5月19日,長江存儲終于盼來了自己的首臺光刻機。當天中午,這臺價值7200萬美元、比黃金還金貴的設備,運抵了武漢天河機場。這臺來自全球最大的芯片設備制造商——荷蘭阿斯麥公司(ASML)的大家伙的到來,被外界看做中國芯片技術的重要突破。
好消息不止一個。就在幾天前,據15日援引消息人士的話稱,中國芯片加工企業中芯國際(SMIC)也與同一家企業——荷蘭阿斯麥公司訂購了其首臺最先進的EUV(極紫外線)光刻機,價值1.2億美元。消息稱,這臺幾乎相當于中芯國際去年全部凈利潤的設備,將于2019年初交付。
5月19日,長江存儲首臺光刻機運抵武漢天河機場。
光刻機為何物?
光刻機為何物?為何如此金貴?
5月22日報道稱,光刻機(又稱曝光機)是生產大規模集成電路的核心設備,其作用是掃描曝光芯片晶圓,刻蝕集成電路。制造和維護需要高度的光學和電子工業基礎,世界上只有少數廠家掌握。因此光刻機的價格昂貴,通常在3000萬至5億美元不等。目前,雖然尼康、佳能等對手都在勉力競爭,但是自飛利浦獨立的阿斯麥公司掌握了90%以上的高端光刻機市場份額。精度愈高的光刻機,能生產出納米尺寸愈小、功能更強大的芯片。
世界最新最先進的兩代高端光刻機領域,即浸入式(Immersion)和極紫外線式(EUV)光刻機,全部由阿斯麥掌握核心技術。報道稱,小于5納米的芯片晶圓,目前只能用EUV光刻機生產。三星電子和臺積電目前正競爭生產7納米工藝技術芯片,這兩家都訂購了阿斯麥公司的EUV光刻機。目前,蘋果iPhone X和iPhone 8系列的核心處理器芯片,采用的是臺積電10納米工藝技術,而今年即將推出的新款iPhone將使用7納米工藝技術。
由此可知,擁有光刻機對芯片工藝的實現有著決定性的影響。
荷蘭阿斯麥公司廠區。
不斷補足芯片量產短板
目前,在芯片技術的研發上中國已經有了飛速進展,但在制造量產上還是短板。這兩臺光刻機的引進將大大提高中國在芯片制造工藝上的水平。
據悉,19日運抵的光刻機只是長江存儲的首臺光刻機,陸續還會有多臺運抵。報道稱,該設備在相關的海關、商檢及邊防口岸的相關手續辦理完成后,即可運至長江存儲的工廠,可用于14-20納米工藝。這也從側面透露了長江存儲3D NAND閃存芯片的工藝制程。
根據長江存儲官網的介紹,2016年,紫光集團與國家集成電路產業投資基金、湖北科投等合資成立了長江存儲,注冊資本額為人民幣386億元。當年,長江存儲啟動了位于武漢的國家存儲器基地的建設。2017年9月,項目一期的一號生產及動力廠房提前封頂,2018年4月11日,首批價值400萬美元的芯片生產機正式進場安裝。這標志著國家存儲器基地從廠房建設階段進入量產準備階段,中國首批擁有完全自主知識產權的32層三維NAND閃存芯片將于年內量產。
目前,長江存儲的32層堆疊3D NAND閃存已經開始試產,不少產業鏈企業都拿到了樣片測試,預計今年第四季度量產。另外據日本經濟新聞今年2月22日報道,蘋果正在與長江存儲進行談判,以購買其生產的NAND閃存芯片。據分析蘋果首先將僅在面向中國國內的產品中采用。多名知情人士透露了上述消息。蘋果討論采用用于保存電子設備數據的NAND型閃存。蘋果對半導體的品質要求很高,不少觀點認為實際采用要到2020年之后。
如果能夠和蘋果這樣的巨頭簽訂大單,對于長江存儲來說,將是一個巨大的好消息。對中國而言,這個交易也將有助于減少對外國芯片供應的依賴,因而愿意大舉投資。另據紫光集團全球執行副總裁暨長江存儲執行董事長高啟全披露:長江存儲的3D NAND Flash已經獲得第一筆訂單,總計10776顆芯片,將用于8GB USD存儲卡產品。他在接受采訪時強調:“這僅是剛剛開始”。
而對于中國內地規模最大、技術最先進的芯片制造企業,成立于2000年的中芯國際購買光刻機的舉動也引發關注。據日經亞洲評論報道,據消息人士透露,中芯國際是在美國4月份對中興通訊制裁后下達的訂單。報道稱,盡管中芯國際在這一市場仍落后于市場領先者兩至三代技術,但是購買到目前世界最先進的EUV光刻機,彰顯了其努力追趕的決心。據了解在2017年3月,中芯國際宣布將進軍7納米工藝技術的研發。而EUV光刻機則是現今唯一能夠生產7納米以下的設備,因此,其也被稱為“突破摩爾定律的救星”。
中芯國際集成電路制造(北京)有限公司的工作人員在車間內忙碌。
光刻機到底對中國禁不禁售?
