美國打壓,日荷跟進,中國晶片奮力一搏仍是蓋牌走人?

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美國打壓,日荷跟進,中國晶片奮力一搏仍是蓋牌走人?

來源:娛樂大爆料 釋出時間:2023-02-02 10:40

摘要:一場針對中國晶片裝置出口限制的會議於1月27號在華盛頓結束談判,美日荷三國就對限制中國先進裝置出口限制達成協議。

丨劃重點

①尼康可出產浸沒式光刻機,TEL更是取代美國AMAT,LAM關鍵裝置的獨一廠家。利用荷蘭與日本構建的非美產線,可以規避美國技術封閉,很顯然美國也意識到這一點,才會有這次的三方會議。

②這兩年海內半導體行業很大部分是構建非A晶片產線,以緩解美國對海內晶片制裁的壓力,而現在美日荷三方協議達成則正式公佈非A產線的大門正式封閉,未來晶片的進步前輩製程裝置只剩下國產這一條路。

③整個晶片工藝最難題的除了光刻機以外,還有薄膜沉積、刻蝕、量測檢測、離子注入、塗膠顯影這幾個關鍵環節目前國產完全無法突破,差距較大。

④主要製造環節最快五年買通28nm全國產,算上光刻機,也就是說以目前傾全國之力,一切順利的情況下,我們將在7年後也就是2030年“有機會”用全國產裝置出產28nm的晶片。

作者 丨吳梓豪,20年半導體經驗,海內多個fab建廠小組負責人

正文:

一場針對中國晶片裝置出口限制的會議於1月27號在華盛頓結束談判,美日荷三國就對限制中國先進裝置出口限制達成協議。

該會議結束後一天,荷蘭光刻機制造商ASML隨即罕見的釋出宣告,“據我們瞭解,政府之間已採取措施達成協議,該協議將專注於進步前輩的晶片製造技術,而且不只是進步前輩的光刻工具被限制。”

一直以來ASML對涉中相關言論都是謹言慎行,甚至在三天前ASML CEO Peter Wennink才剛說, “你給中國施加的壓力越大,他們就越有可能加倍努力打造可以媲美ASML的光刻機。儘管這需要時間,但終極他們會達到目標。”

Peter Wennink說,總體而言,出口管制將“造成一定程度的破壞,影響效率和立異,這會波及到我們所有人。”

荷蘭首相呂特27號表示,新的半導體出口限制是一個敏感話題,與美國談判多時,即便有了成果,也不會對外界公然太多。歐盟執委布雷頓在27號當天也直接表示他完全同意剝奪中國獲取最進步前輩晶片的戰略。

如斯看來,歐盟與荷蘭政府對該國企業的呼籲無動於衷,ASML罕見的宣告預示著美日荷三方對中限制協議正式落地。

作者於去年12月美荷開始第一輪談判即發文表示此事的嚴重性,由於這兩年海內半導體行業很大部分是構建非A晶片產線,並在這兩年建立起幾條非A產線,以緩解美國對海內晶片制裁的壓力,而現在美日荷三方協議達成則正式公佈非A產線的大門正式封閉。未來晶片的進步前輩製程裝置只剩下國產這一條路,沒有其他方法。

01、國產晶片裝置情況到底如何?

目前中國晶片製造在幾個領域是沒辦法國產的,我們以2022年最新裝機的fab中芯京城28nm產線為例,第一期的國產化率也僅僅只有25%,即便門坎最低的清洗,去膠裝置目前也只能做到50%的國產化率,清洗及去膠最樞紐的環節仍是得用迪恩士,迪士科等進口裝置,其他裝置就更不用說了。

整個晶片工藝最難題的除了光刻機以外,還有薄膜沉積、刻蝕、量測檢測、離子注入、塗膠顯影這幾個關鍵環節目前國產完全無法突破,差距較大。

作者提供的訊息是目前業內的真實現況,與自媒體或某些國產裝置商釋出的這裡突破封閉,那裡又攻關完成,國產晶片裝置好像只差光刻機一個環節完全不一樣,事實上每個環節的樞紐國產無一例外完全無法取代,即便是門坎最低的環節。

以目前推進國產裝置最積極的中芯國際為例,2021年的新廠中芯京城國產化率只有25%,經由這幾年花大力氣幫所有Vendor做認證,由於要採購國產裝置,得先經由大量測試,認證合格才能採購,而這兩年幾乎所有Fab都將認證尺度大幅度降低,2023年的新招標,在政府的要求之下最多也只能將國產化率拉到45~50%,而這50%都屬於相對輕易攻克的部門。

可以很負責任的說,目前國產裝置中最好的環節是去膠裝置,已有國產去膠機,機能已經接近Disco與LAM,但即便如此也只能拉高到70%,剩下的3成我們仍是做不到。

海內Fab在官方要求下,儘量拉高國產化率,這是需要付出很大代價的,就是良率大幅度下降,良率拉昇時間也需要更多的時間,以中芯國際為例其28nm含美線良率再85%左右,25%國產化率的非美線不到7成,終極估計可以拉到75%,但也落後含美的85%,可想而知,假如國產化率進一步晉升到5成,良率大機率會落在60%左右,作為對比的是臺積電28nm良率96%。

我們得明白一般Fab需要達到8成良率才能損益平衡,國產化帶來的是海內Fab在28nm以下進步前輩製程,長期會再虧損線之下,當然目前海內Fab接受政府很多的補貼以及大量政策攙扶的貸款以維持現金流與利潤,但這並非常久之計。

單單以28nm來說,先扣除目前完全無法做的光刻機以及部門高門坎裝置,將CVD、ETCH、量測檢測、離子注入、塗膠顯影、CMP、爐管、清洗、去膠等國產裝置能做的拉高到50%的國產化率,個人預估良率終極會落在65%,然後經由幾年的最佳化與裝置一代一代的更迭, 3年後50%國產化率的28nm產線估計能達到85%。

