美國工程師：中國芯片想要在美國的封鎖下實現獨立自主？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

前沿導讀

據美國芯片工程師巴勃羅·瓦萊里奧在美國電子工業雜志《EE Times》上發布的專欄報告指出，中國對半導體產業獨立自主的愿景，是國際上最具雄心壯志的目標。雖然中國已經通過大基金扶持國產供應鏈多年，但中國企業面臨的是以美國為首，經過數十年技術研發和產業融合的全球生態體系。

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業鏈，其投入成本預估在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

產業攻堅

我國在2014年，聯合財政部、煙草局、三大運營商、工商銀行、農業銀行等19個國家力量成立了國家集成電路產業投資基金，該投資基金被簡稱為大基金，目前已經進行了三期的大型投資。

在前兩期的投資中，我國對國產芯片的設計和制造環節進行重點扶持，其次是封裝產業和設備材料產業。在去年的三期投資當中，我國將重點目標放在了先進的光刻設備、EDA工具、軟件材料以及基礎的生態系統上面，繼續在被卡脖子的薄弱環節進行大力度的政策扶持。

在前兩期的產業扶持中，我們取得了長足的進步，拿下了不少自主可控的制造設備和芯片技術，但是在制造高端芯片上面所需的EDA工具、光刻機、配套材料領域，還有著較為明顯的薄弱點。其中最為困難的環節，就要屬前端的先進光刻機設備。

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，哪怕是大陸地區的中外合資工廠，也不被允許獲得。

雖然EUV被禁止，但浸潤式的DUV設備還可以出口。

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

根據Trend Force集邦咨詢機構所發布的產業報告顯示，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設備對芯片產業的技術提升是質變的影響，這也是美國想方設法對中國封鎖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

技術挑戰

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

每一個核心零件都是經過20多年的發展開發出來的，單是蔡司為EUV光刻機提供的鏡頭組件和光學系統，蔡司半導體部門就已經拿下了1500多項技術專利，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，但直到現在并沒有準確的消息來證實這個說法。

據產業分析師分析指出，該設備對于中國乃至全球的芯片產業來說有著極其深遠的影響，在沒有做好大規模生產和廣泛的商業交付之前，該設備要繼續保持隱蔽性，避免引起騷動。

在研發國產設備的同時，中國企業也正在尋找繞過EUV設備制造先進芯片的方法。目前中國企業并行研究的方案有兩個，使用DUV設備+自對準多重圖案化，或者采用壓印光刻機+納米壓印技術。

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

而后一個技術使用機械壓印和紫外固化來實現芯片的圖案化刻印，日本佳能已經在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了規模化量產，但由于其無法在先進制程下保證壓印的均勻性，所以并沒有大規模到先進的邏輯芯片制造中。

現階段的中國芯片技術，一方面正在不斷的推動全國產供應鏈的自主技術發展，涵蓋了材料、軟件工具、制造設備等多個領域。另一方面就是在嘗試多種技術路線，同時研發不同方案的制造技術，以便在受到不穩定因素的時候多一種路線選擇。

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