ASML EUV光刻機準備賣給我們了 打破瓦森納協定封鎖還需大家努力

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最近看到報導,說是ASML最先進的EUV光刻系統準備賣給中國了,老wu萬分激動。

作為一枚IT攻城獅,老wu深知光刻機對半導體產業的重要性。

咋們國內能夠設計IC的公司很多,比如海思半導體ARM Cortex-A架構的麒麟系列 SoC,龍芯自主研發的MIPS架構的CPU,兆芯的X86架構CPU,瑞芯微,全志,展訊,大唐,中星微, 華大半導體等等IC設計公司一大把.

不論是完全自主可控的CPU還是採用ARM授權然後自行設計的CPU,在國家層面通過巨量資金等手段予扶持IC產業的浪潮下,國內目前能夠自行設計IC的半導體公司還是蠻多的,但他們都有一個特點,都是無晶圓廠模式的IC設計公司(fabless semiconductor company),什麼意思?無晶圓廠模式,指那些僅從事晶圓,既晶片的設計、研發、應用和銷售,而將晶圓製造外包給專業的晶圓代工廠的半導體公司。

由於摩爾定律的關係,半導體晶片的設計和製作越來越複雜,花費越來越高,單獨一家半導體公司往往無法負擔從上游到下游的高額研發與製作費用。

由於半導體器件製造耗資極高,將集成電路產業的設計和製造兩大部分分開,使得無廠半導體公司可以將精力和成本集中在市場研究和電路設計上。

而專門從事晶圓代工的公司則可以同時為多家無廠半導體公司提供服務,儘可能提高其生產線的利用率,並將資本與營運投注在昂貴的晶圓廠。

「無廠半導體公司-晶圓代工模式」的概念最初是由Xilinx的伯尼·馮德施密特(Bernie V. Vonderschmitt)和C&T的戈登·A.坎貝爾(Gordon A. Campbell)所提出。

與「無廠半導體公司-晶圓代工模式」相對的半導體設計製造模式為「垂直整合模式」(英語:IDM, integrated design and manufacture),即一個公司包辦從設計、製造到銷售的全部流程,需要雄厚的運營資本才能支撐此營運模式,如英特爾。

另一方面,三星電子雖然具有晶圓廠,能製造自己設計的晶片,但因為建廠成本太高,它同時也給蘋果公司為iPhone、iPad設計的處理器提供代工服務;只負責設計電路,不負責製造、銷售的公司則稱為IP核公司,如ARM。

就全球範圍來說,目前有實力採用IDM(整合元件製造商) 模式的半導體領導廠商有Intel、三星、TI(德州儀器)、東芝、ST(意法半導體)、Nuvoton(新唐)等。

1987 年台灣積體電路公司(TSMC)成立以前,只有IDM 一種模式,此後,半導體產業的專業化分工成為一種趨勢。

出現「無廠半導體公司-晶圓代工模式」的根本原因是半導體製造業的規模經濟性。

現今IDM 廠商仍然占據主要地位,主要是因為IDM 企業具有資源的內部整合優勢、技術優勢以及較高的利潤率。

之所以出現「無廠半導體公司-晶圓代工模式」,主要原因有兩個:

首先,半導體製造業具有規模經濟性特徵,適合大規模生產。

隨著製造工藝的進步和晶圓尺寸的增大,單位面積上能夠容納的IC 數量劇增,成品率顯著提高。

企業擴大生產規模會降低單位產品的成本,提高企業競爭力。

其次半導體產業所需的投資十分巨大,沉沒成本高。

一般而言,一條8 英寸生產線需要8 億美元投資,一條12 英寸生產線需要12~15 億美元的投資,而且每年的運行保養、設備更新與新技術開發等成本占總投資的20%。

這意味著除了少數實力強大的IDM廠商有能力擴張外,其他的廠商根本無力擴張。

正是在這樣的背景下,張忠謀離開 TI(德州儀器),在台灣創立了TSMC,標誌著「無廠半導體公司-晶圓代工模式」的形成。

TSMC 只做晶圓代工(Foundry),不做設計。

Foundry 的出現降低了IC 設計業的進入門檻,眾多的中小型IC 設計廠商紛紛成立,絕大部分是無生產線的IC 設計公司(Fabless)。

Fabless 與Foundry 的快速發展,促成垂直分工模式的繁榮。

IDM模式自然有其優勢:從IC 設計到完成IC製造所需的時間較短,不需要進行矽驗證(SiliconProven),不存在工藝流程對接問題,所以新產品從開發到面市的時間較短。

