASML出于独一档的存在,全球其他厂商尚没有能力撼动其地位。


第二梯队,尼康和佳能

在第二梯队上,尼康和佳能的地位,其他厂商又无法撼动,两者牢牢占据着全球剩余近35%的市场份额。

不过,纵然市场份额较大,但出口的光刻机基本上以低端光刻机为主,比如2020年和2021年,ASML分别出口了31台和42台EUV光刻机,而尼康和佳能的出口量则为0。

再比如按照2021年的数据,DUV中精度更高的ArFi光刻机,尼康出口了4台、佳能是0台,而ASML则是81台;ArF Dry更甚,尼康出口了3台、佳能是0台,ASML是22台。

只有在低端市场,尼康和佳能才有一定的市场份额,比如KrF光刻机,佳能出口了38台;i-line光刻机,佳能出口了102条,多于ASML的33台。

无疑,尼康和佳能两家日企在光刻机市场的主要优势集中在低端领域,尚能与ASML掰掰手腕。


第三梯队,上海微电

具体说一下上海微电吧,其实在去年全球总共478台前道光刻机的出货量中,光刻机类别主要有5种,分别是EUV、ArFi、ArF Dry、KrF和i-line,能到达的最短制程分别对应7nm以下、45-7nm、65nm、180nm和0.35um,其中1um=1000nm,也就是最低端的i-line对应的是350nm。

上文说到,上海微电的600系列,最高工艺能达到180nm,也就是说理论上,在5中主要类别的光刻机市场上,按道理来讲,上海微电应该在KrF和i-line上有一席之地。

然而现实却很残酷,实际上上文也提到了,ASML、尼康、佳能三者的总份额近乎100%,几乎没有上海微电600系列的份额。

所以上海微电究竟在国际上处于一个什么样的水平,大家应该有一个较为直接和清醒的认识。

上海微电SMEE

综上来说,上海微电纵然在国内光刻机市场占据着80%的份额,但倘若放眼全球,其竞争力水平尚不能与ASML甚至佳能、尼康相提并论,600这一成熟系列距研发成果至今,已经有15年的时间了,在国际上的竞争力稍显不足。

客观求是的讲,我们在光刻机领域的进步是明显的、看得见的,但也绝不能过分的“捧杀”,这对技术进一步改良和进步一点好处也没有。相对落后并不可怕,怕的是取得一点成绩就沾沾自喜,我们还是应该有一个较为准确的定位和清醒认识的,既不捧上天,也不贬入地。

作者:汇聚魔杖




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