有人在看原子弹发展历史纪录片时,曾经发出过感叹,如果科学家们有一台如今的智能手机,在计算相关公式的时候,都不会那么艰难了。
(资料图)
是的,世界科技飞速发展,数十年前设计原子弹的计算机,其运算能力也远远比不上如今普通的智能手机,而究其根本,是因为芯片产业翻天覆地的变化。
现在,世界上最好的光刻机,已经能够制备5纳米级别的芯片,但是,以美国为首的西方欧美列强,不愿意看到中国的和平崛起,在尖端光刻机对中国实施了全面禁售。
奋起追赶的中国光刻机,经过数年的努力,已经在中低端领域站住了脚。
这个情况表明,虽然我们距离尖端光刻机还有一段距离,但已经有能力依靠自己的市场和技术持续发展,甚至可以消灭掉光刻机全球第一的企业。
光刻机在半导体产业发展中具有着极为重要的核心地位
很多现代人都有着症状程度不一的手机综合征,离开了手机就会陷入焦躁不安的状态,许多人更无法想象,如果没有了手机、电脑、汽车、冰箱、洗衣机等电子产品,生活会变得如何,而且,现代化工农业生产、甚至服务行业,也都普遍进入了电子时代,所以,如果没有了半导体行业,那么,整个社会的情况都会一落千丈。
随着人们对电子产品的需求量不断增长,半导体制造业也在不断发展壮大,光刻技术作为半导体制造的关键技术之一,在半导体制造行业中扮演着重要的角色。
光刻技术从出现到今天,有着许多不同方向、不同模式的技术方案,包括腐蚀、复印等不同的工艺方向,还有着光学光刻、电子束光刻、软光刻、直接成像等方法,而根据曝光方式的不同,还可以分为传统的接触式光刻、非接触式光刻等等。
所以说,光刻技术的发展方向很多,只是有的方向被材料等问题所制约,其实未来各个方向都有一定的技术突破概率。
例如,现在比较主流的,是阿斯麦(ASML)公司曾经领先世界的绝活沉浸式光刻技术,在突破制造65 纳米芯片技术之前,并没有受到重视。
但是,在65 纳米芯片受阻之后,浸入式技术一举突破了技术桎梏,成为主流光刻机技术,直到EUV技术的出现。
由于美国对中国无理禁运芯片的缘故,使得芯片、光刻机等科技名词在大众中广泛传播,即使是外行人也能说道二三,对于光刻技术中绝对的核心设备的光刻机,大家是又爱又恨。
爱的是光刻机制造的芯片的确在改变人类生活,恨的是我们无法制造出世界顶尖的光刻机。
大众口中谈论的光刻机,正式的名称是光刻对准曝光机或者掩膜对准曝光机。
简单来说,就是通过类似于照片曝光转印的技术,将极其细微的图案从掩膜版上印制到硅晶片上,这一步是芯片生产的核心关键,特别是高端芯片的工业制备,光刻机暂时是人类能找到最好的方案。
所以,光刻机就成为芯片生产中不可缺少的设备。
在小小的高端芯片的硅晶片上印制图案是非常困难的,组成图案的线条都是以nm为单位,而且还非常复杂。
对于现代的工业制造工具来说,任何刀具都已经无法完成如此精细的工作,所以,人们就发明了光刻机,通过曝光、显影、蚀刻等方法,达到nm级别的加工精度。
光刻机的工作标准要求这么高,自然这个机器本身也就不简单,现代高端的光刻机是人类工业水平的集中体现,不但设计思路极为复杂,制造水平也要求极高,在物理、化学、光学、电学、自动化检测和控制等方面,都是世界上的最高标准。
光刻机的原理和作用,对于普通人来说可能有点陌生,但对于行业人士来说,光刻机的原理是大家都很熟悉的,并不是什么严格保密的机密。
但是,世界上能够制造光刻机的国家和企业却寥寥无几,这是因为,光刻机真的就是“工业王冠上的宝石”,没有极强经济实力和技术实力的国家,根本就无法制造出符合技术标准的光刻机,甚至想都不敢想。
由于材料制约中国的光刻机企业很难复制阿斯麦的成功之路