物以稀為貴,作為世界上唯一能夠制造EUV光刻機的廠商,并且產量極低,阿斯麥全部產能早在生產之前就被預訂一空。根據提供的數據,今年,臺積電已經向阿斯麥訂購接近10臺EUV光刻機,三星約為6臺,英特爾為3臺。而阿斯麥在4月中旬舉行的財報會議上公開稱,今年計劃有20臺EUV光刻機交付,但并沒有說明訂單詳情。
由于《瓦森納規定》的存在,阿斯麥公司接連對中國企業接單,引發一些質疑。《瓦森納協定》又稱瓦森納安排機制,全稱為《關于常規武器和兩用物品及技術出口控制的瓦森納協定》,目前共有包括美國、日本、英國、俄羅斯等42個成員。盡管“瓦森納安排”規定成員國自行決定是否發放敏感產品和技術的出口許可證,并在自愿基礎上向“瓦森納安排”其他成員通報有關信息。但“安排”實際上完全受美國控制。而中國、朝鮮、伊朗、利比亞等國均在被限制國家名單之中。當“瓦森納安排”某一國家擬向中國出口某項高科技技術時,美國甚至直接出面干涉,如捷克擬向中國出口“無源雷達設備”時,美便向捷克施加壓力,迫使捷克停止這項交易。
此前曾有一種說法,認為最高端的光刻機技術受到《瓦森納協定》影響,被禁止向中國大陸出售。然而,阿斯麥公司發言人則對記者表示,該企業對包括中國客戶在內的全球客戶都一視同仁。而且,向中國出售EUV光刻機并沒有違反《瓦森納協定》。
事實上,從中芯國際的官網可以了解到,中芯國際早在2014年10月27日,已經與阿麥斯公司簽訂過一份光刻設備批量購買協議。這份批量購買訂單價值近4.5億歐元。阿斯麥總裁兼CEO彼得·溫尼克(Peter Wennink)在當時就表示:“中國對我們來說,是很重要的市場。通過這個協議,我們希望能在中國客戶中增加市場份額,占穩一席之地。”
2017年10月,阿斯麥中國區總裁金泳璇在接受臺灣《電子時報》的采訪時也表示,阿斯麥對大陸芯片廠與國際客戶一視同仁,只要客戶下單,EUV要進口到中國完全沒有任何問題。在交期方面,所有客戶也都完全一致,從下單到正式交貨,均為21個月。金泳璇當時就曾透露,目前已有大陸芯片廠巨頭與阿斯麥展開7納米工藝制程的EUV訂單洽談,2019年大陸首臺EUV可望落地。而這對中國芯片廠來說無疑是一個好消息。
從2019年半導體芯片將進入7納米時代開始(現在處于10納米時代),EUV光刻機可以被稱為戰略性設備,沒有它就會使芯片制造寸步難行。
阿斯麥公司生產的光刻機。
芯片國產化進程提速
關于購買光刻機的消息還有更多。就在5月21日,上海華力集成電路制造有限公司建設和營運的12英寸集成電路生產線項目實現首臺工藝設備——光刻機搬入, 此次搬入的首臺工藝設備為阿斯麥公司的NXT 1980Di光刻機,是目前中國大陸集成電路生產線上最先進的浸沒式光刻機。據了解,華力12英寸先進生產線建設項目總投資387億元人民幣,被列為國家《“十三五”集成電路產業重大生產力布局規劃》。該項目主要從事邏輯芯片生產,重點服務國內設計企業先進芯片的制造需求,并滿足部分事關國家信息安全的重點芯片制造。根據規劃,該項目將建成月產能4萬片的12英寸集成電路芯片生產線,工藝覆蓋28-14納米技術節點。項目計劃于2022年底達到產能目標。
除了資金和技術人才的投入外,為推進《國家集成電路產業推進綱要》落地,我國將針對集成電路先進工藝和智能傳感器創新能力不足等問題,出臺一系列政策“組合拳”,加速多個重點關鍵產品和技術的攻關,以此促進我國集成電路產業的快速健康發展,并縮小我國集成電路產業和世界先進水平的差距。據國家制造強國建設戰略咨詢委員會制定的產業發展目標,到2020年我國集成電路產業與國際先進水平的差距將逐步縮小,全行業銷售收入年均增速超過20%。到2030年,集成電路產業鏈主要環節達到國際先進水平,一批企業進入國際第一梯隊,產業實現跨越式發展。我國“國產替代”的研發能力和生產進度都在不斷提速中。