在芯片制造里,有一種東西,雖然它無影無形,看不見也摸不著,但它的地位,絕對(duì)不輸給光刻機(jī)。 甚至可以說,如果沒有它,阿斯麥(ASML)最先進(jìn)的光刻機(jī)就是一堆廢鐵,臺(tái)積電的生產(chǎn)線立馬就得趴窩。
它,被業(yè)內(nèi)稱為“電子工業(yè)的血液”的電子特種氣體(電子特氣)。
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就這管“血”,在過去長達(dá)30年的時(shí)間里,一直是我們中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)最大的隱痛。 全球80%的市場(chǎng),被美國、日本、法國的巨頭死死把控。他們不僅把價(jià)格賣得比金子還貴,還動(dòng)不動(dòng)就搞技術(shù)封鎖,掐我們的脖子。
但就在所有人都覺得這塊硬骨頭啃不動(dòng)的時(shí)候,在廣東佛山,一家不起眼的工廠,硬是靠著一股“死磕”的勁頭,撕開了這道封鎖線! 現(xiàn)在,就連臺(tái)積電、英特爾、三星這些全球頂級(jí)巨頭,都得排隊(duì)買中國的氣!
一、 純度的極限
很多人可能會(huì)納悶:“不就是氣嗎?空氣里到處都是,路邊充氣球的氦氣也沒多貴啊,這玩意能有多難造?”
千萬別拿民用的眼光看芯片。 電子特氣是給芯片“洗澡”、給晶圓“做手術(shù)”、給光刻機(jī)當(dāng)“光源”用的。 這就要求它的純度必須達(dá)到一個(gè)變態(tài)的級(jí)別。
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民用氣體的純度,99%就頂天了。 但電子特氣的起步門檻是99.9999%(6N),甚至更高。 這是個(gè)什么概念? 打個(gè)比方:這就好比在一整個(gè)奧林匹克標(biāo)準(zhǔn)的游泳池里,哪怕掉進(jìn)去一粒灰塵,這一池子水就廢了!
在納米級(jí)別的芯片線路上,任何一點(diǎn)微小的雜質(zhì),都會(huì)像高速公路上的巨石一樣,導(dǎo)致電路短路。 一旦氣體不純,整條生產(chǎn)線上的晶圓就得全部報(bào)廢,損失是以百萬美元計(jì)算的。 所以,在這個(gè)行業(yè)里,提純技術(shù)就是“核武器”。
二、 30年的屈辱
就是因?yàn)檫@道技術(shù)門檻,在很長一段時(shí)間里,中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)過得那是相當(dāng)憋屈。
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美國的空氣產(chǎn)品、法國的液化空氣、日本的大陽日酸這三家巨頭死死壟斷。 那時(shí)候,中國芯片廠想買點(diǎn)高純度的氣體,那得看人家臉色。 價(jià)格是國外的幾倍不說,還得簽各種霸王條款。
最惡心的是,他們經(jīng)常搞“技術(shù)壁壘”。比如某種氣體的鋼瓶接口,他們特意做成特制的。你買了別家的氣?對(duì)不起,接口對(duì)不上,根本接不進(jìn)設(shè)備!
這種被卡脖子的日子,一直持續(xù)到了2010年前后。
三、 佛山工廠的逆襲
轉(zhuǎn)折點(diǎn),發(fā)生在廣東佛山。 這群廣東人做生意,講究一個(gè)“敢”字。 看著老外在光刻氣領(lǐng)域作威作福,華特的老板決定:硬剛!
他們選了一條最難的路——光刻氣。 光刻機(jī)工作時(shí),需要一種特定的混合氣體(包含氪、氖、氙等稀有氣體)來產(chǎn)生深紫外光。 這玩意的配方極其復(fù)雜,比例差一點(diǎn)點(diǎn),光刻機(jī)的光源就點(diǎn)不亮。
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為了攻克這個(gè)技術(shù),華特的工程師在實(shí)驗(yàn)室里泡了好幾年,像繡花一樣調(diào)試配方。 等到產(chǎn)品終于做出來了,卻迎來了更難的一關(guān):客戶認(rèn)證。 芯片廠那是出了名的保守。誰敢拿幾億的晶圓給你做實(shí)驗(yàn)?萬一你的氣不行,把晶圓毀了算誰的?
華特氣體為了拿到阿斯麥(ASML)和臺(tái)積電的認(rèn)證,花了整整三年。 這三年里,就是不斷地送樣、測(cè)試、被拒、整改、再送樣。 那是真的在“磨”,磨破了嘴皮子,磨穿了鞋底子。
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終于,當(dāng)華特各項(xiàng)指標(biāo)完全符合標(biāo)準(zhǔn),甚至在某些穩(wěn)定性上比國外產(chǎn)品還好的時(shí)候,國門打開了。華特氣體的鋼瓶,成功接入了臺(tái)積電的生產(chǎn)線!它也成為了中國第一家、也是目前唯一一家進(jìn)入ASML光刻氣供應(yīng)鏈的企業(yè)。
四、 國外的暴利時(shí)代結(jié)束了
除了佛山,江蘇蘇州也是這個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)上的主力軍。金宏氣體攻克了超純氨,把純度做到了7N級(jí)別,直接把國外對(duì)手?jǐn)D出了中國LED和面板市場(chǎng)。南大光電攻克了被稱為“半導(dǎo)體毒氣”的砷烷、磷烷,不僅能造,還擁有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
中國企業(yè)這一突破,直接帶來了兩個(gè)后果:
第一,價(jià)格粉碎機(jī)啟動(dòng)。以前國外巨頭賣給我們的六氟化鎢,價(jià)格高得離譜。自從中國企業(yè)能生產(chǎn)后,價(jià)格直線跳水。 原本的暴利產(chǎn)品,硬生生被我們要回了合理的工業(yè)品價(jià)格。這讓那些躺著賺了幾十年的國外巨頭,心態(tài)徹底崩了。
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第二,攻守易形,我們掌握了定價(jià)權(quán)。還記得去年的烏克蘭危機(jī)嗎?全球氖氣(光刻氣的重要原料)供應(yīng)緊張,價(jià)格暴漲了幾十倍。 那時(shí)候,全球都在盯著中國。 因?yàn)橹袊鴵碛腥蜃铨嫶蟮匿撹F產(chǎn)能,而氖氣、氪氣正是鋼鐵廠空分設(shè)備的副產(chǎn)品。 中國企業(yè)迅速調(diào)整工藝,加大提取力度。不僅穩(wěn)住了國內(nèi)的供應(yīng),還把大量的氖氣、氪氣賣到了國際市場(chǎng)。
這一次,定價(jià)權(quán)在我們手里!就連韓國的三星、海力士,為了保證供應(yīng)鏈安全,都開始大批量采購中國的電子特氣。 他們心里門兒清:雖然美國在喊脫鉤,但從商業(yè)邏輯上看,離了中國的供應(yīng)鏈,他們的成本控制不住,產(chǎn)能也得崩。
五、 總結(jié)
當(dāng)然,我們也要清醒地看到,在極先進(jìn)制程(比如3nm、2nm)所需的某些前驅(qū)體材料上,我們和美日巨頭還有差距;高端的氣體閥門和鋼瓶,依然有部分依賴進(jìn)口。但這只是時(shí)間問題!
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