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上海微电子光刻机在全球属于什么水平?

十万个为什么 空空 2024-3-26 07:50:32 2次浏览

关于问题上海微电子光刻机在全球属于什么水平?一共有 2 位热心网友为你解答:

【1】、来自网友【汇聚魔杖】的最佳回答:

ASML、佳能、尼康、上海微电子,这四家光刻机企业占据了全球 95%以上的份额,但这 4 家光刻机企业的水平差距也是非常大。ASML 是唯一一个进入超高端光刻机领域的企业,它能够生产所有产品线所需要的光刻机。

ASML 的光刻机能够达到 3nm 的精度,尼康的光刻机主要在 28nm 以上,表现最好的水平也只有 14nm,而佳能、上海微电的光刻机主要在 90nm 以上打打酱油。10nm 以下,ASML 稳占 100%的市场份额,而尼康、佳能已无力追赶,更别提上海微电子了。

上海微电子注定前途坎坷

上海微电子拥有 IC 前道制造、IC 后道封装、LED 制造等等多系列光刻机,网友们经常提到的就是 IC 前道制造光刻机。用于封测的后道光刻机和用于 LED 制造的投影光刻机难度较小,上海微电子在这两类的市场占有率均是第一。就拿封测光刻机来说,上海微电子占了 80%国内市场份额,在全球市场也占到了近 40%的市场份额。

上海微电子 IC 前道制造光刻机能实现 90nm 芯片量产,目前在攻克 28nm 光刻机。也别小看了 90nm 的工艺制程,WiFi 芯片、LCD 驱动芯片、电源管理芯片、射频芯片、各种数模混合电路等等都是 90nm 光刻机制造。

实际上光刻机 90nm 到 28nm 技术攻克对于上海微电子来说是举步维艰的,比如光源一次曝光可以得到 45nm 的芯片,三次曝光最多能达到 22nm 左右水平。实践证明曝光反复叠加并不可行,ASML 的光刻机也只能进行 2 次曝光,再曝光就会导致良率大幅度下降。

假如上海微电子在 ASML 当初的环境下,可能已经可以做到和 ASML 比肩了。因为 ASML 的光刻机有 90%以上物件出自其他供应商,比如美国的光栅、德国的镜头、瑞典的轴承、法国的阀件等等。ASML 仅仅把握着高度光刻机的核心技术曝光。

曝光的精度可以通过时间来不断进行试错纠正,但可怕在于光刻机所用的光栅、镜头、轴承、阀件等等配件买不到,攻克这些技术中的每一项都需要耗费大量时间,光刻机配件供应商在各自的细分领域都是绝对王者。

《瓦纳森协议》规定 28nm 以下光刻机关键装备向我国禁运,这对于国内光刻机领域、芯片领域的企业来说一切都没有全球一体化的捷径可走,每完成一次微小的蜕变都需要踩下一个深刻的脚印。在这样的大环境下,上海微电子光刻机弯道超车、换道超车的可能性很小。光刻机市场也并没有想象中那么大,只要稍微技术落后一点点,市场份额就会被竞争对手占据,如此就没有稳定的资金回流,也没有太多的研发经费了。

造高端光刻机这件事要认清现实

既然造高端光刻机这件事这么难,国际形势又那么恶劣,广大网友们更不应该在获得一点小道消息时就吹上天,说“弯道超车”、“换道超车”之类的话,这跟印度三哥吹牛皮又有啥区别,也不应该将造光刻机这件事贬入地,历史告诉我们再难也总会过去,也总会守得拨云见日。不吹上天,不贬入地,等待我国光刻机领域产业链、技术、人才的完善。

【2】、来自网友【中年老刘聊财经】的最佳回答:

不捧上天、不贬入地,实事求是的说,放眼全球,上海微电光刻机制造水平在全球属于独三档的存在。

光刻机是制造芯片的核心装备,制造难度极大,尤其是步进投影和扫描投影这两类高端投影式光刻机,更是被誉为世界上最精密的仪器,售价高至 1.2 亿美金,比某些先进战机的售价还要高。

