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日本若断供光刻胶,麒麟9000s芯片将无法制造,华为该如何应对?

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在半导体行业产业链中,光刻胶或许占据的份额并不大,但却非常要命,少了这东西,整个芯片制作流程就会中断。

全球光刻胶的市场份额,日本占据了头把交椅,特别是高端光刻胶,拥有90%的市场份额,位于绝对的垄断地位,一旦日本对中国断供,将使我国高端芯片的生产陷入绝境。

目前,国内的高端芯片,以华为推出的麒麟9000S为代表,如果日本执意断供,无疑会对华为形成直接冲击,面对这种潜在被“卡脖子”的情况,该如何应对呢?



日本光刻胶的垄断地位

实际上,日本经常会利用自己在光刻胶领域的垄断地位来“搞事情”,2019年,日本宣布对韩国实施半导体工业材料审查管控,其中就包括光刻胶,导致韩国三星芯片良率迅速下降,仅有不到20%,这种情况一直持续到2023年,随着日韩关系破冰,日本恢复对韩供应光刻胶。

与此同时,又有消息称日本将执行美国“实体清单”限制要求,对中国某企业断供光刻胶,这明显是美日韩联手打压中国芯片行业。

其实,日本从2021年开始,就不断传出要对中国断供光刻胶的消息,要么是因为自身产能不足,要么是配合美国的措施,总之,日本把光刻胶当成了悬在中国芯片产业头上的达摩克利斯之剑,时不时就挥舞两下。



日本是怎样成为世界光刻胶领域的霸主的呢?

早在1950年,美国柯达公司就开发出了KTFR光刻胶,随后,IBM公司在1980年突破了KrF光刻技术,并在之后的15年当中,成为KrF光刻胶的全球霸主。

同一时期,日本也将目光聚焦到光刻胶领域,在美国的大力扶持下,一批企业积累了大量技术经验,为日后的崛起打下了坚实基础。



光刻胶虽然重要,但在整个半导体行业中所占的份额其实很少,对于美国来说,这并不是一项很赚钱的生意,所以对日本在光刻胶领域的发展并没有进行过多干预与限制。

正是在这样的背景下,日本抓住机遇,开始大力研发光刻胶,一些龙头企业开始涌现。

1995年,日本东京应化研发出KrF光刻胶,并实现大规模量产,2011年,日本又开发出EUV光刻胶,一举奠定了在该领域的全球霸主地位,发展到今天,10纳米以下制程的光刻胶,全球几乎只有日本能够生产。



正是经过了数十年的积淀,日本在光刻胶领域形成了自己的数据库,并积累了大量经验,同时也构建了完善的品质管理体系,对生产工艺实施严格把控,所以,在短期内想要撼动日本的地位,并不现实。

对于中国来说,如果是在全球开放市场的情况下,半导体产业链上的产品,并不着急非要自主研发,但是近几年国际局势并不平静,中国屡次遭受打压,所以国内半导体行业对于实现整个供应链安全的诉求日益迫切,对技术自主可控的意愿空前强烈。

那么,我国为什么无法实现光刻胶技术的突破,难道没有其他办法弯道超车吗?



光刻胶究竟是个啥?

恐怕短期内还真是不行。

芯片的整个制程非常复杂,需要上百道超精细的工艺才能制造出来,而光刻胶就是其中不可或缺的一种材料。

在芯片制造中,先要在晶圆上涂覆光刻胶,再将晶圆放入光刻机,光刻机内的光学元件,会将绘制好的图案缩小,并聚焦到光刻胶涂层上。

在光束的照射下,光刻胶发生化学反应,图案就会印刻到光刻胶涂层,这一步结束之后,将晶圆取出,进行烘烤及显影,使光刻的图案永久固定,然后洗去多余光刻胶,此时光刻胶的任务就结束了。



