#光刻
中國通訊專家:光刻機已進行交付,美國的制裁明明沒能遏制中國發展,但他們還要這麼幹
前沿導讀中國通訊專家、復旦大學特邀研究員汪濤在做客東方衛視《今晚》欄目中指出,雖然美日荷三國的晶片裝置佔主導地位,但中國的裝置也起來得很快。乾式DUV光刻機已經交付,浸潤式光刻機也已經交付並進入測試階段。美國最新的match法案對於我們來說,已經感到有些麻木了,美國製裁的次數太多,而且沒有真正起到對中國的遏製作用,但他們還是要這麼幹。這樣只會傷害到美國和盟友國企業,這是非常不理智的。參考資料:復旦大學特邀研究員汪濤:不但害人而且害己 已經感到麻木https://www.douyin.com/video/7632246521911594249法案影響美國對中國晶片產業的制裁,經歷了以下幾個階段:1、重啟對中興的制裁,開始對華為實施晶片斷供。禁止台積電用一定比例的美國技術為華為製造晶片,隨後又完全禁止台積電為華為製造晶片。2、在切斷華為晶片供應之後,開始將華為、中芯國際、北方華創、拓荊科技等中國本土企業拉入實體清單,實施尖端技術禁運。3、美國持續將中國本土企業以及多所高校拉入實體清單,並且不斷收緊出口管制,對EUV、浸潤式DUV、刻蝕機、離子注入等製造裝置實施更加苛刻的限制。多輪制裁下來,製造14nm及以下邏輯晶片、128層及以上快閃記憶體晶片、18nm記憶體晶片所需的裝置材料已經被美國封鎖了一大圈。除美國企業之外,美國還聯合日本、韓國以及台灣地區台積電在內的60多個企業組成四方聯盟,禁止這些企業為中國大陸地區提供技術支援。雖然美國的制裁手段步步緊逼,但中國企業依然使用曾經採購的浸潤式DUV光刻機,通過自對準多重圖案化技術成功量產了國產7nm晶片,在先進晶片領域實現了技術突破。時任美國商務部長的雷蒙多對此表示稱,美國沒有證據能夠證明中國企業擁有量產晶片的能力,也沒有證據能夠證明華為可以源源不斷的推出產品。但是隨著華為不斷推出搭載升級款麒麟晶片的產品,雷蒙多最終承認之前的制裁是徒勞,還呼籲美國政府將未來的眼光重點放在支援本土企業的技術發展上,在技術領域拉開與中國的差距。此次最新的match法案,要求在之前制裁標準的基礎上,對華為、中芯國際、華虹集團、長鑫儲存、長江儲存這五家中國企業實施全面的制裁限制。無論這些企業是製造先進晶片還是成熟晶片,均不允許繼續獲得來自於美國的製造裝置。而且美國政府要求荷蘭ASML、日本東京電子等企業在150天內對齊美國的制裁標準,ASML對浸潤式DUV光刻機實施全面限制,東京電子對刻蝕機實施全面制裁,否則美國將動用“外國產品直接規則”強制性對盟友國企業實施限制。在實施制裁的同時,還要對以上五家企業手中此前已購的裝置實施售後限制政策,禁止相關企業的技術人員為中國企業手中的裝置提供售後服務和技術支援。該法案看似針對性很強,但實際上與美國之前的制裁方法如出一轍,依然還是在裝置領域實施限制,並沒有想出新招式。這也對應了汪濤研究員所表達的觀點:美國這麼做,我們已經感到有些麻木了。國產技術從華為發佈搭載國產7nm工藝的終端產品後,中國半導體產業進入快速發展時期。許多國產製造裝置開始進入商業化發展,國內晶圓廠建設新生產線,也是以國產裝置作為首要採購目標,推動自主技術的市場佔比及滲透率。2024年,中國工信部正式公佈了兩台全新的國產DUV光刻機,一台是KrF裝置,一台是ArF裝置。並且ArF光刻機的解析度來到了65nm,套刻精度為8nm,對比之前的國產裝置進步明顯。而更加先進的浸潤式DUV光刻機,則是在2026年的產業報告當中透露了相關消息。包括中國半導體行業協會第八屆理事長陳南翔、副理事長趙晉榮、劉偉平、魏少軍在內的13位中國半導體產業從業者,在2026年撰寫了一篇名為《建構自主可控的積體電路產業體系》報告。據報告指出,在自主可控與國產替代的大背景下,中國晶片的本土化趨勢愈發明顯。上海微電子公司推出的28nm浸潤式DUV光刻機已經進入測試階段,其他國產裝置也已經陸續進入生產線上,對同類型的海外裝置實現了部分替代。雖然國產EUV光刻機目前沒有精準消息,但是浸潤式DUV光刻機已經提上商業化發展的日程,重點解決在前端光刻機領域被卡脖子的困境。 (逍遙漠)
韓國媒體唱衰中國技術:中國企業在10年內,很難製造出商業化的先進光刻機
01 前沿導讀據韓國媒體《韓國先驅報》內容指出,美國實施的出口管制正在讓中國加快自主先進光刻機的研發,但韓國漢陽大學材料學教授安振浩對此表示稱:對於中國團隊來說,展示一台他們自己研發的先進曝光裝置是可能的,但是想要在10年內製造出足以商業化運行的裝置,這基本不可能。在實驗室中進行技術演示,跟安裝在生產線上面製造晶片,這是兩個完全不同的概念。02 商業化韓國半導體工業協會董事安基賢指出,在7nm及以下節點,EUV技術是當下主流技術,也是不可或缺的技術,這個技術目前被荷蘭ASML完全統治。如果中國企業真的可以實現極紫外技術的本地化量產製造,那麼這將會重塑全球晶片產業的格局,但是想要達到這一點是很困難的。根據ASML公司發佈的官方資料顯示,ASML第一代EUV光刻原型機在2006年交付給比利時微電子中心以及紐約州立大學進行技術研究。2008年,紐約州立大學利用該原型機製造出了首批晶片產品。2010年,ASML製造出了NXE:3100光刻機。這是一台預生產的EUV光刻機,交付給了韓國三星的研究機構,讓其對製造效率和良品率進行研究,為商業化做準備。2012年,英特爾、三星、台積電這三家晶圓巨頭以購買股權的方式為ASML注資,確保ASML有足夠的資金去研發可商業化的EUV裝置。2016年,NXE:3400系列光刻機進行規模化量產,交付給三星、台積電等企業使用。2019年,使用EUV光刻機製造的7nm晶片正式進入消費市場,首批搭載EUV工藝晶片的產品是三星note10系列,隨後就是華為mate 20X 5G以及mate30系列的5G版本。2020年12月,ASML官方宣佈其製造的EUV裝置已出貨100台,ASML揭開了全球晶片製造的新技術時代。