美国打压,日荷跟进,中国芯片奋力一搏仍是盖牌走人?

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美国打压,日荷跟进,中国芯片奋力一搏仍是盖牌走人?

来源:娱乐大爆料 发布时间:2023-02-02 10:40

摘要:一场针对中国芯片设备出口限制的会议于1月27号在华盛顿结束谈判,美日荷三国就对限制中国先进设备出口限制达成协议。

丨划重点

①尼康可出产浸没式光刻机,TEL更是取代美国AMAT,LAM关键设备的独一厂家。利用荷兰与日本构建的非美产线,可以规避美国技术封闭,很显然美国也意识到这一点,才会有这次的三方会议。

②这两年海内半导体行业很大部分是构建非A芯片产线,以缓解美国对海内芯片制裁的压力,而现在美日荷三方协议达成则正式公布非A产线的大门正式封闭,未来芯片的进步前辈制程设备只剩下国产这一条路。

③整个芯片工艺最难题的除了光刻机以外,还有薄膜沉积、刻蚀、量测检测、离子注入、涂胶显影这几个关键环节目前国产完全无法突破,差距较大。

④主要制造环节最快五年买通28nm全国产,算上光刻机,也就是说以目前倾全国之力,一切顺利的情况下,我们将在7年后也就是2030年“有机会”用全国产设备出产28nm的芯片。

作者 丨吴梓豪,20年半导体经验,海内多个fab建厂小组负责人

正文:

一场针对中国芯片设备出口限制的会议于1月27号在华盛顿结束谈判,美日荷三国就对限制中国先进设备出口限制达成协议。

该会议结束后一天,荷兰光刻机制造商ASML随即罕见的发布声明,“据我们了解,政府之间已采取措施达成协议,该协议将专注于进步前辈的芯片制造技术,而且不只是进步前辈的光刻工具被限制。”

一直以来ASML对涉中相关言论都是谨言慎行,甚至在三天前ASML CEO Peter Wennink才刚说, “你给中国施加的压力越大,他们就越有可能加倍努力打造可以媲美ASML的光刻机。尽管这需要时间,但终极他们会达到目标。”

Peter Wennink说,总体而言,出口管制将“造成一定程度的破坏,影响效率和立异,这会波及到我们所有人。”

荷兰首相吕特27号表示,新的半导体出口限制是一个敏感话题,与美国谈判多时,即便有了成果,也不会对外界公然太多。欧盟执委布雷顿在27号当天也直接表示他完全同意剥夺中国获取最进步前辈芯片的战略。

如斯看来,欧盟与荷兰政府对该国企业的呼吁无动于衷,ASML罕见的声明预示着美日荷三方对中限制协议正式落地。

作者于去年12月美荷开始第一轮谈判即发文表示此事的严重性,由于这两年海内半导体行业很大部分是构建非A芯片产线,并在这两年建立起几条非A产线,以缓解美国对海内芯片制裁的压力,而现在美日荷三方协议达成则正式公布非A产线的大门正式封闭。未来芯片的进步前辈制程设备只剩下国产这一条路,没有其他方法。

01、国产芯片设备情况到底如何?

目前中国芯片制造在几个领域是没办法国产的,我们以2022年最新装机的fab中芯京城28nm产线为例,第一期的国产化率也仅仅只有25%,即便门坎最低的清洗,去胶设备目前也只能做到50%的国产化率,清洗及去胶最枢纽的环节仍是得用迪恩士,迪士科等进口设备,其他设备就更不用说了。

整个芯片工艺最难题的除了光刻机以外,还有薄膜沉积、刻蚀、量测检测、离子注入、涂胶显影这几个关键环节目前国产完全无法突破,差距较大。

作者提供的讯息是目前业内的真实现况,与自媒体或某些国产设备商发布的这里突破封闭,那里又攻关完成,国产芯片设备好像只差光刻机一个环节完全不一样,事实上每个环节的枢纽国产无一例外完全无法取代,即便是门坎最低的环节。

以目前推进国产设备最积极的中芯国际为例,2021年的新厂中芯京城国产化率只有25%,经由这几年花大力气帮所有Vendor做认证,由于要采购国产设备,得先经由大量测试,认证合格才能采购,而这两年几乎所有Fab都将认证尺度大幅度降低,2023年的新招标,在政府的要求之下最多也只能将国产化率拉到45~50%,而这50%都属于相对轻易攻克的部门。

可以很负责任的说,目前国产设备中最好的环节是去胶设备,已有国产去胶机,机能已经接近Disco与LAM,但即便如此也只能拉高到70%,剩下的3成我们仍是做不到。

海内Fab在官方要求下,尽量拉高国产化率,这是需要付出很大代价的,就是良率大幅度下降,良率拉升时间也需要更多的时间,以中芯国际为例其28nm含美线良率再85%左右,25%国产化率的非美线不到7成,终极估计可以拉到75%,但也落后含美的85%,可想而知,假如国产化率进一步晋升到5成,良率大概率会落在60%左右,作为对比的是台积电28nm良率96%。

我们得明白一般Fab需要达到8成良率才能损益平衡,国产化带来的是海内Fab在28nm以下进步前辈制程,长期会再亏损线之下,当然目前海内Fab接受政府很多的补贴以及大量政策搀扶的贷款以维持现金流与利润,但这并非常久之计。

