为什么全世界只有荷兰能够制造顶级的光刻机?

我们都知道,生产芯片离不开光刻机,目前世界上掌握最尖端光刻机技术的是荷兰的ASML 。其最先进的EUV(极紫外光)光刻机已经能够制造7nm以下制程的芯片,单台光刻机的售价超过一亿美元,想要拿到现货还必经经过美国商务部门的批准,中国完全自主生产的光刻机只有90nm制程,两者差距不是一般的大 。那么问题来了,就算我国制造不出最先进最尖端的光刻机,那么老牌的资本主义国家,比如美、英、日、韩、德等等,难道他们也不能生产吗?为什么独独只有荷兰能够制造顶级的光刻机呢?

为什么全世界只有荷兰能够制造顶级的光刻机?
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全世界只有荷兰能够制造顶级的光刻机,当然是有原因的 。1、ASML公司对上游整合全球供应链 。ASML并不是一家白手起家的公司,而是从著名电子制造商飞利浦独立出来的一个公司 。ASML的光刻机元器件中,光学组件是德国的,激光组件来自美国,芯片和软件来自英法,光刻胶以及化工原料来自日本,荷兰ASML干的事情其实就是总体设计和组装 。可以说,ASML是集全球顶级资源和技术为一体 。

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【为什么全世界只有荷兰能够制造顶级的光刻机?】2、荷兰ASML公司对下游提出创新的合作模式 。ASML规定,只有投资ASML,才能够获得优先供货权,要求客户先投资自己才能拿货 。通俗的讲,这个就相当于股份制一样,把ASML的利益与客户的利益紧紧捆绑,一荣俱荣,一损俱损 。这种合作模式让ASML得到了英特尔、三星、台积电、海力士等众多客户的大量资金支持 。
3、ASML公司对研发费用投入的不断提升 。新科技需要不断的资金投入支持, ASML每年将营业收入15%用于研发,2017年在光刻机投入研发费用高达约97亿人民币 。尼康和佳能虽然曾经在光刻机上实力强劲,但是后继高额研发费用却让这两家公司不得不选择放弃高端研发 。AMSL每年投入的研发费用,达到了整个欧洲的第二位,大笔的经费投入,意味着更多的人才聚集,所以AMSL就可以研发出精度更高的光刻技术,来取代原有的技术,然后进一步的收割市场 。

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4、ASML公司大量申请专利保护 。EUV光刻技术上,拥有世界第一专利申请量的是德国的蔡司公司,世界第二是阿斯麦,第三是韩国的海力士公司,而这两家公司都是ASML的合作伙伴,申请大量的专利保护形成很深的行业壁垒,后面的公司再想涉足光刻机高端研发就难上加难 。
5、ASML不断扩张收购新技术公司 。AMSL专注收购一些新技术,例如在2007年的时候,AMSL就收购了一家美国的公司,来帮助自己完善技术 。自己不断加大投入研发新技术,还不断收购新技术公司,让资本的力量更强大,ASML这一招真是高明 。