ASML的零件供應商總共有5100家,來自於歐洲、北美、亞洲等全球各地區。這些供應商將特定的零部件交付給ASML,由ASML負責將所有的零件拼裝到一起,最後通過特定的工業軟體讓其穩定運行起來製造晶片。ASML更像是一個方案整合商,負責將所有的零件拼湊在一起,形成一個可製造產品的整機裝置。ASML也同時負責EUV的銷售以及售後服務工作,這也是ASML公司最強大的地方,只有這一家企業知道如何組裝裝置,知道如何維修裝置,EUV光刻機完全就是寡頭壟斷的格局。EUV光刻機是一個非常依賴全球供應鏈合作的技術項目,美國西盟公司提供極紫外光、德國通快公司製造發射極紫外光的發射器、德國蔡司公司製造EUV的整個曝光系統、日本企業負責提供塗覆晶圓的EUV光刻膠、ASML則是提供晶圓對準系統,並且負責整機的製造銷售體系。每一個環節都涉及到光學技術與硬體裝置的緊密連接,還涉及到供應鏈之間的技術適配性,這也是ASML從2006年製造出EUV原型機,一直到2019年才正式進入商業化的主要原因。03 技術壁壘韓國漢陽大學教授安振浩指出,像尼康、佳能這種老牌的光學工業巨頭,也曾投入大量資源嘗試過涉足EUV光刻機領域,但是從未成功過。這個技術領域根本不是依靠蠻力就能進入的,你需要聯合最頂級的供應鏈合作,然後經過數十年的技術積累去提升成功率。對於被美國實施出口管制的中國團隊來說,不能獲得國際頂級供應鏈的支援,這是一個無法迴避的難題。既然提到了尼康,那麼就來說一下尼康的情況。尼康曾投入超過1000億日元用於研發可商業化的EUV裝置,但是直到2018年,尼康只有實驗室內的原型機,無法將其進行商業化量產,最終宣告項目失敗。雖然尼康在EUV領域徹底出局,但是其在2016年發佈了浸潤式光刻機NSR-S631E,單次曝光製造28nm晶片,多次曝光製造7nm晶片,並且採用了氣動軸承系統,提升了對準精度,尼康也因此成為了全球繼ASML之後,第二家擁有先進浸潤式光刻機製造能力的企業。如今的光刻機市場格局已經變成了ASML一家獨大,ASML掌控著EUV、浸潤式等先進裝置的市場統治權,總市場佔比超過70%。其次是佳能在KrF和i線裝置領域實現了較高的市場份額,並且佳能還有奈米壓印這個先進節點的裝置。而尼康雖然有浸潤式光刻機,但是技術水平與ASML的差距較大,國際市場並不願意主動採購尼康的浸潤式。現在尼康的光刻機業務萎靡嚴重,半年僅僅賣出9台裝置,而且還都是製造成熟節點的產品,浸潤式沒有出貨,虧損嚴重。據王陽元、陳南翔、趙晉榮等人在科技導報上面發佈的產業建議指出,中國的中國國產28nm浸潤式光刻機已經進入了測試階段,中微半導體的先進刻蝕機裝置也已經進入了台積電7nm和5nm生產線,其他企業製造的中國國產裝置均在生產線上實現了對部分海外裝置的中國國產化替代。目前中國國產光刻機已經推進到了浸潤式技術的測試階段,測試階段需要做的事情就是提升其規模化製造的能力,在穩定性和經濟性上面進行重點最佳化,將裝置從能用階段,轉變為好用、穩用階段。在穩定中國國產浸潤式光刻機的同時,還要聚集中國的尖端力量,推動中國國產極紫外光刻機的發展情況。多年前,海外媒體並不認為中國企業能在被美國封鎖下的前提下,製造出7nm晶片,也並不認為中國團隊可以完成光刻機的整機製造。但事實證明,這些技術中國企業都已經完成了,正在對更加困難的技術發起挑戰。 (逍遙漠)
台積電不著急買High-NA 中國光刻機的未來在何方?
昨天台積電在北美技術論壇公佈了未來幾年到2029年技術Roadmap,下一代1.4nm的A14預計在2028年正式量產,2029年會有背供電版A12。從產品應與來看背供電版目前只有輝達的Feynman會開始採用第一代的SPR超級電軌,預計Feynman下一代會繼續採用第二代的SPR A12製程。可以清楚的看到台積電對未來製程的命名2nm世代的背供電版為A16,1.4nm世代的背供電為A12。這次比較新穎的是1.4nm家族除了A14/A12還多了一個A13,邏輯密度比A14提高6%,類似之前被一代的P系列,可能是A14P以後沒有了,直接叫A13。這個命名規則的變化,跟筆者之前討論2nm世代以後的先進製程演變高度一致,那就是節點碎片化,摩爾定律的推進早已經跟不住每代2倍的提升,進入2nm以後情況更加嚴重,所以筆者之前的判斷就是之前每一代的E或P都單獨變成一個小節點,然後維持1到2年不斷的碎步化提升。從台積電最新的製程命名來看,筆者兩年前預測大機率成真。這次的TSMC北美論壇,台積電還釋放了這些製程都不會用到High-NA EUV,這對ASML的投資者不是一件好事,因為High-NA這兩年一直被視為ASML業績提升王牌。其實筆者早在2024年就根據測算斷定A14製程不會用High-NA EUV,原因在兩年前這篇文章有詳細說明跟測算 High-NA 是必須嗎?有沒有可能,咱們都讓Intel帶跑偏了!長期跟蹤筆者知識星球的對這些行業未來變化基本都是了然於胸,這些新聞筆者都是很早以前就已過推演。因為半導體行業沒有太多突然,更多的是現在的動作決定未來兩三年,所以我們根據現在就能很好的推導未來,所以建議大家加入筆者知識星球,可以提早獲取行業動態。全球光刻技術的發展慢慢從裝置商主導漸漸演變成Fab主導權一直在加重,因為EUV之後,光源已經很難再有突破,目前ASML在性能上除了提高NA以外,別無他法,更多是在WPH的成本上下功夫。所以能有效提高解析度的就得靠Fab的litho工程師們的真功夫,降低K1的重要性與日具增。這正是我說的裝置商在製程的主導力在下降,Fab在上升的真實現況。對於國產光刻機跟前些年不同的是,從宣傳少了很多,2026年之前每年都有好幾波國產光刻機各類突破消息層出不窮。2023年7月份新華社發佈28nm光刻機年底交付,作者隨即發文澄清了目前國產光刻機的實際進展,緊接著2023年9月清華前兩年的一篇SSMB論文引起市場廣泛討論光刻廠的可能性,一個莫名其妙名詞『光刻廠』橫空出世。2023年底新華社還真發了28nm光刻機驗證機送交Fab的消息,但隨即因為太離譜不到兩天就刪貼,但已經形成軒然大波。