单单以28nm来说,先扣除目前完全无法做的光刻机以及部门高门坎设备,将CVD、ETCH、量测检测、离子注入、涂胶显影、CMP、炉管、清洗、去胶等国产设备能做的拉高到50%的国产化率,个人预估良率终极会落在65%,然后经由几年的优化与设备一代一代的更迭, 3年后50%国产化率的28nm产线估计能达到85%。

假如光刻机那些原本无法做的设备,我们又攻关成功持续加入进来这将是一个需要非常漫长的过程,大概率这条28nm产线,需要十年甚至更多的时间才可能达到100%的国产化率以及超过损益平衡的良率,而这十年需要国家不断的补贴,才能存活,然而我们刚刚谈的只是28nm,未来14、10、7、5nm我们还得重复这些过程,当然这些追赶过程是动态的,技术攻关也是同时进行的,假如全国产设备能实现100%国产,后续的追赶时间必然能大大缩短。

作者的比喻最重要的是想大家明白,目前国产芯片设备绝非媒体或者设备商自己宣传那般乐观,好比中微宣传的刻蚀已经能做到5nm,而这5nm只是刻蚀的其中一环CCP介质刻蚀里的十多种设备中最轻易的普通通孔刻蚀, 整个芯片不论前后道制程ICP与CCP一共接近30种刻蚀设备,中微与北方华创无一例外,只能做最轻易的那1/4,其中最简朴的确实能做到5nm,剩下门坎较高的一律仍是LAM、AMAT、TEL所垄断,没有任何例外,而这就是设备商的宣传套路。

刚才提到的是无到有的阶段,也就是设备至少能做的出来,经由基本测试通过,再上线去跑片,刚才我们提到国产化率越高良率越低,这需要不断累积经验,一代又一代的优化与更迭,才能达到进口设备的良率,所以从无到有是一个艰难的过程,从有到符合基本良率也是一个难题的过程,从达到基本良率到很好良率同样是一个不轻易台阶,现在全球芯片领域能达到目前水平,是无数世界最顶级工程师,数十年来从Fab从芯片制造过程累积经验,不断修改完善,不断更迭更新而来的。

即便如此,诸如我们熟知全球最牛的光刻机设备商ASML,其不只是再研发最进步前辈的光刻机,他们前几代的老旧产品同样是在不断更迭,通过与现场出产工程师的题目发现,不断去优化,每年再这些老旧设备上的软件代码都是大量的增加中,这完全只能再生产中累积的经验才是最宝贵的。

当然现在海内的芯片工业最重要的是先解决无到有的题目,先有了才可能优化,作者只是但愿大家能理解这过程,而不是今天某些厂家高调公布出了样机就认为能进Fab出产芯片了,这是一个很大的曲解。

02、为甚么是日本与荷兰?

恰是由于目前国产芯片制造设备能力还未达到进步前辈水平,所以一直以来海内芯片制造仍是以进口设备为主,2020年开始美国对中国的限制越来越大,被美国纳入实体列表的中芯国际跟华为则利用日本以及荷兰的设备构建了数条非美产线。

非美产线中除了我们熟知的荷兰ASML光刻机以外,日本也非常枢纽,由于尼康也能出产浸没式光刻机,TEL更是取代美国AMAT,LAM关键设备的独一厂家。

所以,利用荷兰与日本构建的非美产线是可以规避美国技术封闭的办法,很显然美国也意识到了这一点,所以才会有这次的美日荷三方会议。

△2021年全球芯片设备商TOP20

03、美日荷到底达成了什么协议?

这次美日荷协议基本上仍是围绕2022年美商务部BIS在10/7出台的新规,限制中国对FinFET,GAA技术的芯片制造设备取得,而BIS 10/7新规的漏洞也就是我们一直仰赖的去美化设备在1月27号这次美日荷协议中全部堵死。

去年美BIS出台的新规原文是针对FinFET,GAA等进步前辈芯片技术的设备对中禁止出口,而FinFET技术就是指16/14nm以下的工艺节点, 所以针对16/14nm以下的美国芯片设备全部对中禁运,但海内芯片业主还能从日本荷兰购买取代美国的芯片设备,这次美日荷三方协议重点就是光刻机的ASML与尼康以及具备全环节技术的日本最大芯片设备商东京电子TEL这三家顶尖的芯片设备企业。

这其中最具争议的就是大家所瞩目的光刻机,由于光刻机的工艺节点并不是以多少nm来界定,我们以浸没式光刻机来说,它能涵盖45~7nm的工艺节点。

ArFi的DUV光刻机的工艺节点显然与美BIS针对14nm以下对中限制的划定泛起了争议,该设备假如禁止,那海内的所有45nm以下芯片等同宣告无法出产,这比美BIS的限制还高出一大截,这就是这次美日荷谈判的重点之一,明确对中限制范围以及相关作法。

荷兰与日本显然无法接受比美国还高的对中限制,根据作者与设备商的确认,目前海内某Fab的28nm光刻机交货不受影响,也就是说这次的美日荷协议,基本就是按照2022年美BIS的新规,这次协议没有加码,28nm不受限制,只限制16/14nm以下。

为何同样都是193nm ArFi光刻机,又是如何区分28nm与14nm呢? 实在ASML是有对应型号的,ASML可以根据型号来出货,当然这里面有很多通用的硬件与软件,ASML在交货前会拿掉相关功能以确保该设备未来不会拓展到更高的工艺制程。

中芯国际于去年底刚刚采购的30多台用于28nm以上的NXT1970以及1965CI的DUV浸没式光刻机将会于2024年陆续到货不受影响。这30多台光刻机也就是中芯京城,中芯东方,深圳与天津四个新建Fab所需要的设备。

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