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目前,我国也会造光刻机,但制造的精度远远不如AMSL,可以这样说,在光刻机这个领域,AMSL目前没有对手 。国内相关企业应该充分利用国内资金和政策支持,不可过分依赖外国技术与资源,一些零件可以外包,甚至于可以暂时使用国外的零件,日后再寻求替代,不把复杂的光刻机的全部压力放在一家企业上,而是利用整个国家、甚至于全世界的资源 。
不忘初心,始终坚持自主研发和进口替代,坚持掌握核心技术,不放弃对自主研发和核心技术的不懈追求,我们的民族企业依然有很大希望,期待在不久的将来,我们也能造出属于自己的高端光刻机 。
其他网友观点荷兰国土面积4.15万平方公里,总人口才1740万,就这样的数据,却能造出中、美、俄、英、法、德等国都造不出的顶级光刻机,实在有些匪夷所思!
顶级光刻机难道比核武器研发还难?
答案是肯定的 。
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其实芯片提纯技术强国都已经掌握,晶圆(芯片的原型)也都造得七七八八,可怎么把线路“刻印”上去才是最关键的地方!
以下分为两部分,第一部分讲“芯片、光刻机知识”,第二部分讲“为什么全球只有荷兰的ASML能制造出顶级光刻机?”
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芯片到底是什么?集成电路大家都有所了解,芯片就是一块超高度集成的电路板,它是集成电路的载体,同时也是电子设备中最重要的组成部分,没有了芯片,电子设备将全面瘫痪,跟一块板砖并无区别 。
芯片类似于汽车的发动机、人类的大脑,就拿咱们电脑中的CPU来讲,其本质也是一块芯片 。
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芯片的内部全都是半导体材料,然而组成半导体材料的又都是超高纯度的“单晶硅”,但是自然界中并没有独立存在的“硅元素”(硅具备亲氧性),所以“硅”会跟氧气结合,通常以硅酸盐、氧化物的形式存在,比如岩石的主要成分为二氧化硅,当然沙子中也存在硅,甚至有人提议,为了解决全球沙漠化问题,把沙漠的沙子拿去提炼单晶硅 。
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言归正传,科学家需要将硅提纯到99.999999999%,你没看错,就是11个“9”,之后把如此高纯度的硅切割成晶圆,这就是芯片的载体基础 。
芯片就是把电路刻印在晶圆上,两者结合之后才叫芯片 。
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戈登·摩尔(美国英特尔公司的创始人之一)曾说过,每两年芯片上的晶体管数量都会翻一番,就拿英特尔酷睿I7上的芯片来讲,它的晶体管数量高达22.7亿个,又或者台积电的AI芯片WSE,它的晶体管数量高达1.2万亿个 。
通俗的讲,晶体管数量越多,集成度就越大,芯片运行速度就越快,那么为什么各国都要花重金研发芯片呢?
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芯片到底有多么重要?第一次工业革命,蒸气机代替手工,英国受益最大 。
第二次工业革命,电气化代替蒸气机,德国受益最大 。
第三次工业革命,电子计算机代替电气化,美国受益最大 。
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时代发展到了今天,各国都在争相进入第四次工业革命,虽然没有统一标准,但各国都认为关键点都在于AI人工智能、互联网等关键领域上,然而这些领域又离不开高端芯片,甚至说我们的生活,压根就离不开芯片 。
不然你思考下,电脑、手机、电视、冰箱、身份证、空调、监控等等,这些都离不开芯片,如果谁能走在芯片的最前端,谁就最有可能抢占先机,换言之,如果谁能摸透芯片,从而研发出一种让全球芯片失败的代码,这将是何等的恐怖 。
所以,芯片的重要性不言而喻,那么制造高端芯片就成了重中之重 。
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光刻机的工作原理制造芯片就等于咱们建造房子,晶圆就是地基,只有地基牢固,房子才不会塌 。
芯片设计人员会提前设计好完整的线路跟功能区,光刻机会通过2000~4500埃的紫外光作为信息载体,通过媒介转移到晶圆上 。
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整个过程属于“刻印”,其中包含表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、激光刻蚀等一系列工序,越是高端的芯片,线路图层就越多,就像咱们在PS中设计图片,有时候需要添加几百个图层一样 。
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刻印的技术越高,就越能制造出更高端的芯片,然而刻印技术又离不开光刻机 。
曾经有人说“就算把光刻机的所有图纸公开,你们也造不出来”,虽然这话听着不是滋味,但确实如此,这也就是为什么荷兰是全球唯一可以制造出顶尖光刻机的根源 。
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为什么荷兰是全球唯一可以制造出顶尖光刻机的国家?其实说荷兰有些不精准,应该说是ASML公司 。
1.出身名门,注重人才
ASML早先跟飞利浦合作,是一个专门负责研发光刻技术的部门,虽然后来独立出来,但ASML吸收了大量飞利浦现有的精密科学技术 。
而且ASML舍得花钱,公司将每年营收的15%都应用在研发上,除了研发,ASML有自己独特的管理模式 。
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很多公司科技人才的话语权不高,通常背后资本说什么,科技人才就做什么,虽然ASML背后资本相当雄厚,但他们十分看中科技人才,给予他们很大的话语权,甚至首席技术官在某些方面能跟首席执行官平起平坐 。
最先进的光刻机涉及数学、光学、流体力学、高分子物理与化学、表面物理与化学、精密仪器、机械、自动化、软件、图像识别领域等多项顶尖技术 。
有钱赚,不受气,科技型人才得益于ASML公司优良的管理环境,自然研发起来更加卖力 。
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2.大胆转型