2024年工信部指導目錄出現ArF DUV跟隨著某大廠的多重曝光專利幾乎同一時間曝光,又是一陣鑼鼓喧天的連環宣傳。一直以來這些宣傳都有濃濃的官方色彩。這些消息每一次筆者都會發文打假。2025年則是Dr.KIM那離譜到家的LDP EUV的爆料,各種東拼西湊的專業術語連他自己也不明白,忽悠慘了殷殷期待的國內部網路友們,筆者第一時間就發文澄清並全面做過科普,目前這傢伙也消聲匿跡了。兩年前Canon發佈可以達5奈米製程節點的奈米壓印機FPA-1200NZ2C , 這些技術路線讓作者思考了一下倒底同步輻射,奈米壓印又或者堅持傳統光刻技術路線,那一個才是解決中國半導體的老大難問題”光刻機”的最好路徑。目前EUV波長已經一口氣推進到接近X-ray波長的上限,再要縮短波長恐怕要用新的物理機制產生新的光源,上述三種路線各有優點也又各有缺點 , 而中國在被西方限制,無法取得先進光刻機的情況下,應該如何發展?同步輻射可以作為光刻機光源嗎?2023年9月被網友誇大為光刻廠的就是位於北京懷柔的中科院高能所正在興建中的第四代同步輻射裝置跟才規劃完成的清華雄安SSMB-EUV項目。網上繪聲繪影的把光刻廠描繪為,一力降十會,大力出奇蹟,跳過EUV的三大難點其中的兩點 , 光源跟物鏡,只要保證雙工作台的精度就行,在Fab外部建設超大型的同步輻射光源廠,直接上KW級的8nm波長,實現光源外接和Fab叢集的共享,光刻機則從外部接入合適的功率和波長的光,完成高精度光刻。然而中科院高能所早於1984年開始在北京玉泉路興建第一代同步輻射裝置,隨後也一直有迭代跟升級。這已經是近40年前的舊事。同步輻射是高能物理實驗儀器的另類應用。原先的應用是利用電場加速電子,利用磁鐵彎曲電子行徑,並依圓形軌道運行。加速後的帶電粒子對撞生基本粒子,主要是魅夸克(charm quark)。由於帶電粒子被加速時會放出電磁波也就是光,同步輻射裝置也可以利用這些光探測材料及生物結構,這是目前的幾個應用範疇。但是談及應用於光刻機的光源那又是另外一回事了。考慮用同步輻射來當光刻機光源絕對不是新鮮事,X-ray光阻早在80年代就是研究的題目。90年代業界在考慮未來光刻機的光源時,EUV和同步輻射都是曾被考慮的方向。當初美國國防部高等研究計畫署(DARPA)選擇EUV,但是也有其他公司選擇同步輻射,譬如IBM。在重新檢視同步輻射是否適合當光刻機光源時,讓我們簡單回顧一下EUV的幾個特性。EUV光刻機EUV一般是指波長於121~10nm的光,波長再短就是X-ray了。在EUV波長區域,並沒有天然的材料與機制可以產生雷射,現行的13.5nm EUV是以二氧化碳雷射照射掉落的錫液滴所激發的次級光源。由於EUV光的產生過程複雜,光的頻率集中的程度遠不如使用雷射源的DUV,亮度也遠遠不如DUV。亮度不足,曝光時間就需要較長,這就影響了光刻機產出效率(WPH)。由於EUV光的能量較DUV高,容易透鏡材料發生反應而被吸收,光的傳遞依賴於好幾個有多層鍍膜的反射鏡組形成光路並聚焦。對於半導體產業而言,這是一個有別於之前基於雷射光源的全新的光學系統,這也說明為什麼EUV理論早就證明可行但卻要發展20餘年才得以商業化的原因。即使用全反射鏡來建立光路,垂直鏡面入射的光線仍然會被部分吸收。因此,光線最好以與鏡面垂直線傾斜6、7度的角度入射。由於這個傾斜入射角,整個光學系統的數值孔徑(NA)就比較難極大化,目前的EUV其NA=0.33,與DUV的NA可以高達1.3存在巨大的差距。而數值孔徑與解析度成正比。這是個關鍵的光學特性。由於目前EUV波長已經一口氣推進到接近X-ray波長的上限,再要縮短波長恐怕要用新的物理機制產生新的光源 , 那這將又是另一段20年艱苦的研發旅程,所以目前整個產業界的努力都集中2個面向,增加NA和增加產出,比如上面提到的ASML 0.55 High-NA EUV光刻機。以目前13.5nm波長的EUV大概能做到那個技術節點?這點是整個半導體產業共同關心的問題。早在2000年代行業討論DUV之後的曝光機光源時,當時已有摩爾定律已日暮的感覺,可是最後卻又奮力推進這麼多年,直到EUV接手 , 20多年前誰都想像不到未來可以發展出這樣的技術來延續摩爾定律。理論上,一個光源的解析度大概在光源的半波長(Half-Pitch)。譬如第二代DUV ArF的波長是193nm,理論解析度就只有96.5nm。但是透過多重曝光(multiple exposure)、過刻(over etch)、相位移(phase shift)以及浸沒(immersion)在水中改變光的折射率等工程手段,193 nm DUV目前可以處理到7nm的節點。如果不計代價 , 也可以到達浸沒式發明者林本堅博士所說的5nm甚至更低,IMEC前兩年就有SAOP的八重曝光技術,當然這並非高Overlay的DUV可以獨立完成,更強的Etch跟Dispersion也缺一不可。而波長13.5nm的EUV可以推進到那一個技術節點?要注意的是現在邏輯製程的節點與早年以電晶體實際的柵級長度(Gate length)為命名已有所有不同,7、5nm的柵級長度超出10nm不少。目前節點是以1個晶體的總體表現,如速度、功率、熱耗散、面積等綜合因素來命名,最直觀的方式就是比較單位電晶體密度MTr/mm2。如果最小結構裝置仍然以矽晶為基礎、以電磁學為控制手段,那麼矽基元件的最小尺寸是可以粗估的。矽的共價鍵長度為0.111 nm。要組織一個元件的功能部分 , 譬如溝道就至少要有幾十個原子的內部,要不然物質表面的性質可能就會影響物質內部應有的性質,因而影響元器件的特性 , 最明顯的就是我們經常看到的遂穿效應造成的漏電。幾十個的矽原子就是小幾nm的長度了,已經接近現有的EUV的理論解析度,這也是當初產業界一口氣將光源波長從193nm推進至13.5 nm的考慮。如果對原分子的控制可以更精細、物質的表面性質可以被精確掌控,比如目前行業正大力研發的2D材料 , 因而使用較少的矽原子也可以構成有效元件,這時在半導體製程演化至物理的自然極限前,光源的波長還留有一個小窗口,這個窗口的候選人就是同步輻射與自由電子的光。