IDM模式還有一個突出的優勢便是不會受制於人,我們知道,目前IC製程工藝最先進的台積電,很多IC設計公司都找他來代工,像蘋果、華為、高通、MTK等都找台積電代工。

這時候台積電的產能問題將左右各大手機晶片廠商的出貨量。

為了處理器的性能和功耗,大家都在追逐最先進的IC製程工藝,在新的製程工藝成熟之前,肯定會遇到良率和產能問題,把產能優先保障給誰,這也算各大移動處理器互相PK的地方。

之前在朋友圈瘋傳的關於意法半導體缺貨的傳聞,說是意法半導體受晶圓廠產能問題,MCU全線缺貨,ST馬上就出來闢謠了,自信滿滿的說,咱也是自有晶圓廠的人,MCU的產能完全能夠預估和控制,缺貨是不存在的,

所以,要實現CPU的完全自主可控,CPU的除了設計要掌握在自己人手中,CPU的製造也要掌握在自己人手中,像海思的麒麟SoC,為了跟高通、蘋果、MTK等競爭,必須採用最先進的製程工藝,而國內的晶圓廠不給力,只能交由台積電代工,同時,海思也在積極協助中芯國際提供工藝製程能力。

所以,像龍芯的CPU,之前交由意法半導體代工,現在隨著中芯國際工藝的提升,龍芯開始喊出「自主境內」,即CPU從設計到流片,完全在中國大陸完成。

那我們的半導體製造能力為何那麼弱呢?台積電也是在1986年才創立的,起始於由台灣的工業技術研究院(工研院)與荷蘭的飛利浦電子公司簽約合資成立半導體製造公司,由當時工研院院長張忠謀帶著一群以出身工研院為主的工程師一同籌辦。

而那時候,我們也已經改革開放了呀,我們也可以成立我們自己的半導體製造公司。

改革開放也快40年了,我們之所以追了那麼多年,咱們的半導體製程工藝還落後世界頂尖製程工藝兩到三代,原因很多,但老wu認為其中最重要的一條便是《瓦森納協定》對我們的制約。

關於《瓦森納協定》可能很多小夥伴們不是太清楚,維基中是這樣解釋的:

關於傳統武器與軍民兩用貨物與技術的出口控制的瓦瑟納爾協議(英語:The Wassenaar Arrangement on Export Controls for Conventional Arms and Dual-Use Good and Technologies)是一項由40個國家簽署,管制傳統武器及軍商兩用貨品出口的條約。

這個協議於1996年5月12日於荷蘭瓦瑟納爾由33個國家簽署。

協議經過多次修訂,其中包括加入管制敏感性高科技輸往朝鮮、伊拉克等國家的條文。

中國和以色列不是締約國,但仍受到締約國向非締約國出售限制貨品或技術的報告審核限制。

《瓦森納協定》的前身

二戰結束以後,美蘇兩個陣型進入了冷戰時期。

由於當時在美帝及其同盟眼裡,蘇聯及其盟國都是邪惡軸心。

為了防止蘇方陣型發展高端武器,在美國提議下,包括美國、英國、日本、法國、澳大利亞在內的十七個國家於1949年11月在巴黎成立了一個叫做巴黎統籌委員會(簡稱巴統)的組織。