假如光刻機那些原本無法做的裝置,我們又攻關成功持續加入進來這將是一個需要非常漫長的過程,大機率這條28nm產線,需要十年甚至更多的時間才可能達到100%的國產化率以及超過損益平衡的良率,而這十年需要國家不斷的補貼,才能存活,然而我們剛剛談的只是28nm,未來14、10、7、5nm我們還得重複這些過程,當然這些追趕過程是動態的,技術攻關也是同時進行的,假如全國產裝置能實現100%國產,後續的追趕時間必然能大大縮短。

作者的比喻最重要的是想大家明白,目前國產晶片裝置絕非媒體或者裝置商自己宣傳那般樂觀,好比中微宣傳的刻蝕已經能做到5nm,而這5nm只是刻蝕的其中一環CCP介質刻蝕裡的十多種裝置中最輕易的普通通孔刻蝕, 整個晶片不論前後道製程ICP與CCP一共接近30種刻蝕裝置,中微與北方華創無一例外,只能做最輕易的那1/4,其中最簡樸的確實能做到5nm,剩下門坎較高的一律仍是LAM、AMAT、TEL所壟斷,沒有任何例外,而這就是裝置商的宣傳套路。

剛才提到的是無到有的階段,也就是裝置至少能做的出來,經由基本測試透過,再上線去跑片,剛才我們提到國產化率越高良率越低,這需要不斷累積經驗,一代又一代的最佳化與更迭,才能達到進口裝置的良率,所以從無到有是一個艱難的過程,從有到符合基本良率也是一個難題的過程,從達到基本良率到很好良率同樣是一個不輕易臺階,現在全球晶片領域能達到目前水平,是無數世界最頂級工程師,數十年來從Fab從晶片製造過程累積經驗,不斷修改完善,不斷更迭更新而來的。

即便如此,諸如我們熟知全球最牛的光刻機裝置商ASML,其不只是再研發最進步前輩的光刻機,他們前幾代的老舊產品同樣是在不斷更迭,透過與現場出產工程師的題目發現,不斷去最佳化,每年再這些老舊裝置上的軟體程式碼都是大量的增加中,這完全只能再生產中累積的經驗才是最寶貴的。

當然現在海內的晶片工業最重要的是先解決無到有的題目,先有了才可能最佳化,作者只是但願大家能理解這過程,而不是今天某些廠家高調公佈出了樣機就認為能進Fab出產晶片了,這是一個很大的曲解。

02、為甚麼是日本與荷蘭?

恰是由於目前國產晶片製造裝置能力還未達到進步前輩水平,所以一直以來海內晶片製造仍是以進口裝置為主,2020年開始美國對中國的限制越來越大,被美國納入實體列表的中芯國際跟華為則利用日本以及荷蘭的裝置構建了數條非美產線。

非美產線中除了我們熟知的荷蘭ASML光刻機以外,日本也非常樞紐,由於尼康也能出產浸沒式光刻機,TEL更是取代美國AMAT,LAM關鍵裝置的獨一廠家。

所以,利用荷蘭與日本構建的非美產線是可以規避美國技術封閉的辦法,很顯然美國也意識到了這一點,所以才會有這次的美日荷三方會議。

△2021年全球晶片裝置商TOP20

03、美日荷到底達成了什麼協議?

這次美日荷協議基本上仍是圍繞2022年美商務部BIS在10/7出臺的新規,限制中國對FinFET,GAA技術的晶片製造裝置取得,而BIS 10/7新規的漏洞也就是我們一直仰賴的去美化裝置在1月27號這次美日荷協議中全部堵死。

去年美BIS出臺的新規原文是針對FinFET,GAA等進步前輩晶片技術的裝置對中禁止出口,而FinFET技術就是指16/14nm以下的工藝節點, 所以針對16/14nm以下的美國晶片裝置全部對中禁運,但海內晶片業主還能從日本荷蘭購買取代美國的晶片裝置,這次美日荷三方協議重點就是光刻機的ASML與尼康以及具備全環節技術的日本最大晶片裝置商東京電子TEL這三家頂尖的晶片裝置企業。

這其中最具爭議的就是大家所矚目的光刻機,由於光刻機的工藝節點並不是以多少nm來界定,我們以浸沒式光刻機來說,它能涵蓋45~7nm的工藝節點。

ArFi的DUV光刻機的工藝節點顯然與美BIS針對14nm以下對中限制的劃定泛起了爭議,該裝置假如禁止,那海內的所有45nm以下晶片等同宣告無法出產,這比美BIS的限制還高出一大截,這就是這次美日荷談判的重點之一,明確對中限制範圍以及相關作法。

荷蘭與日本顯然無法接受比美國還高的對中限制,根據作者與裝置商的確認,目前海內某Fab的28nm光刻機交貨不受影響,也就是說這次的美日荷協議,基本就是按照2022年美BIS的新規,這次協議沒有加碼,28nm不受限制,只限制16/14nm以下。

為何同樣都是193nm ArFi光刻機,又是如何區分28nm與14nm呢? 實在ASML是有對應型號的,ASML可以根據型號來出貨,當然這裡面有很多通用的硬體與軟體,ASML在交貨前會拿掉相關功能以確保該裝置未來不會拓展到更高的工藝製程。

中芯國際於去年底剛剛採購的30多臺用於28nm以上的NXT1970以及1965CI的DUV浸沒式光刻機將會於2024年陸續到貨不受影響。這30多臺光刻機也就是中芯京城,中芯東方,深圳與天津四個新建Fab所需要的裝置。

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