其實目前行業並非完全依賴純光刻技術來推進線寬的縮小 , 多曝這種可以有效降低k1值的RET增益手段 , 讓DUVi可以從45nm推進至7nm甚至5nm 共6個節點,這顯示出了RET的重要性。這一切在EUV上也同樣可以達成 , 當然這是一個複雜的問題 , 主要還是在成本平衡的問題 , 簡單說 , 目前波長13.5nm的low-NA EUV未來面對2nm甚至1.4nm的Half-MP還是有冗餘的,半導體發展到1.0nm才需要High-NA,同樣的如果不計代價,Low-NA EUV的多曝造做到1.0nm也沒問題,主要是經濟性的問題。同步輻射同步輻射所產生的光,是由電場加速帶電粒子因而產生輻射產生的光,不像雷射是利用原子天然能階之間的躍遷產生的相干光(coherent light),光源波長是可以控制、設計的。同步輻射產生光的波長,從遠紅外至hard X-ray,大約是10nm到0.01nm,雖然很難達到理論最小值 , 但這波段已足以處理矽基半導體製程的所有波長需求。高於DUV波長的光就不必討論了 , 畢竟DUV是既有成熟的裝置,不必再重新發明輪子。可以討論的是現在EUV波長波段,以及將矽基半導體推向物理極限的幾nm波長的光。用同步輻射作為光源有個明顯好處,即為光的亮度充分。只要加速器中心能穩定控制的電流夠大,就是電子夠多,輻射光的亮度便充分,這樣就可以立刻解決現在EUV產量上亮度不夠好的窘境,這也是23年炒作同步輻射當光刻機光源的理論依據。同步輻射光源也面臨現在EUV因光的能量較高,容易被物質吸收的問題,如果波長更短,問題愈嚴重,物鏡系統是EUV的難點這也同樣是同步輻射的難點,而23年炒作同步輻射的小作文卻離譜的宣稱同步輻射不用複雜的物鏡系統。同步輻射正在使用的光學元件, 也不是甚麼新鮮技術路線。但是同步輻射是儀器(instrument),而光刻機是量產裝置(equipment),二者要求的精度、可靠性、成本等有巨大差距。除了物鏡系統、精度、可靠性、成本等難點以外,同步輻射要作為光刻光源還有另外的2個大挑戰。同步輻射基本上是個圓形加速器,出光口散佈在圓周外圍,這個格局與現在的晶圓廠的佈局(layout)天差地別。如果使用同步輻射,會大幅更動晶圓廠的運作方式,甚至是一些介面規格,作者作為一個資深的Fab建廠工程師 , 我第一個想到的就是如此龐大的裝置如何保證Particle這個Clean room最懼怕的污染物 , 這是影響晶片良率的一大要因。EUV雖然體積也不小,但是長的方方正正的,放在Fab合適而且每部機台獨立運作互相不干擾,這也是當初半導體產業選擇使用現在EUV的理由之一。下一代的High-NA EUV可能是Fab能容納的極限 , 因為文章前面提到的傾斜入射角的原因 , High-NA物鏡就會變得異常龐大 , 這幾乎到達Fab現有技術允許的上限 , 未來還有Hyper -NA這需要接近30米高的龐然大物將使得Clean room的管理與建造要求出現全新的變化。同步輻射的第二個挑戰是維修時的停機時間(downtime)。裝置維修,停機理所當然。但是同步輻射加速器的維修會導致每個出光口同時停機,晶圓廠就處於完全停產狀況。在半導體產業眼中,這是只有在災難時才會出現的狀況。半導體產業的邏輯一般是將既存的技術和裝置榨出最後一滴價值,最大幅度的降低裝置折舊與技術攤提。所以現在光刻機的發展主流是盡其所能的提高EUV的亮度以及解析度,並且佐以其他非曝光手段如奈米壓印與定向自組裝(DSA)等方法,以期能夠支撐到矽基精細元件的物理極限。單純從微影光刻技術來看 , 同步輻射相較於目前的EUV來說,理論極限只能推進2個節點左右,畢竟光源波長只是10nm與1nm的區別。在文章之前也提到目前產業界都是多種手段來縮小線寬,光刻只是其中之一,而多重曝光以及過刻、相位移等技術都比單純的提高光刻極限來的容易。目前行業正在發展的其他非曝光手段如奈米壓印與定向自組裝(DSA)等方法,台積電與Intel都在這些技術上佈署重兵攻關 , 台灣省的台大,交大與清華都有針對DAS技術的課題組 , 全部均由台積電提供大量資金與合作。進入AI時代 , 半導體行業也走在前端 , 台積電,ASML與NV三方合作利用AI打造的cuLitho計畫 , 該計畫後來又加入了EDA巨頭新思 , cuLitho從2023年開始運行以來,一直在進化當中, Fab對光刻技術的主導權也因為AI更為加深。之前網傳的清華光刻廠,計畫建設KW等級光源,其實ASML目前的High-NA EUV光刻機EXE5200就已經達到600W,KW等級也就是一台EUV的功率。所謂KW的同步輻射光源可能還沒有兩台EUV產能來的高,所以光刻廠至少是要100KW或者MW等級,同步輻射要產生100KW等級的光源,個人認為技術還有很遠的路要走而且建設資金也並非網傳同步輻射不貴,小裝置確實不貴,但小裝置不如一台EUV,要達到光刻廠的功率那將是天文數字,另外還得搭配一座專用的小型核電站。綜合上述原因全球半導體產業界打造同步輻射來取代EUV光源,大費周章搞下來最終只能推進2~3代,產業界巨額投入的動力很顯然是不足甚至沒必要。因為其潛在競爭力並沒有大幅超前其所需要投入的成本,但同步輻射在中國引起廣泛討論的跟根本原因是我們被西方限制無法取得先進光刻機,急需另起爐灶以實現彎道超車。但這或許是國內無良自媒體的又一次炒作,如文前所述,40年前中國中科院高能所早就建構起第一代的同步輻射裝置。同時90年代初期全球半導體產業對下一代光刻機的光源的探討,就包括了同步輻射光源、自由電子雷射器、放電電漿體(DPP)光源、和雷射電漿體(LPP)光源,經歷可寫成一本書的千辛萬苦,近20年的努力最終ASML代表的LPP路線勝出。所以清華同步輻射的光刻廠,不就是對30年前全球產業界早已經論證完成的技術路線又一次冷飯新炒。時至今日,3年多過去了,清華大學也並沒有實現SSMB光源,項目都還沒完工,目前為止,他們只是在2021年對一個加速器新理論的試驗工作發表了一篇論文,並獲得Nature刊登。