這是二戰以後是西方發達工業國家在國際貿易領域中糾集起來的一個非官方的國際機構,目的是是限制成員國向社會主義國家出口戰略物資和高技術。

列入禁運清單的有軍事武器裝備、尖端技術產品和稀有物資等三大類上萬種產品。

被巴統列為禁運對象的不僅有社會主義國家,還包括一些民族主義國家,總數共約30個。

其實在巴統建立初期,中國並不在其管制範圍之內。

但後來隨著國內國共形勢的突變,還有美國對日態度和亞洲形態的重新估量,最終在1952年將中國列入了管制的範疇。

列入被限制的有軍事武器裝備、尖端技術產品和稀有物資等三大類共上萬種產品。

巴黎統籌委員會於1994年3月31日正式宣布解散,它所制定的禁運物品列表後來被瓦森納協定所繼承。

《瓦森納協定》,又稱瓦森納安排機制,全稱為《關於常規武器和兩用物品及技術出口控制的瓦森納安排》,它是世界主要的工業設備和武器製造國在巴黎統籌委員會解散後於1996年成立的一個旨在控制常規武器和高新技術貿易的國際性組織。

《瓦森納協定》擁有33個成員國,其中17個曾是「巴統」組織的成員國。

一份是軍民兩用商品和技術清單,涵蓋了先進材料、材料處理、電子器件、計算機、電信與信息安全、傳感與雷射、導航與航空電子儀器、船舶與海事設備、推進系統等9大類;另一份是軍品清單,涵蓋了各類武器彈藥、設備及作戰平台等共22類。

目前,歐盟27個成員國中已有21個簽署了《瓦森納協定》。

歐盟理事會還在2000年通過了《1334號法令》,將《瓦森納協定》的機制貫徹到歐盟高科技出口貿易方面,歐盟《1334號法令》確定的控制出口清單同《瓦森納協定》沒有太多區別。

1334號法令共8章22條,規定了出口控制的範圍,主管部門,控制物項的變更、海關程序,行政合作和控制措施等。

規定附有兩用品和技術清單,涉及核材 料、技術與設備;材料、化學品、「微生物和有毒物品」;材料處理;電子;計算機;電信和「信息安全」,傳感和雷射;導航與電子;船舶;推進系統、太空飛行器及 其相關設備等共10大類。

對於不在清單上的項目,如果被認為與核、生、化武器的生產、儲存、試驗、操作、維護等有關,或接受國正接受武器禁運,也必須取得授權。

《瓦森納協定》雖然允許成員國在自願的基礎上對各自的技術出口實施控制,但實際上成員國在重要的技術出口決策上受到美國的影響。

中國、伊朗、利比亞等均在這個被限制的國家名單之中。

《瓦森納協議》嚴重影響著我國與其成員國之間開展的高技術國際合作。

在中美高技術合作方面,美國總是從其全球安全戰略考慮,並以出口限制政策為藉口,嚴格限制高技術向我國出口。

中美兩國雖然在能源、環境、可持續發展等領域科技合作比較活躍,但是在航空、航天、信息、生物技術等高技術領域幾乎沒有合作。

中歐高技術合作受制於美國。

由於美國是全球唯一的超級大國,歐盟及其成員國在各方面都會受制於美國,特別是在中歐高技術領域的合作,而《瓦森納協議》正是歐美共同戰略利益和政治理念的鮮明體現。

2004年,捷克政府曾批准捷克武器出口公司向我國出售10部總價值為5570萬美元的「維拉」雷達系統,但在美國的壓力下,取消了這一合同。

2006年,我國與義大利阿萊尼亞空間公司曾簽署了發射意衛星的合作協議,但由於美國的干預,意方不惜經濟和信譽損失而最終取消了合作協議。

作為《瓦森納協議》成員國之一的日本,出於政治和經濟的需要,也一直對中日兩國高技術合作與交流持消極、謹慎的態度。

日本與我國的高技術合作項目很少,而影響力大的合作項目就更少。

半導體領域,受限於《瓦森納協議》,從晶片設計、生產等多個領域,中國都不能獲取到國外的最新科技。

就拿晶圓代工來說,我國的中芯國際成功和IMEC合作實現14nm工藝,這已經將中國的晶圓代工工藝推向了一個全新的國際水平。

而將時間推回到2011年,當時的全球半導體前15大設備供應商,他們當中全部都是受到瓦森納協定限制的,這樣中芯國際就買不到最先進的製造設備、這個名單上面的公司基本上都受到瓦森納協議限制,中芯國際買不到最先進的製造設備,和比利時微電子研究中心(IMEC)的合作就是曲線救國的一種方式。

