为何难以逆向复制ASML光刻机?有这4大因素掣肘

2020-02-05 11:58:08 6点赞 4收藏 0评论

创作立场声明:Tony哥的PC日常

逆向工程碰门槛,光刻机比原子弹还难造?

众所周知,中国本土芯片厂商在引进最新的7nm等级先进光刻机时,不算一帆风顺。在之前的多篇文章中,不少读者在评论区表示:既然核武、航母、基建重工领域,中国可以通过引进+逆向开发模式打破众多技术壁垒,为什么不能把ASML的光刻机“复刻”出来?



光刻机是否比原子弹还难造?光刻机是否比原子弹还难造?

对于上述问题,本文不会过多从光刻机的各部零件、核心结构以及产品供应链这些繁复、细节角度去讨论,咱们只谈核心问题:为什么中国难以对ASML光刻机进行逆向开发。

禁锢一:光刻机合同约束

逆向开发第一步,得先把设备买回来。

1、商业合同约束:荷兰ASML是全球唯一一家生产应对7nm+先进制程光刻机的企业。中国企业作为其重要客户,在设备采购方面需要面临相当繁琐的交易合同洽谈甚至综合审查。

2、政策协议约束:在获得ASML公司在企业层面的合作确认之后,还要经过荷兰政府的进出口相关政策、法规约束。荷兰政府对此设置了超出了国际间一般商品采购审核标准,在极端情况下(如2019年末的7nm光刻机供应问题)会受ASML公司核心股东所在国政府的超前干涉


为何难以逆向复制ASML光刻机?有这4大因素掣肘

3、技术和知识产权约束:简而言之,中国企业想要购买光刻机这一大国重器(也是地表最强印钞机),需要保证不得侵犯、破坏、影响ASML相关产品、知识产权的合法权益。逆向开发则是绝对被禁止的(你都学会了,我以后赚谁的钱去?)。



特殊历史时期带来的重大机遇,可遇不可求特殊历史时期带来的重大机遇,可遇不可求

在这一点上,中国很难像冷战结束后“全资收购乌克兰”一样,将前苏联20世纪顶级军事科研技术(甚至生产线、生产材料、专家、专家亲属)一股脑全买回来在国内安家落户。这一点也是目前最难攻克的问题~ 荷兰不傻,美国不让,中国亦不便... ...。

因此,合同及法规约束是ASML光刻机的“软件防护”措施。

禁锢二:光刻机设备暗门及密保设置

逆向开发第二步,把设备拆开。

关于这一点就非常容易理解了,我们直接引用ASML首席执行官彼得·温尼克的话即可:

“ASML的EUV光刻机结构非常复杂,不存在被复制的可能性。我们所有的光刻机都装有(一系列)传感器,任何异常的非法操作都将被检测并立即发出警告,(我们也会第一时间获悉)。”



ASML CEO:彼得.温尼克(Peter Wennink)ASML CEO:彼得.温尼克(Peter Wennink)

这种类似先进武器、装备自毁装置的传感器设置,也是ASML为确保其光刻机全球独家垄断地位的“硬件装备”。

禁锢三:卖方市场的环境约束

机器买回来,拆开了,万一逆向开发失败怎么办?

相对于高铁技术、核能技术以及各类光机电产业而言,中国得以进行技术产品逆向开发的基础,就是“采购源”的可替代性。日本的高铁技术不行咱们可以上德国的,美国的核能技术不卖我们可以和法国谈。


为何难以逆向复制ASML光刻机?有这4大因素掣肘

然而,在AMSL光刻机的问题上,我们处于严重的卖方市场环境——即产品供应方处于绝对垄断且独家供应的角色。一旦我方决定突破上述禁锢一、二的约束,强行展开逆向开发,接踵而来的必将是ASML方彻底断供外加跨国诉讼、巨额违约赔偿。

如无意外的话,ASML的核心股东所在国(如美韩等国)政府也会参一脚,在相关领域的产品、技术、知识产权交易、转让问题上痛下死手。


这道坎的意义,近乎于“开战信号”。结合目前我国在自主光刻机领域的研发进程来看,至少在短期(5年左右)内难以轻松逾越。这道坎的意义,近乎于“开战信号”。结合目前我国在自主光刻机领域的研发进程来看,至少在短期(5年左右)内难以轻松逾越。

禁锢四:供应链约束

机器买回来、拆开了、逆向开发成功,然后呢?

