美國工程師：中國芯片想要在美國的封鎖下實現(xiàn)獨立自主？先投入10000億美元再說

散英魂寄千萬雄鷹翱翔神州，

盡智魄載十億慧芯呼喚華夏。

01

前沿導(dǎo)讀

據(jù)美國芯片工程師巴勃羅·瓦萊里奧在美國電子工業(yè)雜志《EE Times》上發(fā)布的專欄報告指出，中國對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)獨立自主的愿景，是國際上最具雄心壯志的目標(biāo)。雖然中國已經(jīng)通過大基金扶持國產(chǎn)供應(yīng)鏈多年，但中國企業(yè)面臨的是以美國為首，經(jīng)過數(shù)十年技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)融合的全球生態(tài)體系。

想要在這個體系下，頂著美國的出口管制建立一個完全獨立自主的芯片產(chǎn)業(yè)鏈，其投入成本預(yù)估在10000億美元左右，這個金額可要比目前中國的投資金額高出一個數(shù)量級。

參考資料： China Invests Billions to Close Critical Chokepoints https://www.eetimes.com/china-invests-billions-to-close-critical-chokepoints/

02

產(chǎn)業(yè)攻堅

我國在2014年，聯(lián)合財政部、煙草局、三大運營商、工商銀行、農(nóng)業(yè)銀行等19個國家力量成立了國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金，該投資基金被簡稱為大基金，目前已經(jīng)進行了三期的大型投資。

在前兩期的投資中，我國對國產(chǎn)芯片的設(shè)計和制造環(huán)節(jié)進行重點扶持，其次是封裝產(chǎn)業(yè)和設(shè)備材料產(chǎn)業(yè)。在去年的三期投資當(dāng)中，我國將重點目標(biāo)放在了先進的光刻設(shè)備、EDA工具、軟件材料以及基礎(chǔ)的生態(tài)系統(tǒng)上面，繼續(xù)在被卡脖子的薄弱環(huán)節(jié)進行大力度的政策扶持。

在前兩期的產(chǎn)業(yè)扶持中，我們?nèi)〉昧碎L足的進步，拿下了不少自主可控的制造設(shè)備和芯片技術(shù)，但是在制造高端芯片上面所需的EDA工具、光刻機、配套材料領(lǐng)域，還有著較為明顯的薄弱點。其中最為困難的環(huán)節(jié)，就要屬前端的先進光刻機設(shè)備。

EUV光刻機被荷蘭的ASML所壟斷，而ASML背后有美國資本幾十年的注入，在美國政府的出口管制下，ASML的EUV光刻機不被允許出口到中國大陸地區(qū)，哪怕是大陸地區(qū)的中外合資工廠，也不被允許獲得。

雖然EUV被禁止，但浸潤式的DUV設(shè)備還可以出口。

中國企業(yè)通過采購ASML的浸潤式光刻機，使用自對準(zhǔn)多重圖案化等技術(shù)，制造出來了等效7nm工藝的國產(chǎn)先進芯片并成功實現(xiàn)了量產(chǎn)。這是一個振奮人心并具有里程碑意義的技術(shù)壯舉，但是這種技術(shù)所消耗的資源極其龐大，所付出的經(jīng)濟代價也是天文數(shù)字。

根據(jù)Trend Force集邦咨詢機構(gòu)所發(fā)布的產(chǎn)業(yè)報告顯示，使用浸潤式DUV光刻機制造7nm芯片，需要總共34個光刻和刻蝕工藝的交替。更多的技術(shù)步驟，所帶來的直接問題就是良品率的下降，成本的上升，甚至是造成設(shè)備的故障。

而使用EUV光刻機制造7nm芯片，只需要9個步驟。相對于DUV光刻機來說，EUV設(shè)備對芯片產(chǎn)業(yè)的技術(shù)提升是質(zhì)變的影響，這也是美國想方設(shè)法對中國封鎖EUV光刻機的主要原因。

參考資料： [News] Huawei Faces Production Challenges with 20% Yield Rate for AI Chip https://www.trendforce.com/news/2024/06/28/news-huawei-faces-production-challenges-with-20-yield-rate-for-ai-chip/

03

技術(shù)挑戰(zhàn)

EUV光刻機不同于一般的工業(yè)設(shè)備，目前只有ASML一家企業(yè)可以制造出商業(yè)化的EUV光刻機，其涵蓋了美國西盟公司的激光發(fā)射器、德國蔡司半導(dǎo)體的鏡頭組等獨家零部件。

每一個核心零件都是經(jīng)過20多年的發(fā)展開發(fā)出來的，單是蔡司為EUV光刻機提供的鏡頭組件和光學(xué)系統(tǒng)，蔡司半導(dǎo)體部門就已經(jīng)拿下了1500多項技術(shù)專利，這些專利成為了其他制造商最難逾越的壁壘。

盡管輿論層面多次聲稱，中國上海微電子將要推出28nm浸潤式光刻機，但直到現(xiàn)在并沒有準(zhǔn)確的消息來證實這個說法。

據(jù)產(chǎn)業(yè)分析師分析指出，該設(shè)備對于中國乃至全球的芯片產(chǎn)業(yè)來說有著極其深遠(yuǎn)的影響，在沒有做好大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛的商業(yè)交付之前，該設(shè)備要繼續(xù)保持隱蔽性，避免引起騷動。

在研發(fā)國產(chǎn)設(shè)備的同時，中國企業(yè)也正在尋找繞過EUV設(shè)備制造先進芯片的方法。目前中國企業(yè)并行研究的方案有兩個，使用DUV設(shè)備+自對準(zhǔn)多重圖案化，或者采用壓印光刻機+納米壓印技術(shù)。

前一個技術(shù)在理論上可以制造5nm芯片，但是其能效和良品率不可控，商業(yè)化發(fā)展極為困難。

而后一個技術(shù)使用機械壓印和紫外固化來實現(xiàn)芯片的圖案化刻印，日本佳能已經(jīng)在2023年制造出了FPA-1200NZ2C納米壓印光刻機，并且在存儲芯片上實現(xiàn)了規(guī)模化量產(chǎn)，但由于其無法在先進制程下保證壓印的均勻性，所以并沒有大規(guī)模到先進的邏輯芯片制造中。

現(xiàn)階段的中國芯片技術(shù)，一方面正在不斷的推動全國產(chǎn)供應(yīng)鏈的自主技術(shù)發(fā)展，涵蓋了材料、軟件工具、制造設(shè)備等多個領(lǐng)域。另一方面就是在嘗試多種技術(shù)路線，同時研發(fā)不同方案的制造技術(shù)，以便在受到不穩(wěn)定因素的時候多一種路線選擇。

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