目前高端光刻机制造领域,全球只有少数几家公司能掌握,那就是荷兰的 ASML,日本的尼康和佳能。

不过中低端领域,位于上海的上海微电(SMEE)也能触及,而且全球光刻机市场以中低端产品为主,市场前景还是非常广阔的。

提到上海微电,前身可以追溯到 1928 年的国立中央研究院工程研究所,是我国最早的工学研究机构之一,随着改制和发展,当 2002 年光刻机被列入国家 863 重大科技攻关计划时,上海微电子装备有限公司应运而生并承担了主要的攻坚克难任务。

不过,纵然是国内光刻机行业的龙头企业,上海微电的起步时间相较于国外,依然晚得多,比如 2002 年成立时,荷兰 ASML 已经成立 18 年了,距离 ASML1997 年开启 EUV 光刻机研发也已经过去了 5 年。

且不说光刻机水平上的差距,但从公司成立的时间和布局光刻机的时间来看,上海微电就已经落于人后了。

不过,成立之初的上海微电并非一片空白,事实上其亲身中科院光电技术研究所早在 1980 年就研制出来首台国产光刻机,第 45 所更是在 1985 年研制出了我国首台 g 线 1.5um 分步投影光刻机,这些都能为上海微电提供经验和研制基础。

早期国产光刻机的研发

到了 2007 年,上海微电 600 系列光刻机问世,型号主要包括 SSA600/20、SSC600/10 和 SSB600/10 三款,可满足 90nm-280nm 关键层和非关键层的光刻工艺。

600 系列的推出距今也有 15 年的时间了,那么他在当时处于什么水平呢?这大概相当于 2004 年英特尔最新款奔腾 4 处理器,在当时来说,相对较为先进,但两年后的 2006 年,ASML 就首度推出了 EUV 光刻机的原型、2010 年样机 NXE3100 面世、2015 年实现少量量产,将光刻机的先进程度推向了一个新的高度。

反观上海微电,自 15 年前推出最高工艺节点 90nm 的 600 系列之后,受限于技术、人才,以及禁售、禁技术输出扶持等各项复杂因素,继续突破遇到了极大的瓶颈。

直到今年七八月份,传出上海微电交付 28nm 光刻机,通过多次曝光技术可用于 14nm 芯片的制造并能保证良品率之后,才算是再次迎来了新突破。

上海微电 600 系列及参数

然而,毫不客气的说,我们在进步的同时,国外厂商也没闲着,依附高端光刻机技术不断向前突破,三星 13 亿美元的 7nm 工厂已完工,台积电 5nm 芯片号称 2024 年实现量产,3nm 芯片也在布局和量产。

从国产芯片 90nm 到 28nm、14nm,能侧面印证我们在光刻机制造领域的进步,而三星和台积电等芯片厂商却朝着 7nm、5nm、3nm 在进发,这是否已经说明我们在光刻机制造领域已经远远落于人后了呢?

其实完全不用这么悲观,如果与 ASML、尼康和佳能等顶级光刻机厂商对比,确实存在“代差”,但如果放眼全球,以上海微电为代表的中企,尚处在第三梯队。

若从制造技术上对全球各厂商排个名,大致是这样的顺序:

第一梯队,荷兰 ASML 遥遥领先

从 2021 年全球 478 台前道光刻机的出货数据来看,ASML 的 309 台,占比是 65%,剩余的 35%几乎被日本的尼康和佳能全部占据着。

虽说三家头部企业已经实现了光刻机出口市场上的绝对垄断,但如果具体到 EUV 高端光刻机,ASML 的市场份额近乎 100%,这是尼康和佳能也无法企及的。即便是 DUV 光刻机,精度更高的 ArFi、ArF Dry 也是 ASML 说了算,市场份额占比分别是 96%和 88%。

由此不难看出,在高端光刻机领域,ASML 出于独一档的存在,全球其他厂商尚没有能力撼动其地位。

而且越是高端的光刻机,其利润越大,得益于此,去年第四季度,ASML 的整体毛利率高达 54.2%,净利润实现 17.74 亿欧元。这还是在受到疫情影响下,芯片全球需求较为萎靡的背景下取得的。