且不谈一台先进级光刻机所需的数以万计的核心零部件、技术难题、产业链国有化程度等问题,我们只谈光刻机核心构件之一——物镜系统。全球仅有德国的卡尔蔡司(Carl Zeiss)一家公司能够为它生产、供应光学镜头系统。


很多读者会问,光刻机就算了,造光学镜头还会比原子弹还难?很多读者会问,光刻机就算了,造光学镜头还会比原子弹还难?


答案其实很简单,举个眼前的例子吧:

日本索尼花巨资注入卡尔蔡司,为其光学影像部门研发、制造优秀的摄影、摄像镜头产品。然而,所有打着“Sony”标志的Zeiss镜头(以及其他摄影)产品,基本都是产自“索尼蔡司镜头”的亚洲工厂。而真正意义上的德国卡尔蔡司原厂镜头,产地依然源自欧洲。更进一步说,蔡司制造高素质镜头玻璃、镀膜的原材料,依德国法律规定完全禁止出境。


因此,作为民用消费级的摄影镜头即被如此铜墙铁壁般“保护”起来,可想而知作为光刻机物镜系统的光学镜头,又是何等保密级别的存在。因此,作为民用消费级的摄影镜头即被如此铜墙铁壁般“保护”起来,可想而知作为光刻机物镜系统的光学镜头,又是何等保密级别的存在。

至于我国能否生产出媲美卡尔蔡司的光学镜头,这一点我想摄影圈的朋友们早已知晓答案。我国在先进光学镜头及自动对焦方面的技术积累,目前还是暂且不够的。

物镜系统只是光刻机三核心之一,其他各类处于相关各国严格技术保密、专利禁止转让级别的产品、知识产权还有很多,这些都是对光刻机进行逆向开发所要面对的重重难题。

总结

本文写这么多,并非是为涨别人志气灭自己威风,说到底是希望更多爱国民众可以了解光刻机领域的现状,以及我国芯片产业目前所处的环境和角色。光刻机的国产化是历史必然,但现在仍是我国芯片行业所涉各产业链、各环节、各公司潜心学习、循序前行、经验积累的阶段。


为何难以逆向复制ASML光刻机?有这4大因素掣肘

我国目前已掌握12~14nm芯片的设计研发生产流程,目前国内也有至少三家(中芯、华虹、弘芯)具备14nm制程生产能力的先进晶圆厂,且12~14nm芯片目前仍属于“性能级”产品(参照Intel 2020年最新发布的Comet Lake系列酷睿处理器,仍使用14nm改良版制造工艺生产)。因此,我们当前面临的问题不仅是7nm光刻机何时供货,更重要的依然是14nm等级光刻机及对应产品的进一步扩容、增产、吃透。


为何难以逆向复制ASML光刻机?有这4大因素掣肘


国际竞争瞬息万变、永不停歇,在适当的时间节点迅速适应环境、调整自身角色和心态才是做有用功。先进光刻机的逆向开发,是否就是适合我国的最佳路线?这也并非是一条必须打破头走到底的单线思维,相信我们的科研力量、相信国家的政策扶持,只要付诸努力,必然有所收获。

附注说明:

  • 我国在5nm蚀刻机所获得的重大进展,不等于具备5nm芯片的生产能力;

  • 具备本土完全自主知识产权和产业链供给的国产光刻机,制造工艺为90nm;

  • 华为海思、中芯国际均具备芯片研发能力,但前者为Fabless企业,不具备芯片生产能力,而后者具备28nm、14nm等先进晶圆生产线;

  • 中国本土内最先进的光刻机,是海力士(韩国)无锡厂的7nmEUV级产品,并非我国所属;

  • ASML在2019年交付26台光刻机,2020年将交付35台,2021年预计为50台左右;

  • ASML先进级光刻机单台售价约1亿美元以上;

  • 荷兰希望和中国好好做生意;

  • 光刻机比原子弹、核航母还难造。


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