这就好像要在一面墙上刷标语,我们会先把墙刷成白色,然后用报纸剪出要刷的字,将报纸贴到墙上,再用油漆刷到报纸上,把报纸去掉,墙上就会出现我们想要刷的字。

晶圆就相当于墙,光刻胶就是我们先刷上的那一层白漆。

光刻胶是一种非常“娇贵”的东西,在生产的时候,要求无尘的环境,一旦周围存在灰尘,就会严重影响光刻胶的品质,就连医院手术室的环境,都没有光刻胶生产环境干净。



弄清楚光刻胶的成分不难,难的是配比,这需要大量的数据支撑,在研发过程中,还需要上下游企业共同提供数据反馈才行。

此外,光刻胶不易保存,一般有效期仅有半年左右,所以即便是想“囤货”都做不到。

根据适应的光线波长不同,光刻胶分为很多品种,主要有G线光刻胶(436nm)、I线光刻胶(365nm)、KrF光刻胶(248nm)、ArF光刻胶(193nm)、EUV光刻胶(13.5nm),分辨率逐步提升。



这其中,用于生产10纳米以下芯片的EUV光刻胶,更是不容易予以突破,其技术壁垒极高,稍有一丝一毫的差错,就意味着前功尽弃。

所以,光刻胶对于很多企业来说,实在是有些出力不讨好的意味,想要研发出来并进行量产,前期需要投入大量资金和人才,花费极大的精力去攻克技术难关,但真的量产之后,又会发现这个市场的容量实在无法与半导体产业链上的其他产品相提并论。

面对这种情况,我国又该如何应对呢?



我国的出路在哪里?

当前,半导体行业已经成为高科技领域大国角力的抓手,产业生存要想实现良性循环,只能谋求自主研发,某种程度上,也正是这样的现实情况,倒逼中国企业无论如何要在光刻胶领域取得突破。

我国光刻胶行业,目前面临着几个主要问题,首先是光刻胶的关键原料,包括树脂、光敏剂等材料的进口依赖性较强,同时光刻机资源紧张,在对光刻胶进行验证时心有余而力不足,此外,国外的厂商拥有专利优势,想要突破更加困难。



虽然我国已经能够生产出部分光刻胶,但覆盖面比较窄,整体自给率不到10%,其中G线、I线光刻胶的自给率约为20%,KrF光刻胶的自给率更低,12英寸硅片用的ArF光刻胶刚实现量产。

EUV光刻胶,目前已有企业通过了部分验收,但尚未形成量产能力,这项技术的突破,实在是急不来,必须要经过大量的验证与反复的实验。

但是好在我国半导体行业正在不断提升,国产晶圆的产能不断扩大,由此衍生出更多对光刻胶的需求,这对光刻胶的研发会起到促进作用。



同时,国产光刻胶厂商与国内的晶圆厂商不存在沟通上的问题,这可以做到第一时间及时对产品进行测试反馈,能够在较短时间内,增加数据库容量,这对光刻胶后续研发具有重要意义。

2023年,我国实现了28nm及以上工艺ArF光刻胶的突破,这使国产光刻胶又向前迈进了一步,这也说明,在中低端光刻胶领域,我国已经不会再被外国厂商“卡脖子”了。

但是对于高端光刻胶,我国恐怕还有相当长的一段路要走,在这一时期,整个半导体行业只能咬紧牙关,灵活应变。



就像华为,预计2024年将出售1亿部手机,前期已经囤积了4000到4500万个麒麟9000S芯片,至少在短期内,不会影响到华为高端手机的生产销售。

据悉,华为将从2024年开始,不再从高通进货,而是全面转向自己设计的麒麟芯片,如果是这样,那就意味着高通2024年对中国销售的手机芯片将减少5000到6000万颗。



华为此举,其实对于国内半导体行业有着很大的鼓舞作用,也会激发相关产业链的研发热情,包括光刻胶在内,毕竟中国的市场足够大。

中国现在只是还需要一点时间,等到“轻舟已过万重山”的时候,自然会“三军过后尽开颜”!



参考资料:

中国电子报:《光刻胶不断“被搅局”|半导体材料故事》

芯榜:《传:日系光刻胶断供!背后:日韩正在联手!》

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