這個技術最初就是由美國勞倫斯伯克利國家實驗室的華裔科學家趙午博士提出,趙午博士在台灣出生,台灣清華畢業後到史坦福進行加速器理論研究,2017年退休後成為北京清華的訪問學者。經由趙博士牽線並與清華的唐傳祥研究組合作,最後由清華大學、赫姆霍茲柏林材料研究中心(HZB)與德國德國聯邦物理技術研究院(PTB)的合作團隊在德國的同步輻射裝置開展的早期驗證試驗成功並於Nature發表研究成果,也是基於這個研究成果,清華開始建設雄安SSMB EUV裝置。我們期待懷柔的第四代同步輻射裝置與清華SSMB EUV有朝一日能順利點亮,即便它還只是一個初步的驗證裝置,未來SSMB成功點亮的一天我們才需要來考慮其作為光刻機可能性的各項工程細節探討。SSMB是否可作為可用的光刻機光源,經過了三年,現在看還是有點太早 , 但如文前所言被西方限制的中國半導體行業該怎辦?前兩年有點火的奈米壓印技術現在又如何呢?奈米壓印奈米壓印的方法其實很簡單,就像用活字印刷將木範本轉印圖案到紙上一樣。木範本是陰刻,1:1的將字的圖案壓在紙上,利用顏料最終在紙上顯示出圖案 , 壓印後的圖案是陽刻的。這過程沒有像光刻程序中牽涉到光源、光學系統、感光、顯影、蝕刻等複雜的過程以及精密昂貴的裝置,所以晶圓處理程序價格相對較低似乎是理所當然。關鍵的技術是壓印範本的製造,以及前文中以顏料比擬的高分子樹脂及整個壓印過程。壓印範本與欲轉印的圖型是1:1,所以在製造範本時要有至少與在晶圓上欲轉印的圖案一樣精細的解析度,這用來塑造範本圖樣的工具自然是電子束(e-beam)。電子束是半導體業用來在掩範本上形塑線路圖樣的主要工具。電子的德布羅意(de Broglie)波長是0.08nm,也就是說電子束理論上的解析度就是在這數量級。對於任何目的的刻畫,這都遠超過所需要的精度!問題是被電子束用來呈像的物質會與電子發生作用,因此電子束刻畫的解析度極大程度的依賴於使用的物質。目前電子束的解析度大約在5~10nm左右,這對於5nm製程實際的臨界尺寸14nm便夠了。奈米壓印還預告未來可以推進到2nm製程節點,2nm實際的臨界尺寸是8~10nm,也還在目前電子束解析度可觸及的範圍之內。以電子束刻畫的掩範本是母板(master plate),接下來就是大量複製。說『大量』一點也不誇張。因為目前佳能推出的奈米壓印機每小時產量就只有100片上下,100的WPH這比EUV的Alpha機器都還要低更別說量產機型,以現有技術來看掩範本可以使用的次數在幾千次的數量級,因此我們清楚經過2-3天掩範本就得更換,這是真正的『大量』,所以在奈米壓印技術中掩範本的成本將非常高。在奈米壓印之前,基板需先滴有高分子樹脂,與基板上粘合層充分浸潤。之後就是將範本壓在佈滿高分子樹脂的晶圓,借壓力及毛細現象讓樹脂延伸入範本圖形之中。然後用紫外光固化(UV curing)樹脂,取下範本。奈米壓印過去技術發展的挑戰和上述的壓印過程和使用的物質有直接的關係。過去的幾大挑戰分別為套刻(overlay)、產量、缺陷率(defectivity)和微顆粒。套刻是指元器件上下不同層間結構的對齊問題,在奈米壓印製程中會產生覆蓋問題的原因之一是壓印過程中樹脂被壓印而扭曲或變形,以致於上下層之間的相應結構無法對齊,這是奈米壓印過去在技術上常被詬病的地方。又譬如奈米壓印的產量其實取決於樹脂滴(resist drop)的大小、擴散速度以及跟基板粘合層的浸潤速度,這些問題基本上是材料特性的問題。這些問題在過去發展的30餘年間主要由材料的改善以及一些輔助的機制,譬如上下層對準校正等,這些問題獲得相當程度的改善,奈米壓印因而逐漸步入量產製程的行列。前兩年佳能熱炒的FPA-1200NZ2C奈米壓印機這個型號,其實最早在2015就已出現在相關的學術期刊上了。已經出現10年的舊機型能夠重新引起業界廣泛的注意,最主要的原因在於它將要進入比較大範圍的半導體量產應用。奈米壓印有2個特性可以有效地拓展它的應用範圍。第一,是它不僅適用於2D圖形,有些3D圖形也可以用單一掩範本來轉移線路圖形,這可以有效的簡化製程。另外一個特性,是奈米壓印可以用於任何基板,不只是適用於矽晶圓上。這2個特性讓奈米壓印已經開始被應用於一些次領域,譬如生物感測器等MEMS領域。只是這些領域的產值相對較小,並未獲得充分關注。這次佳能奈米壓印受到較多關注的原因,是奈米壓印要進入主流半導體製程行列,而且時程明確。鎧俠(Kioxia)與SK海力士當時預計於2025年開始,以奈米壓印技術生產3D NAND Flash。NAND在很長一段時間內是市佔率僅次於DRAM的半導體產品類別,奈米壓印進入大宗產品的製程行列,意義非凡。但很可惜時至今日的2026年,上述奈米壓印技術還是非常不成熟,距離量產還有不小距離。東芝(Toshiba)於2004年就開始跟佳能合作以奈米壓印試產NAND,目前鎧俠與佳能和Dai Nippon等公司為共同推動建立奈米壓印技術生態的主力成員。SK海力士身為鎧俠的股東與鎧俠一直以來就有市場與技術合作,同時宣佈採用奈米壓印技術也在情理之中。NAND可以率先採用奈米壓印有其技術上的理由:NAND是儲存陣列。與高度客制化的邏輯晶片不同, 一般儲存陣列線路圖形高度重複,基礎單元結構相對簡單。最重要的是其容量設計可以留有冗餘(redundancy),如果製造過程中有局部線路圖形產生缺陷,可以用硬體方法熔斷受損部分,用原先預留的冗餘部分替代,晶圓整體良率可以維持在較高水平。如果奈米壓印要應用到DRAM,缺陷密度的要求也一樣可以較為寬容。但是DRAM底部電晶體觸點太過密集,因此上下層間的對準就變得格外重要,以前奈米壓印的技術規格尚達不到量產的要求,需要再改善套刻精度後才談得到DRAM的應用。至於邏輯晶片,由於線路中大多不是重複的圖形,比較少有冗餘設計的可能,對於顆粒物或缺陷極為敏感。目前的奈米微影機仍需降低顆粒污染和缺陷才有辦法跨入邏輯晶片的製造應用。另一個比較有期待的領域是矽光。最近筆者一直在研究矽光製造,想起了奈米壓印。