IMEC先從ASML應用材料買設備,用完5年後符合瓦森納協議要求就可以轉賣給中芯國際,這就是中芯國際落後的根本原因--根本買不到新設備! Intel、三星、台積電2015年能買到ASML10 nm的光刻機。

而大陸的中芯國際,2015年只能買到ASML2010年生產的32 nm的光刻機。

5年時間對半導體來說,已經足夠讓市場更新換代3次了。

如果大陸能像台灣和韓國一樣購買到最先進的半導體製造設備,追趕intel可能有難度,但快速拉近與台灣、韓國的半導體製造水平是有可能的。

台積電2014年的研發經費,不到18億美元。

對比一下,華為2014年研發經費是400億人民幣,65億美元,竟是台積電的三倍以上。

除了不能買到最新的設備以外,受到瓦爾納協定的影響,華裔工程師還不能進入到歐美等知名半導體公司的核心部門,防止技術泄露。

買不到頂尖的製造設備,沒有頂尖的人才交流,以上種種制約,讓我們半導體行業的前進步伐舉步維艱。

所以我國每年在小小的晶片上所花費的錢遠遠超過很多大宗商品,僅2016年1月至10月份期間,中國進口晶片一共花費了1.2萬億人民幣,是原油進口的兩倍之多。

這能興建多少座晶圓廠,可以進口多少部先進的光刻機了?可惜受《瓦森納協議》的現在,你有錢都買不到。

但即使以美帝為首的西方給我們加了重重的現在,也無法中國巨龍騰飛的部分,兩彈一星我們成功了,光刻機也無法難倒我們。

隨著國家「十二.五」對半導體行業扶持計劃的全面啟動,與微電子直接相關的01、02、03專項研究工作全面鋪開。

我國的相關科研院所開展了22nm、14nm、10nm納米極大規模集成電路研究,與國際上同步開展納米CMOS集成電路的研發工作。

同時,國家科技重大專項支持了「極大規模集成電路製造裝備及成套工藝研究」項目。

最近更是傳來了「極大規模集成電路製造裝備及成套工藝」國家科技重大專項「極紫外光刻關鍵技術研究」項目順利通過驗收的好消息。

極紫外(Extreme Ultraviolet,EUV)光刻是一種採用波長13.5nm極紫外光為工作波長的投影光刻技術,是傳統光刻技術向更短波長的合理延伸。

作為下一代光刻技術,被行業賦予拯救摩爾定律的使命。

極紫外光刻光學技術代表了當前應用光學發展最高水平,作為前瞻性EUV光刻關鍵技術研究,國外同類技術封鎖嚴重,技術難度大、瓶頸多。

美帝的套路就是這樣,你突破了技術封鎖,拉近了技術代差,追逐商業利益的資本主義便向你拋來了橄欖枝,當年我們準備自研大飛機運10,美帝說你買我們波音吧,當然不允許我們進入國際空間站,現在我們擁有了天宮二號後,現在又準備與我國合作建立新的國際空間站了。

同理,回到文章開頭所述的,我們突破了EUV光刻技術,ASML開始鬆動了,之前,受《瓦森納協議》的限制,中國只能買到ASML的中低端產品,就算出價再高,也無法購得ASML的高端設備,我們一直與intel、台積電、三星在IC製程工藝上有代差。

而近日,據網絡上媒體的報導, ASML 說EUV光刻機要進口到中國大陸完全沒有任何問題!最快2019年,中國大陸或將迎來首台EUV光刻機。

ASML中國區總裁金泳璇在接受媒體(DIGITIMES)採訪時說,ASML對大陸晶圓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。

他還透露,目前已有大陸晶圓廠巨頭與ASML展開7納米工藝製程的EUV訂單洽談,2019年大陸首台EUV可望落地。

值得一提的是,中芯國際正好在今年3月宣誓進軍7納米,還表示已和ASML達成合作。

由此看來,ASML所說的「大陸晶圓廠巨頭」應是中芯國際無疑了!

要打破美帝技術封鎖的套路,唯有我們加倍努力,奮發圖強,《瓦森納協議》的限制必定會被打破。

好吧,老wu以後一定提高覺悟,努力加班,自願加班,不再向老闆要加班費(反正也拿不到),fighting !


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