说出来你可能不信,被吹得神乎其神的光刻机,最怕断供的不是几千万的镜头,也不是天价光源,反而是一罐不起眼的特殊气体。离了这罐气,再牛的光刻机也只能堆在仓库当废铁。2017年荷兰光刻机老大ASML,把佛山一家中国工厂拉进了自家官方推荐供应商名单。全球能拿到这张入场券的一共才四家,这家佛山工厂是唯一的中国玩家。
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这事儿说出来更离谱,拿到认证那年,这家工厂的年营收,连ASML相关业务零头的零头都不到,愣是靠硬实力敲开了顶级玩家的大门。这种供光刻机用的特殊气体,业内叫光刻气,属于电子特种气体,是芯片制造业最不起眼也断不了的刚需。光刻机的激光腔要按精准比例混合氩氖氟氪四种气体,高压电离之后才能激发出合格的紫外光,才能在晶圆上刻出电路。配方差一丢丢,激光能量就不稳,一整批晶圆直接报废,损失轻轻松松上千万。
这行对纯度的要求堪称变态,必须达到99.9999%,业内叫6N级,换算下来就是一百万个气体分子里,最多只能有一个杂质。这不是厂商没事找事追求完美,是物理规则卡死了要求,差一点,光刻机都点不亮。过去几十年,这个市场被四家海外巨头死死攥在手里,美法德日各占一家,加起来吃掉了中国市场近九成的份额。这帮巨头卡脖子的方式还特别绝,不光技术封锁,连气瓶接口都是定制加密的,供气柜也得指定采购。
芯片厂换供应商就得停整条产线,停一天的损失都是天文数字,所有人都知道外资卖得贵,就是没人敢随便换。1993年,当时已经45岁的石平湘从佛山科委辞职下海,办起了自己的气体公司。他在科委的时候就亲眼看着国内芯片行业用的特种气体全被老外卡脖子,这口气搁心里憋了十几年。最开始公司只能给钢厂送普通的氧气氮气,利润薄得跟刀片似的,赚的都是辛苦钱。
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1998年,公司咬咬牙拍板,死磕光刻气这条路。最难啃的有两块骨头,第一块就是配方,混合气体里有些成分加起来总共才几克,还得保证运输全程成分不变质。那时候根本找不到能参考的公开资料,研发团队全靠自己一遍一遍试错,攒了几千组实验数据,才摸出属于自己的配方逻辑。第二个难题更磨人,就是气瓶内壁处理。哪怕只有零点几微米的杂质残留,灌进去的气体纯度直接不达标。
海外巨头把这个技术捂得严严实实,连合格的阀门都不肯卖给中国。没有现成的自动化设备,华特的工程师干脆直接钻进反应釜里,趴着一层一层手工打磨内壁,磨完洗,洗完测,一个气瓶一个气瓶挨着做。这一做,就是快二十年,没人知道中间熬了多少难,就是憋着一口气要搞出自己的东西。最后一道门槛是ASML的官方认证,这是绕不开的坎。
ASML是全球光刻机市场绝对的老大,芯片厂买了它的机器,基本都照着它的推荐清单选供应商。没进这份名单,你的气体再纯,主流芯片厂也不敢用你。最开始华特去找ASML谈,对方连测试机会都不给,两家体量差得实在太悬殊。华特的总经理傅铸红前前后后跟了快一年,不停给对方展示自己的生产流程品控标准和检测技术,总算磨得对方松了口,同意给测试机会。
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2017年,华特的四款光刻混合气,走完了ASML全部认证流程,文件审核样品测试工厂审计全过,正式进了推荐供应商名单。2021年,华特又拿下了日本光刻光源巨头GIGAPHOTON的认证,这家企业和被ASML收购的Cymer,是全球仅有的两家能做高端光刻激光设备的厂商。到这时候,华特成了国内唯一一家同时拿到两张认证的特气企业,算是彻底站在了国内这个领域的顶端。拿到认证也不代表就能躺赢,麻烦才刚刚开始。
海外巨头没闲着,看到国产光刻气起来了,直接掀起价格战,卖得比华特的产品还便宜,明摆着就是要把这个新生苗子掐死在摇篮里。搁以前,大部分芯片厂选供应商就认便宜稳定,外资这招本来挺好使。直到2019年,日本突然宣布对韩国限制出口三种半导体关键材料,一下子给整个行业敲了警钟。三星和SK海力士当时八成五的光刻胶都靠日本进口,断供就等于停产,整个韩国都慌了神。
这一巴掌直接把整个东亚的产业链都打醒了,原来卡脖子真不是远在天边的事,是说发生就发生。之前一直把价格放在第一位的中芯国际、长江存储,都开始认认真真把华特的产品导入自家产线。大家想明白的第一件事就是,命脉不能攥在别人手里,贵一点也要有自己的供应商。三年之后又一场大冲击来了,2022年俄乌冲突爆发,乌克兰两家最大的稀有气体供应商直接停产。
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很多人到这时候才知道,全球将近七成的光刻机用氖气氪气,都产自乌克兰,这还是苏联时期留下的工业遗产,乌克兰炼钢的副产品就是这些稀有气体。冲突一起,货源直接塌方,全球芯片厂都乱了阵脚。巧的是,中国是全球产钢量最大的国家,占了全球总产量的一半多,同样有空分设备能产稀有气体。华特等国内企业很快就填上了这个缺口,这一刻很多人才反应过来,完整的工业体系原来是被低估了的战略王牌。
今年3月,中东局势波动波及卡塔尔,当地最重要的天然气处理设施受损,全球大约三成的氦气供应出了问题,霍尔木兹海峡航运也受影响,卡塔尔的货根本出不去。氦气是光刻机冷却系统的必需品,高端EUV光刻机尤其离不开它。消息出来之后,6N级半导体氦气的现货价格一个月内涨了将近九成,韩国六成五的氦气都来自卡塔尔,三星和SK海力士赶紧紧急清点库存,就怕断供。
华特这边半点事儿没有,它的氦气原料来自和俄罗斯签的长期协议,跟霍尔木兹海峡半毛钱关系都没有,供应链完全没受影响。不光没受影响,华特还开足马力满产满销接订单,今年一季度,氦气业务已经占到华特总营收的将近一半,是A股里氦气业务占比最高的上市公司。很多人说,华特是赶上了风口,靠一次次危机才起来的。可实际上,哪有什么凭空掉下来的运气,不过是当年的苦熬终于熬出了头。
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当年外资封锁最严的时候,华特人爬进反应釜打磨气瓶内壁的日日夜夜,每一步都走得扎扎实实,根本没白费。早些年中国电子特种气体的国产化率只有个位数,这几年一步一步走过来,数字慢慢往上涨,能打的产品也越来越多。但现在市场里大部分份额还握在外资手里,这场突围战,还没到收官的时候。
参考资料:人民日报 国产光刻气获ASML认证打破海外垄断
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