说 ASML 在高端光刻机领域“独步全球”,这一点都不过分,按照他的制造技术和产能,倘若想进一步拿下尼康和佳能的市场份额,完全有能力实现。只不过人家在考虑出货量的同时,还在考虑单台售价和毛利率,压根就不太重视低端市场,与其说是“三足鼎立”,不如说是“傲视群雄”。

第二梯队,尼康和佳能

在第二梯队上,尼康和佳能的地位,其他厂商又无法撼动,两者牢牢占据着全球剩余近 35%的市场份额。

不过,纵然市场份额较大,但出口的光刻机基本上以低端光刻机为主,比如 2020 年和 2021 年,ASML 分别出口了 31 台和 42 台 EUV 光刻机,而尼康和佳能的出口量则为 0。

再比如按照 2021 年的数据,DUV 中精度更高的 ArFi 光刻机,尼康出口了 4 台、佳能是 0 台,而 ASML 则是 81 台;ArF Dry 更甚,尼康出口了 3 台、佳能是 0 台,ASML 是 22 台。

只有在低端市场,尼康和佳能才有一定的市场份额,比如 KrF 光刻机,佳能出口了 38 台;i-line 光刻机,佳能出口了 102 条,多于 ASML 的 33 台。

无疑,尼康和佳能两家日企在光刻机市场的主要优势集中在低端领域,尚能与 ASML 掰掰手腕。

但换一个角度想,即便是低端领域,除了这三家头部厂商之外,其他厂商也很难染指,即便是中企厂商中的代表上海微电,份额也近乎为 0。

从这个角度也能看出全球光刻机制造水平的巨大差距,ASML 不太想要的低端市场,尼康和佳能占据着,而其他厂商甚至连“门槛”也摸不到。

第三梯队,上海微电

具体说一下上海微电吧,其实在去年全球总共 478 台前道光刻机的出货量中,光刻机类别主要有 5 种,分别是 EUV、ArFi、ArF Dry、KrF 和 i-line,能到达的最短制程分别对应 7nm 以下、45-7nm、65nm、180nm 和 0.35um,其中 1um=1000nm,也就是最低端的 i-line 对应的是 350nm。

上文说到,上海微电的 600 系列,最高工艺能达到 180nm,也就是说理论上,在 5 中主要类别的光刻机市场上,按道理来讲,上海微电应该在 KrF 和 i-line 上有一席之地。

然而现实却很残酷,实际上上文也提到了,ASML、尼康、佳能三者的总份额近乎 100%,几乎没有上海微电 600 系列的份额。

所以上海微电究竟在国际上处于一个什么样的水平,大家应该有一个较为直接和清醒的认识。

但这并不意味着上海微电就完全落于人后了,事实上上海微电占据着国内 80%的市场份额,一方面说明上海微电在国内处于绝对的领先地位,另一方面也说明在低端光刻机领域,我们还是能实现一定比例的自给自足的,毕竟其他很多国家,但凡是涉及到光刻机,几乎 100%的依赖进口,上海微电算是独三档的存在。

再就是前段时间 28nm 光刻机交付,随着技术的成熟和实践阶段的检验,未来可能会在国际 45-7nm 这一层面上形成竞争,只不过是时间长短的问题。有朝一日,我们的国产光刻机,也能走出国门。

上海微电 SMEE

综上来说,上海微电纵然在国内光刻机市场占据着 80%的份额,但倘若放眼全球,其竞争力水平尚不能与 ASML 甚至佳能、尼康相提并论,600 这一成熟系列距研发成果至今,已经有 15 年的时间了,在国际上的竞争力稍显不足。

客观求是的讲,我们在光刻机领域的进步是明显的、看得见的,但也绝不能过分的“捧杀”,这对技术进一步改良和进步一点好处也没有。相对落后并不可怕,怕的是取得一点成绩就沾沾自喜,我们还是应该有一个较为准确的定位和清醒认识的,既不捧上天,也不贬入地。

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