5月19日,長江存儲終于盼來了自己的首臺光刻機(jī)。當(dāng)天中午,這臺價值7200萬美元、比黃金還金貴的設(shè)備,運(yùn)抵了武漢天河機(jī)場。這臺來自全球最大的芯片設(shè)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(shù)的重要突破。
好消息不止一個。就在幾天前,據(jù)15日援引消息人士的話稱,中國芯片加工企業(yè)中芯國際(SMIC)也與同一家企業(yè)——荷蘭阿斯麥公司訂購了其首臺最先進(jìn)的EUV(極紫外線)光刻機(jī),價值1.2億美元。消息稱,這臺幾乎相當(dāng)于中芯國際去年全部凈利潤的設(shè)備,將于2019年初交付。
5月19日,長江存儲首臺光刻機(jī)運(yùn)抵武漢天河機(jī)場。
光刻機(jī)為何物?
光刻機(jī)為何物?為何如此金貴?
5月22日報道稱,光刻機(jī)(又稱曝光機(jī))是生產(chǎn)大規(guī)模集成電路的核心設(shè)備,其作用是掃描曝光芯片晶圓,刻蝕集成電路。制造和維護(hù)需要高度的光學(xué)和電子工業(yè)基礎(chǔ),世界上只有少數(shù)廠家掌握。因此光刻機(jī)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(dú)立的阿斯麥公司掌握了90%以上的高端光刻機(jī)市場份額。精度愈高的光刻機(jī),能生產(chǎn)出納米尺寸愈小、功能更強(qiáng)大的芯片。
世界最新最先進(jìn)的兩代高端光刻機(jī)領(lǐng)域,即浸入式(Immersion)和極紫外線式(EUV)光刻機(jī),全部由阿斯麥掌握核心技術(shù)。報道稱,小于5納米的芯片晶圓,目前只能用EUV光刻機(jī)生產(chǎn)。三星電子和臺積電目前正競爭生產(chǎn)7納米工藝技術(shù)芯片,這兩家都訂購了阿斯麥公司的EUV光刻機(jī)。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(shù),而今年即將推出的新款iPhone將使用7納米工藝技術(shù)。
由此可知,擁有光刻機(jī)對芯片工藝的實現(xiàn)有著決定性的影響。
荷蘭阿斯麥公司廠區(qū)。
不斷補(bǔ)足芯片量產(chǎn)短板
目前,在芯片技術(shù)的研發(fā)上中國已經(jīng)有了飛速進(jìn)展,但在制造量產(chǎn)上還是短板。這兩臺光刻機(jī)的引進(jìn)將大大提高中國在芯片制造工藝上的水平。
據(jù)悉,19日運(yùn)抵的光刻機(jī)只是長江存儲的首臺光刻機(jī),陸續(xù)還會有多臺運(yùn)抵。報道稱,該設(shè)備在相關(guān)的海關(guān)、商檢及邊防口岸的相關(guān)手續(xù)辦理完成后,即可運(yùn)至長江存儲的工廠,可用于14-20納米工藝。這也從側(cè)面透露了長江存儲3D NAND閃存芯片的工藝制程。
根據(jù)長江存儲官網(wǎng)的介紹,2016年,紫光集團(tuán)與國家集成電路產(chǎn)業(yè)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(dāng)年,長江存儲啟動了位于武漢的國家存儲器基地的建設(shè)。2017年9月,項目一期的一號生產(chǎn)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(chǎn)機(jī)正式進(jìn)場安裝。這標(biāo)志著國家存儲器基地從廠房建設(shè)階段進(jìn)入量產(chǎn)準(zhǔn)備階段,中國首批擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的32層三維NAND閃存芯片將于年內(nèi)量產(chǎn)。
目前,長江存儲的32層堆疊3D NAND閃存已經(jīng)開始試產(chǎn),不少產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)都拿到了樣片測試,預(yù)計今年第四季度量產(chǎn)。另外據(jù)日本經(jīng)濟(jì)新聞今年2月22日報道,蘋果正在與長江存儲進(jìn)行談判,以購買其生產(chǎn)的NAND閃存芯片。據(jù)分析蘋果首先將僅在面向中國國內(nèi)的產(chǎn)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(shè)備數(shù)據(jù)的NAND型閃存。蘋果對半導(dǎo)體的品質(zhì)要求很高,不少觀點(diǎn)認(rèn)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(yīng)的依賴,因而愿意大舉投資。另據(jù)紫光集團(tuán)全球執(zhí)行副總裁暨長江存儲執(zhí)行董事長高啟全披露:長江存儲的3D NAND Flash已經(jīng)獲得第一筆訂單,總計10776顆芯片,將用于8GB USD存儲卡產(chǎn)品。他在接受采訪時強(qiáng)調(diào):“這僅是剛剛開始”。
而對于中國內(nèi)地規(guī)模最大、技術(shù)最先進(jìn)的芯片制造企業(yè),成立于2000年的中芯國際購買光刻機(jī)的舉動也引發(fā)關(guān)注。據(jù)日經(jīng)亞洲評論報道,據(jù)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(dá)的訂單。報道稱,盡管中芯國際在這一市場仍落后于市場領(lǐng)先者兩至三代技術(shù),但是購買到目前世界最先進(jìn)的EUV光刻機(jī),彰顯了其努力追趕的決心。據(jù)了解在2017年3月,中芯國際宣布將進(jìn)軍7納米工藝技術(shù)的研發(fā)。而EUV光刻機(jī)則是現(xiàn)今唯一能夠生產(chǎn)7納米以下的設(shè)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(nèi)忙碌。