在光刻机领域,数得上的企业也就是阿斯麦、尼康、佳能、上海微电子等四家,这四家企业占据了95%左右的市场,但赚取利润最丰厚也是对市场最重要的,还是阿斯麦公司。
在美国对中国实行光刻机封锁禁运的时候,就会频频提到阿斯麦公司,因为,虽然美国一直在标榜自己的科技领先于世界。
但在光刻机这个领域中,美国企业并没有什么出色的表现,现在全球光刻机市场,高端产品阿斯麦公司占据了100%的全部市场,次高端产品也有着90%左右的占有率,而这家阿斯麦公司是地地道道的荷兰企业。
阿斯麦公司并不是一个什么历史悠久、底蕴深厚的老牌企业,最早的时候,飞利浦公司光刻机部门不挣钱,所以福利待遇一减再减,惹得在部门内部工作的员工们很不高兴,大家纷纷讨论着既然公司不再重视光刻机部门了,不如不干了。
不过,大家是干光刻机这行的,肯定有着一定的感情和情怀,虽然因为福利待遇的问题感到不满,但是大部分人还不想离开光刻机行业,于是,大家就商量着出去独立干公司,自己给自己挣钱。
在员工的领头人与飞利浦公司进行了一番协商后,又拉进来一家小半导体公司,合股成立了一个不带任何飞利浦痕迹的新企业。
如此这般,脱胎于飞利浦公司光刻部门的阿斯麦公司成立了,具体时间是1984年。
刚开始的时候,阿斯麦公司干得并不好,在光刻机行业中的美国同行、日本同行,实力和技术都比阿斯麦公司强。
当时全世界的光刻机销量一年有数千台,但属于阿斯麦公司的只有不到40台,而且还是托老关系卖给飞利浦,利润极其微薄不说,靠面子求来的销量,不一定哪天就没了。
但是,由于阿斯麦公司是一帮离职员工支撑起来的,大家都憋着一股劲,所有人就靠着微薄的收入苦挨着,希望自己能够创新技术、赢得市场,阿斯麦公司这种干挺着努力,一直干了4、5年。
就在这个时候,他们突然得到了来自市场领头羊的帮助。
光刻机行业发展迅速、投入庞大,行业中技术暂时领先的美国GCA公司、日本佳能公司和尼康公司,都不约而同地调整了发展战略。
结果佳能公司为了追求利润比,自己不再继续创新研发,而美国GCA公司和日本尼康公司则点歪了科技树,选择G线光源路线,放弃了相对保守的I线光源路线,在迟迟无法拿出创新成果后,将技术领先优势让给了阿斯麦公司。
所以,在阿斯麦公司熬过了创业的艰难时光后,终于在1993年左右开始盈利。
同时,处于技术人员创业的思维,他们在盈利之后马上就进行了高额的研发投入,并且还在I线光源路线之后,又幸运地第二次选择对了湿式技术,两次关键性的技术路线正确,让阿斯麦公司节约了大量的研发成本,积累出足够的行业优势,逐渐成为行业中最好的企业。
阿斯麦公司的创业历程除了幸运之外并没有什么稀奇的,可中国企业想要复制阿斯麦公司的发展道路却非常困难,这是因为阿斯麦几乎将所有的尖端部件都分发了出去。
例如,德国蔡司的镜头、美国cymer的光源,阿斯麦本身只是进行标准控制、技术研发和光刻机整合,这就使得阿斯麦自身的成本很低,而产品的相应标准很高。
高端光刻机桂冠落在阿斯麦公司身上,首先是因为阿斯麦注重研发,其次是因为阿斯麦能够不受约束地整合全世界最好的产品部件,最后是因为阿斯麦连续幸运地做对了选择,这才使得阿斯麦公司成为世界上最好的光刻机企业。
在欧美国家的严密封锁下,中国的光刻机企业无法采购到世界最好的产品,而在高精尖的光刻机行业中,差一点就是差很远。
用次一级部件制造出的光刻机,与最高端光刻机的差距有天地之大,所以,中国的光刻机行业很难复制阿斯麦公司的成功之路。
虽暂时无法研发顶尖的光刻机,但我们在市场中大有可为