奈米壓印在轉印線路圖形時的線邊緣粗糙度的表現優於傳統光刻機的表現,因為沒有光的干涉、光阻蝕刻等問題,這使得光子在通過這些以奈米壓印製造的光元件時,表現更符合原設計的預期效能,而且一般光學元件製造層數較少,層間覆蓋的問題沒有那麼尖銳。另外,光學元件很多是3D圖形的,這正是奈米壓印的強項之一。矽光還有另外一個機緣。早先業界對異質整合路線圖(HIR)就計畫於2020年矽光出現在異質整合晶片市場中,但是實際上被延遲了。2023年由於人工智慧(AI)應用的興起,大量資料移動的需求要以光的形式來實現,矽光被正式推上檯面 , 台積電就宣佈在2025年開始矽光的量產。半導體產業的邏輯,總是會將機器裝置的價值利用到最後一刻,畢竟原始的投資太過巨大,所以對新裝置的引進就有潛在的使用障礙。但是這些半導體產業的邏輯卻不太符合我們實際國情,中國有所謂舉國之力,讓我們可以不畏前期巨大的投入,國家無窮無盡的補貼,讓行業可以無序生產把海外競爭者擠出賽道,諸如鋼鐵 , 化工 , 太陽能與液晶面板。我們原本屢試不爽依靠國家強力補貼的發展模式卻在半導體這個領域無法發會綜效,已經投入了十年之久,還是沒有太好效果。主要原因還是半導體產業鏈著實太長太龐大,跟以前那些產業只要單點突破就有綜效不一樣,半導體產業每個細分領域都是全球頂尖,每個細分領域都需要突破,短期內依靠國家補貼確實很難出成績,這是一個需要長期積累的行業。相對於同步輻射,奈米壓印已被證明可以實現並有具體落地應用,但奈米壓印與傳統半導體製程中的光刻完全不一樣,配套的刻蝕薄膜沉積等關鍵裝置也會有很大的不同,這將改變由來已久的半導體製程供應鏈,整個體系都需要重整。如此看來,這是乎有點符合具備舉國體制這種不怕耗費巨資又不擔心原本供應鏈打掉重練的中國嗎?對於被限制先進光刻機取的中國,我們是否應該被迫轉移新的技術路線,還是堅守傳統西方光刻機路線?結論其實答案並非一體兩面, 而是要適合國情 , 文章前半段已經說明了同步輻射早在幾十年前行業的技術論證中就敗下陣 , 純屬冷飯熱炒 。目前也壓根不具備成為製造晶片的光源的選項 , 而EUV對於未來晶片推進至1nm節點以下 , 配合其他技術還有很大的挖掘空間 , 所以EUV理所當然是最優選項 , 但無奈西方對中國的技術封鎖 , 無法取得。那用DUVi繼續探索5nm甚至3nm成了目前中國半導體迫在眉睫的唯一選項 , 實際上國際半導體行業也早就在進行這些技術的開發 , 因為這些增益技術不只是在DUV上使用也同時可以在EUV上發光發熱 。無奈中國半導體技術積累不足 , 對於全球行業新技術路線投入也不足 , 前沿的DAS定向自組裝 , ILT反演光刻 , IMEC在去年就發佈了DUVi SAOP(八重曝光) , 並和Mentor共同建立不需加入任何冗餘金屬 , 沒有額外的電容SALELE(自對準-光刻-刻蝕) 全部都是DUVi可以用來製作5/3nm甚至更先進晶片的技術 。很可惜的是,相關技術,我們只在2024年看到某大廠發佈了一個SAQP專利 , 這是行業10年前已經用來生產晶片的既有技術 , 對於更新的前沿技術作者幾乎沒有發現國內有相關佈署。國內高校更多是在研究可以寫更多paper的新領域,而不是產業能落地的新應用新技術。作者認為從高校,科研機構以及國內各大廠在研發光刻機的同時,也要重點投入這些行業已經確定的前沿可落地技術 , 不要整天只想搞光刻機這種大項目或者只想寫paper評職稱, 明明有許多技術同樣可以突破西方封鎖 , 持續推進中國晶片的先進節點 , 難道只因為研發光刻機的項目好拿錢就一股腦全投入在這?奈米壓印也是一個方向, 作者認為即便奈米壓印目前還有諸多缺點不成熟 , 但如果搭配DUVi只讓奈米壓印去壓印極少數的Key layer那可發揮奇效, 因為奈米壓印利用e-beam刻掩膜有非常高的精度 , 只刻少數Key layer正好避開的奈米壓印的重大缺點沒法一直高強度大量壓印並保持高精度 。而且奈米壓印具備的3D圖形壓印是傳統光刻機所不具備 , 這正好是未來儲存晶片以及矽光所需要的 , 這不都是中國半導體極力想突破的問題點,但很可惜沒太多人在搞這塊,因為他不夠熱。全球半導體行業有無數研發工程師在竭盡腦汁想辦法推進摩爾定律 , 壓根沒有國內輿論大行其道的摩爾定律到2nm或多少nm就會停止不前我們將有大把時間追趕的說法。從2024始可以確定的20年內 , 晶片電晶體的密度跟總數將持續快速增長 , 甚至在單晶片功耗提升或總電晶體上超越原本的摩爾定律 ,。比如2024年3月份台積電的劉德音與黃漢森在IEEE發表的文章 , 計算出不用十年 , 人類就可以製造出一兆顆電晶體的GPU單晶片 , 未來不再是只通過製程改善縮小線寬這單一手段來提升電晶體數量 , 立體結構的最佳化、2D新材料以及先進封裝每一個技術都能有效並持續的提升電晶體數量。而幾年前這篇論文提及的單晶片1兆電晶體,現在看來,不用十年會提早在2030年實現,所以整個半導體行業正因為AI,推進速度再增快,而不是減速,更不是很多人口中的終將停滯。有興趣的可以去IEEE看下這篇文章How We’ll Reach a 1 Trillion Transistor GPU - IEEE Spectrum摩爾定律將停止 , 我們將會有很多時間追趕西方的說法純屬自欺欺人 , 或者懂的人欺騙領導或無知網民的說法。既然未來中國半導體還有那麼長的路要走, 必然對於全球先進技術我們也得同步發展與時具進 , 不需要急功近利只圖一個光刻機。因為今天這篇文章讓大家知道了未來還有那麼多技術路線可以突破封鎖 , 多點佈局多條腿同時走路 , 是中國發展任何產業的強項 , 只要不被利益團體矇蔽,不被忽悠 , 看好方向選對路線 , 中國半導體必然可以崛起。對中國半導體真實現況有興趣的同學,歡迎加入筆者知識星球,5000多名會員有一半左右的從業者,還有各大機構的研究員們,大家一起討論行業真實情況知識付費,掃文章末尾二維碼即可加入有三天試用期,對內容不滿意者三天內可無條件向平台申請退款,不需要任何附加條件。 (梓豪談芯)
斷供,晶片圈遭暴擊!