光刻機(jī)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(jī)的廠商,并且產(chǎn)量極低,阿斯麥全部產(chǎn)能早在生產(chǎn)之前就被預(yù)訂一空。根據(jù)提供的數(shù)據(jù),今年,臺積電已經(jīng)向阿斯麥訂購接近10臺EUV光刻機(jī),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(jī)交付,但并沒有說明訂單詳情。
由于《瓦森納規(guī)定》的存在,阿斯麥公司接連對中國企業(yè)接單,引發(fā)一些質(zhì)疑?!锻呱{協(xié)定》又稱瓦森納安排機(jī)制,全稱為《關(guān)于常規(guī)武器和兩用物品及技術(shù)出口控制的瓦森納協(xié)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(guī)定成員國自行決定是否發(fā)放敏感產(chǎn)品和技術(shù)的出口許可證,并在自愿基礎(chǔ)上向“瓦森納安排”其他成員通報有關(guān)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(dāng)“瓦森納安排”某一國家擬向中國出口某項高科技技術(shù)時,美國甚至直接出面干涉,如捷克擬向中國出口“無源雷達(dá)設(shè)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(rèn)為最高端的光刻機(jī)技術(shù)受到《瓦森納協(xié)定》影響,被禁止向中國大陸出售。然而,阿斯麥公司發(fā)言人則對記者表示,該企業(yè)對包括中國客戶在內(nèi)的全球客戶都一視同仁。而且,向中國出售EUV光刻機(jī)并沒有違反《瓦森納協(xié)定》。
事實上,從中芯國際的官網(wǎng)可以了解到,中芯國際早在2014年10月27日,已經(jīng)與阿麥斯公司簽訂過一份光刻設(shè)備批量購買協(xié)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(dāng)時就表示:“中國對我們來說,是很重要的市場。通過這個協(xié)議,我們希望能在中國客戶中增加市場份額,占穩(wěn)一席之地。”
2017年10月,阿斯麥中國區(qū)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(jìn)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(dāng)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(dǎo)體芯片將進(jìn)入7納米時代開始(現(xiàn)在處于10納米時代),EUV光刻機(jī)可以被稱為戰(zhàn)略性設(shè)備,沒有它就會使芯片制造寸步難行。
阿斯麥公司生產(chǎn)的光刻機(jī)。
芯片國產(chǎn)化進(jìn)程提速
關(guān)于購買光刻機(jī)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(shè)和營運(yùn)的12英寸集成電路生產(chǎn)線項目實現(xiàn)首臺工藝設(shè)備——光刻機(jī)搬入, 此次搬入的首臺工藝設(shè)備為阿斯麥公司的NXT 1980Di光刻機(jī),是目前中國大陸集成電路生產(chǎn)線上最先進(jìn)的浸沒式光刻機(jī)。據(jù)了解,華力12英寸先進(jìn)生產(chǎn)線建設(shè)項目總投資387億元人民幣,被列為國家《“十三五”集成電路產(chǎn)業(yè)重大生產(chǎn)力布局規(guī)劃》。該項目主要從事邏輯芯片生產(chǎn),重點(diǎn)服務(wù)國內(nèi)設(shè)計企業(yè)先進(jìn)芯片的制造需求,并滿足部分事關(guān)國家信息安全的重點(diǎn)芯片制造。根據(jù)規(guī)劃,該項目將建成月產(chǎn)能4萬片的12英寸集成電路芯片生產(chǎn)線,工藝覆蓋28-14納米技術(shù)節(jié)點(diǎn)。項目計劃于2022年底達(dá)到產(chǎn)能目標(biāo)。
除了資金和技術(shù)人才的投入外,為推進(jìn)《國家集成電路產(chǎn)業(yè)推進(jìn)綱要》落地,我國將針對集成電路先進(jìn)工藝和智能傳感器創(chuàng)新能力不足等問題,出臺一系列政策“組合拳”,加速多個重點(diǎn)關(guān)鍵產(chǎn)品和技術(shù)的攻關(guān),以此促進(jìn)我國集成電路產(chǎn)業(yè)的快速健康發(fā)展,并縮小我國集成電路產(chǎn)業(yè)和世界先進(jìn)水平的差距。據(jù)國家制造強(qiáng)國建設(shè)戰(zhàn)略咨詢委員會制定的產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo),到2020年我國集成電路產(chǎn)業(yè)與國際先進(jìn)水平的差距將逐步縮小,全行業(yè)銷售收入年均增速超過20%。到2030年,集成電路產(chǎn)業(yè)鏈主要環(huán)節(jié)達(dá)到國際先進(jìn)水平,一批企業(yè)進(jìn)入國際第一梯隊,產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)跨越式發(fā)展。我國“國產(chǎn)替代”的研發(fā)能力和生產(chǎn)進(jìn)度都在不斷提速中。