20世纪90年代,全球具备顶尖光刻技术的公司主要有三家,分别是ASML、尼康、佳能,当时ASML是处于下风的,它之所以能反超乃至垄断顶尖光刻机领域,一方面是资本注入(稍后会讲),另一方面就是及时转型 。
那阶段,光刻技术走到了分叉口,佳能尼康继续走传统老路子,但ASML却突破瓶颈,大胆采用了浸润式光刻,事实证明,ASML最终“弯道超车”,佳能尼康在光刻领域最终不断落后 。
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3.独特的商业模式
刚说过,20世纪90年代ASML其实是被日本尼康佳能压着的,为了摆脱困局,ASML开始整合全球其他知名光刻机厂商 。
而且ASML有个很不寻常的规定,那就是哪国想要“优先供货权”,那就成为ASML的股东,就这样,全球大量知名半导体公司开始纷纷向ASML注入资金 。
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除了有钱之外,ASML轻松获取了全球各种顶尖技术,比如德国蔡司的镜头,美国的光源,此外还有海力士、三星、台积电等等都是ASML的股东 。
在整合了这么多资源的情况下,ASML超过尼康佳能就很轻松了,能够研发出全球顶尖光刻机,也在情理之中 。
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结语其实说白了荷兰的ASML是其他国家的共同选择,互联网时代大家都要用到芯片,而且越高端越好,一台光刻机10多万个零件,光靠一个国家或者几个国家,很难研发出高端芯片 。
20世纪90年代,三个光刻机顶尖公司,日本能占2个,客观的说,日本真的很厉害 。
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当时也就荷兰跟日本有能力搞出当下的高端光刻机,其他国家想要投资,只能2选1,毕竟靠本国,研发速度实在有些缓慢 。
再想想90年代这个特殊的时代背景,美国投资尼康佳能有点不现实,再加上日本的历史因素、地理位置,相比之下,荷兰的ASML就成了美国的投资首选,不仅是美国,欧洲国家也更加乐意选择荷兰 。
所以,荷兰ASML能制造出顶级光刻机,是全球选择的结果,大家都需要顶级芯片,那就共同投资一个项目,这下应该能理解了吧 。
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其他网友观点
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荷兰有个艾司摩尔,ASML,亦可音译为阿斯麦,总部位于艾恩德霍芬(Veldhoven),从不关注科技之人,可能根本不知道世上还有这么一个叫艾恩德霍芬的城市,荷兰才多大呀对吧,4.1万多平方公里,1700多万人,可是这个国家2017年的GDP高达9000多亿美元,人均48253美元,科技创新的投入位列世界第二,是老牌的帝国,今天典型的发达国家,没问题,人们可以不知道艾恩德霍芬城,但知艾司摩尔,世界最先进的光刻机技术,就操之它的手里,它是制造芯片的关键设备,艾司摩尔人说,无论走到哪,全球半导体的制程就在哪 。2002年中国上微(SMEE)成立,遣人去学习,他们说的话非常刺激,就是把全套的图纸给了你们,也做不出来 。如今一套最先进的7纳米EUV光刻机价格高达1亿美元,比一架波音737都贵,已稳控世界8成光刻机市场 。噫,人家如何做到的呢?
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神乎其神 。拥有科技人员6000一公司,90%的关键设备均自外来,有德国的光学技术设备和超精密机械,以及其它核心配件,有美国的计量设备和光源设备,ASML要做的精密控制 。钱自外来,主要的三家,英特尔、三星和台积电,利益共享 。不能说没有荷兰什么事,它做的工作也自不少,包括《瓦森纳协定》,必须严格遵照执行,2015年可以向中国出口65纳米以下的光刻机了,阿弥托佛 。德国米铱也成为中国上微的合作伙伴,有钱谁不赚 。今年初ASML也开启了向中国出口7纳米之路,为啥?留待下一个问题再说 。7纳米极紫外线光刻机,分为13个系统,3万个分件,作动时每一分都要精准,换言之,可以把误差分散到13个分系统中,德国的蔡司光学设备做得不准,美国Cymer光源不精,ASML顿时便会失去精神,所以ASML的责任仅仅在于,用好这些家伙什,使之更加精确,远没一些人吵吵得那么神乎 。
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上邪!如今光刻机国际市场,也算上微一个,它属于中国,说些高尖端光刻机的事,目前已经做得够好,但差距应在十年以上,要在分系统的一些关键设备仍依赖进口,比如德国的蔡司镜片,一块就要数万美元,只是以其镜片打底而已,打底的当然还要去打磨,2018属于中国的9纳米光刻机正式下线,成为实现超精密机械与测控技术领域尖端系统控制的国家之一,成本也只有艾司摩尔几分之一,所以现在要面向中国出口了呢,这正像当年索尼和松下不得不向中国插标卖首一样,你没技术就受到永远限制,上微的老总讲,图纸并非大关键,关键是每一分都要精准,这个却难 。2015年“十二五”科技成就展,中国的光刻机加工精度只有90纳米,却得以与大飞机、登月车并列,生产出的芯片也就是奔4的水准,而艾司摩尔这一技术当时却是十几个纳米 。但是我们并不害怕,三年以后取得的进步可以说是神一样,眼下要全面突破的正是7纳米光刻机技术 。读一读汉代这首乐府诗,大长我中华精神,我们是不信邪的,祖训如此 。
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长命无绝衰 。持之不懈的坚持,正为密诀,其实再复杂的技术来自积累,如我们对镜片的加工,蔡司具有上百年之功,我们不过刚刚开始 。国家投入重金搞研发,钱是一回事,创新才是灵魂,关键的还是人,急需的是能工巧匠,如蔡司的传承,一家几代都是打磨镜片的,有多少不传之密,正是核心的核心,难得的是扑下身去代代相传,俯首于电光火石之间,去探究那小小的硅片极其细微的沟壑纹理,世界最精密最微小的装备上,浸泡着中国的未来,它的难度,上微人好有一比,两架移动的飞机上,一飞机向另一架飞机的米粒上刻字,精度是一根头发丝的千分之一,难不难呢?上微1100多员工为证,大国工匠一倚其中,他们现在的年龄,平均34岁,正是干大事,出成果的好时候,此时不拼,更待何时 。江水为竭,冬雷震震,何时天地相合,而得与君绝,好诗好气魄,二千年前的古人如斯,今者风流,那也是不惧的 。
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