美伊衝突的餘波,沒繞開半導體產業。影響還在持續擴散,越來越多企業受波及。據TheElec報導,三星、SK海力士收到壞消息。日本供應商通知,光刻膠原料採購已中斷。業內人士透露,21日晚就接到相關消息。日本公司正開內部會議,23日將正式發通知。短缺的原料,是PGME和PGMEA兩種溶劑。它們的作用,是溶解其他物質的“幫手”。半導體產業鏈裡,很多材料都離不開它們。光刻膠、抗反射塗層,都需要這兩種溶劑。高頻寬儲存器的臨時粘合劑,也得靠它們。給三星、SK海力士供貨的日本企業不少。信越化學、TOK、JSR、富士膠片都在列。斷供的根源,還是美伊衝突引發的連鎖反應。日本40%的石腦油供應,依賴中東地區。荷姆茲海峽被封鎖,石腦油供應直接斷檔。石腦油是原油煉製的輕質油,用途極廣。高溫裂解後,能生產丙烯、乙烯等原料。價格漲得離譜,從每噸600美元飆到1190美元。這是4月初的現貨價,較封鎖前近乎翻倍。供應中斷後,日本裂解裝置開始減產。12座石腦油裂解裝置,6座已降低產能。丙烯供應跟著減少,連鎖反應就此爆發。環氧丙烷以丙烯為原料,產量受直接衝擊。而PGME和PGMEA,正是以環氧丙烷為原料。原料斷供,溶劑生產自然難以為繼。PGMEA價格已上漲40%-50%,壓力傳導下游。杜邦、陶氏、LG化學,都已發出提價通知。日本供應商也在想辦法,尋找替代管道。計畫從中國或韓國採購PGME和PGMEA。核心評估標準,是工藝變更(PCN)流程。對三星、SK海力士來說,麻煩才剛開始。它們必須重新評估生產工藝,耗時不短。通常需要一年時間,才能完成全部評估。光刻膠的驗證周期,更是漫長且嚴格。東方證券指出,要經過四大核心流程。PRS性能測試、STR小試、MSTR批次驗證,最後Release。光刻膠是配方型化學品,成分複雜。成膜樹脂佔比最高,決定其核心性能。解析度、耐刻蝕性,都靠成膜樹脂支撐。好在,國內企業正在加速突圍。聖泉集團G線/I線光刻膠用酚醛樹脂已量產。KrF光刻膠用PHS樹脂,進入市場匯入階段。八億時空的進展更亮眼,已實現噸級出貨。百噸級KrF光刻膠樹脂產線建成並量產。彤程新材部分光刻膠,已用自研樹脂商用。 (1 ic芯網)
儲存大廠瘋搶EUV光刻機
科技巨頭還在為模型先進性“爭風吃醋”時,“賣鏟人”ASML的光刻機又一次賣爆了。ASML CEO傅恪禮。圖片經過AI處理4月15日,光刻機巨頭ASML發佈2026年第一季度財報。財報顯示,ASML當季總淨銷售額88億歐元,淨利潤28億歐元,每股基本收益7.15歐元。不過,受季節性因素和新舊機型交替影響,ASML第一季度營收環比2025年四季度97.18億歐元的“爆表”業績有所回落,但依然超出了此前LSEG分析師預期的85億歐元。與此同時,28億的淨利潤,也高於市場預期的25億歐元。第一季度,受裝機售後服務收入增長的帶動,ASML實現了53%的毛利率,處於指引範圍的高端。相比2025年第四季度的52.2%,盈利能力進一步最佳化。受AI基建投資熱潮提振,ASML股價2026年已飆升約40%。本季度,ASML也大方回饋股東:2025年總股息擬定為每股7.50歐元,較2024年增長17%,第一季度豪擲約11億歐元回購。ASML預計第二季度淨銷售額在84億至90億歐元之間,其中裝機售後服務業務收入預計達25億歐元。同時第二季度毛利率將介於51%至52%之間;與此同時,上調全年預期淨銷售額到360億-400億歐元,2026年全年毛利率維持51%至53%的預期保持不變。不過,由於第二季度指引略低於預期,ASML夜盤一度跌超3%。儲存客戶瘋狂下單儘管二季度的指引沒有讓資本市場狂歡,ASML仍然上調了全年的營收下限和上限20億歐元、10億歐元,至360億-400億歐元。上調核心源自於儲存原廠大幅增長的訂單需求。ASML總裁兼首席執行長傅恪禮說:“在持續的AI相關基礎設施投資的推動下,半導體行業的增長前景持續鞏固,晶片需求正超過供應。”他還解釋稱,客戶正加快2026年及以後的產能擴張計畫,且這些計畫通常由他們與自身客戶簽訂的長期協議支撐。根據財報提供的資料,EUV在其營收結構中的佔比持續加大,剔除裝機售後服務,EUV的營收貢獻佔比達到66%,大幅度超越非DUV裝置。ASML還預計,2027年的產能低數值孔徑EUV出貨量至少能達到80台。ASML的EUV客戶當中,儲存客戶的訂單環比、同比都在大幅增長,緊扣儲存產能不足,價格暴漲的行業背景。此前,韓國晶片巨頭SK海力士已計畫在2027年前斥資約80億美元購買ASML的尖端裝置,而三星電子近期也下達了價值約40億至50億美元的訂單。ASML在財報中披露,2025年第四季度,邏輯和儲存客戶的訂單比例為70%、30%,到今年第一季度,兩類客戶的訂單比例變成了49%、51%。另外,財報資料還顯示,ASML第一季度新光刻銷量為67台,二手機器為12台。雖然新機銷量較上季度的94台有所下降,但已安裝基礎管理銷售額(服務與現場選項)從21.34億歐元提升至24.88億歐元,也部分反映出老客戶正在通過升級現有產能來應對當下的算力短缺。出口管制影響持續受AI需求驅動業績暴漲的ASML,仍然無法擺脫出口管制的困擾。中國大陸作為ASML最重要的市場之一,2025年貢獻了該公司銷售額的三分之一,去年第四季度更是佔到淨系統銷售額的36%,在出口管制持續影響下,本季度中國大陸市場對ASML的營收貢獻大幅收縮至19%。ASML預計,2026年中國大陸對總營收的貢獻將下降至約20%左右。根據財報披露的資料,目前,韓國已經成為其最大的市場,本季度份額高達45%,上個季度還只有23%,其餘地區除了台灣的需求還在增長,本季度的營收佔比都在下滑。