光刻机是顶尖的工业技术结晶,但并不是所有的光刻机都必须是最先进、最精密的,在中低端的光刻机市场中,中国企业已经凭借着刻苦与努力,逐渐的占据了比较有利的位置,这也是为什么欧美国家在中低端光刻机方面,不限制中国企业发展的原因。
所有,只有自己有、才是真的有。
现在,光刻机中低端产品市场中,中国企业的产品已经占据了80%以上的销量,这个数字还在逐年提高,而且,光刻机的创新研发也在紧锣密鼓地紧张进行中,也许不久的将来就会传出令国人振奋的好消息。
同时,由于中国经济腾飞的因素,中国国内市场现在是全球最大的芯片销售市场,每年的销售量在世界半导体市场占比超过1/3,销售1925亿美元,而且还在以每年接近30%的速度迅猛提升。
这就使得中国的光刻机行业有了自己的基本盘,能够在市场方面保证企业的生存和发展。
纵观世界科技发展进步的历史,有许多行业领先企业被新兴市场干掉的例子,曾经集合了工业顶尖技术、担当国家实力象征的战列舰,没有因为大炮口径、战舰装甲、新式火药等技术分出高下,而是由于小小飞机的兴起,最后落得彻底无用、暗淡退世。
在手机行业中,曾经独持牛耳的诺基亚也是如此,功能机时代的诺基亚在手机行业里销售占比接近73%。
在智能机出现之前,很少有人会相信如日中天的诺基亚会一夜之间销声匿迹,但是在苹果手机出现后,通话质量、待机时间等原来被市场追捧的热点技术,再也没有了从前的关注度,大众的目光落在了系统、游戏、智能等方面。
新技术、新材料、新模式,会带来不同的新需求,在拥有市场不败的基础后,中国光刻机企业虽然无法复制阿斯麦公司崛起并独霸市场的道路,但完全可以复刻阿斯麦重视研发、注重成本等发展思路。
在某种程度上,突破国际技术封锁,并压制阿斯麦公司的发展速度,甚至改写光刻机领域阿斯麦一极独大的局面。
例如,在光刻机技术发展方向的方面,可以谨慎地展开对EUVA等技术的研发,就有可能在该领域的未来,发展出具有至关重要作用的新成果。
在紧追不放的情况下,通过市场销售占比,慢慢地缩小中国光刻机企业与阿斯麦公司的差距,并且在技术、市场等方面发生变化时,迅速完成弯道超车。
随着社会中智能化产品的广泛普及,芯片产品的需求不断增长,半导体制造业的发展也越来越重要,在这个涉及现在与未来的尖端行业中,光刻机属于其中绕不过去的核心设备。
所以,在美国执意要将世界撕裂成对抗阵营的时候,中国就不能没有属于自己的光刻机产业。
同时,光刻技术作为半导体制造业中重要的工艺之一,其发展历程和技术进步对整个行业都具有重要的影响。
在光刻技术中有传统接触式光刻机、非接触式光刻机、双面对准光刻机等等,在科技不停更新迭代、新技术层出不穷的今天,也许会出现更加创新、更加优秀的光刻技术。
那时,就像智能手机面世一样,整个技术发展方向都有可能被更改。
所以,就像电子支付取代现金、大数据外卖压制方便面、苹果手机胜过诺基亚手机等情况一样,技术和产品的存在价值还是在于市场,在中国光刻机产业拥有着自己基本盘的时候,我们就已经立于不败之地,只要我们毫不松懈地紧紧追赶,细心复刻ASML的发家过程,市场就会迫使对方像曾经领先的日本企业那样,做出错误选择、露出致命破绽。
在数十年前,当美国挥舞着核武器大棒恐吓全球的时候,中国与核武器之间的距离,要远远大于现在与尖端光刻机之间的距离。
因为,那个时候我们是一穷二白没有基础地进行奋斗和追赶,而现在中国已经在中低端光刻机领域取得了一定的成绩,向上攀登时不是没有一点基础可以支撑,所以,中国光刻机产业必将会突破封锁、迎来光明。
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