前沿导读
荷兰《新鹿特丹商报》科技专栏作家、国际半导体观察者马克·海金克撰写过一本名为《芯片制造:光刻巨头ASML传奇之路》的书籍作品,该作品在2023年10月荷兰地区首发,2025年3月在中国发布中文版书籍,2026年1月在日本发布最新修订版。
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该作品是马克·海金克深入采访ASML创始人及现任管理层后,首次披露ASML公司近40年的发展之路。并且在书籍的后半部分,海金克深入分析中美两国之间的芯片战,并且还说到了中国半导体产业的部分技术突破。而在中国被卡脖子最严重的光刻机领域,作品当中也进行了独家报道。
技术封锁
EUV光刻机是美国对中国企业严防死守的先进制造设备,该设备一度被认为是制造7nm及以下先进芯片所必备的产品。
尽管采用上一代浸润式DUV光刻机也可以制造7nm芯片,例如台积电第一代N7工艺,但是在向下发展的过程中,DUV受限于硬件的物理限制,193nm的激光波长很难制造出晶体管间距更短、密度更多的芯片,这时候就需要13.5nm波长的EUV技术介入。
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我们可以这样说,对于制造7nm及以上工艺的芯片来讲,EUV是所需但不唯一的设备。但是对于那些7nm以下工艺的芯片来讲,EUV是必要设备,也是国际层面主流的技术路径。
美国对中国实施封锁,全面禁止ASML向中国大陆地区交付EUV光刻机,这相当于直接阻断了中国大陆企业制造7nm以下芯片的机会,将中国先进芯片制造业拒之门外。
海金克在作品中指出,此前中芯国际已经向ASML下单了一台EUV光刻机,但是由于美国实体清单的增加,导致ASML无法获得美国的技术许可。
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光刻机是由荷兰ASML负责制造销售并承担售后维护工作,但是光刻机的部分子系统由美国企业提供。比如光源模块是美国西盟公司(Cymer)在美国本土制造完成,虽然该模块要先运送到荷兰ASML,再由ASML交付给全球客户,但是在美国工厂制造技术模块,这需要受到美国的管控约束。
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EUV禁令的波及范围非常广泛,除中国本土企业之外,韩国SK海力士在中国无锡建设的存储芯片工厂此前采购了一台EUV,但是迫于美国的出口管制压力也被迫取消订单。
这种剑拔弩张的限制政策,让中国企业开始将目光转向上一代的DUV技术。
DUV技术
美国对于DUV光刻机的封锁并没有向EUV那样“一刀切”,而是先封锁NXT:2000i及以上较为先进的浸润式光刻机,然后又针对中国大陆地区特定的先进晶圆厂,封锁NXT:1970i及以上浸润式光刻机。其他企业则是没有被过多限制,ASML还可以继续提交销售浸润式DUV光刻机的许可。
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这段时间正在推进的match法案,则是在之前的基础上对华为、中芯国际、华虹、长鑫存储、长江存储这5家中国企业实施完全体的出口管制,封锁全部浸润式光刻机的出口,阻断中国企业在先进芯片以及成熟芯片领域的扩产。
海金克在作品中表示,中国芯片制造商可以利用已购的浸润式光刻机继续生产较为先进的芯片,这需要用到多重图案化技术。这种技术对于刻蚀、沉积设备的要求较高,所以中国芯片制造商制造出来的7nm芯片在成本上压力较大。
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中国企业并没有在美国的制裁下放弃自主设备的研发,上海微电子是ASML的竞争者之一。
海金克表示,ASML副总裁哈里·范霍特以及ASML首席技术官马丁·范登布林克在2018年和2019年来中国访问,此次访问的主要目的是他们想了解中国自主光刻机的研发进度和现存问题。在当时来看,上海微电子的进度较为缓慢,前端光刻机被卡在了90nm节点,与ASML设备的差距较大。
但是中国企业正在研发更好的技术,例如支持28nm节点制造的浸润式DUV光刻机,不过这个技术的研发难度很大。
而美国的出口管制给了中国企业发展自主技术的机会,如果全面封锁中国企业进口光刻机的途径,那么中国企业便会将目光重点放在国产设备上。
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以书中的视角来看,中国企业正在研发28nm浸润式光刻机,但是技术难度大,不确定是否能成功。但是根据《科技导报》上面中国半导体产业领军人发布的报告来看,上海微电子的28nm浸润式光刻机已经进入到了测试阶段。
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浸润式光刻机进入测试阶段,这标志着我国在DUV光刻机领域实现了技术进步,同时也印证了ASML高管和马克·海金克的看法,对中国企业实施技术制裁,必然会导致中国企业全力以赴开发自主可控的国产设备。
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