不過一個值得關注的變數就是馬斯克的TeraFab,如果其在美國投建晶圓廠的推進順利,未來也會成為ASML新的營收增長點,並且拉高美國市場對其營收的貢獻佔比。對於這些潛在的不確定性,戴厚傑在展望中表示,2026年的業績指引區間已經預留了空間,足以容納目前關於出口管制討論可能產生的各種結果。提前五年完成目標為了應對未來更龐大的市場需求,ASML內部也在經歷一場變革。該公司在1月份宣佈計畫裁員約1700人,主要涉及技術和IT部門。傅恪禮將此舉解釋為讓公司變得更加“靈活”和“敏捷”,以更好地聚焦於2026年及以後的增長年。ASML曾在2024年11月的投資者日上提出,2030年要實現440億至600億歐元的年營收,毛利率達到56%至60%。支撐這一目標的,是行業對市場拐點(全球晶片年銷售額突破1兆美元)的預判。按照速度,營收目標的下限大機率在今年就能完成,比傳統預測整整早了五年。ASML CEO傅恪禮在財報展望中說,“晶片需求已超過供應,客戶正在加速擴張2026年及以後的產能。”可以說,在AI需求驅動全球儲存和邏輯晶片擴產的背景下,現在的ASML,正處於一種“幸福的煩惱”中:一方面光刻機的訂單持續強勁,另一方面受交付周期限制無法快速兌現訂單需求。如果倒回去幾個季度,也能找到幸福的煩惱的來源——2024年第三季度,當時ASML的態度還略顯悲觀,在電話會議上,管理層的態度是晶片市場需求疲弱“持續到2025年以後”。 (EDA365電子論壇)
美國越是制裁中國,越是壓制中國晶片擴張,就越說明中國自研光刻機這條路走對了
01. 前沿導讀自2018年美國下令封鎖中國EUV光刻機之後,如今又推出了全新的match法案,要求對華虹、中芯國際、華為、長鑫儲存、長江儲存這五家中國本土企業實施全面制裁。禁止ASML將浸潤式DUV光刻機出售給這些企業,並且要求ASML、東京電子等盟友國企業限制對中國已購裝置的售後維護工作,試圖將中國晶片鎖死在28nm節點的同時,還要限制中國在28nm及以上成熟工藝的擴產計畫。02. 持續施壓2018年中芯國際與ASML簽訂合約,以1.2億美元的價格採購一台EUV光刻機。這台裝置預計兩年內運到中國上海,一年時間進行技術偵錯,隨後便進入商業化階段。但是時至今日,這台裝置一直沒有完成交付。雖然EUV被完全封鎖,但是部分浸潤式DUV以及乾式DUV還可以繼續出口給中國企業,所以中國晶圓廠也在此期間向ASML採購了一大批DUV光刻機,這些光刻機一部分用於製造成熟晶片,一部分用來對國產7nm晶片進行風險測試。2021年,美國聯合日本、韓國以及台灣的台積電共64家半導體企業組建技術聯盟,在設計、製造、裝置、材料等全供應鏈體系下對中國本土技術實施限制。2022年,美國在《晶片法案》的基礎上更新了107新規。107新規規定,加強對美國人員的活動管控,限制美國本土工程師、在美工作的華人工程師向中國企業提供技術支援,以此來壓縮中國本土企業獲取先進技術的能力。美國原本的設想是通過對尖端裝置實施禁運,將中國晶片的製造能力壓制在成熟製程節點,以此來確保美國在人工智慧、半導體產業鏈、市場規模等方面的對華技術代差,就如同幾十年前的美國壓制日本企業那樣。但是自從2023年8月29日華為發佈mate60系列產品之後,整個中國半導體產業的風氣變了,不但掌握了國產7nm工藝的製造能力,而且還在美國的壓制之下實現了許多裝置的國產化製造。中芯國際此前囤積了一批ASML的DUV光刻機裝置,使用ASML的浸潤式DUV光刻機,通過自對準四重圖案化技術實現了國產7nm晶片的量產。該技術方法此前只有台積電的第一代N7工藝成功過,中芯國際是全球第二家成功的企業。在先進工藝突圍的同時,中國企業還在成熟工藝上面進行產能擴張。華虹集團是中國大陸地區最早成立的大型晶圓廠,已掌握65nm—40nm製程技術,並且旗下上海華力子公司已掌握28nm、22nm製程技術,華虹集團的製程技術均為自主可控的國產化平台,可以支援儲存器、圖像感測器、特色工藝等多維度半導體製造。中國公民的身份證以及國家銀行卡內部的儲存晶片,有很大一部分都是由華虹集團製造完成,華虹集團製造的國產晶片已經成為了保證社會發展的強大護城河。03. 國產化處理程序相對於製造工藝上面的技術突破,更讓美國有危機意識的還是國產製造裝置的大面積爆發。甚至美國政府官員在上個月還聲稱中國的晶圓製造商中芯國際向伊朗提供晶片製造裝置,此新聞一出便引起了激烈熱議。中芯國際自創立開始就是一家晶圓製造商,只負責採購供應鏈的裝置材料然後製造晶片,從未涉足過裝置產業。中國外交部對此回應稱,個別媒體熱衷發表一些似是而非的消息,我們核實後發現都是假消息。參考資料:美官員稱中芯國際已向伊朗軍方提供晶片製造工具,外交部回應https://world.huanqiu.com/article/4QuxhOdeEgN北方華創、盛美半導體、中微公司、上海微電子及芯上微裝等國產裝置廠商已經在自主裝置領域交出了不錯的答卷,並且以北方華創為首的大型裝備集團,正在持續佈局除光刻機之外的全產業鏈裝置研發。這一切的技術成果,都是建立在美國單方面實施對華制裁的背景下。過去幾年的多輪制裁,非但沒有壓制中國半導體產業的發展,反而還促進了中國本土企業建立了一條獨立於美國技術之外的產業生態體系。雖然現階段國產浸潤式光刻機並未給出明確的消息,但是根據王陽元、趙晉榮、陳南翔等中國半導體產業領軍人在科技導報上發佈的產業規劃指出,國產28nm浸潤式已經進入測試階段,目前還未正式邁入商業化層面,現階段國產光刻機還是以乾式技術為主。最新的match法案要求荷蘭、日本等國在150天內對齊美國的制裁標準,企圖用這種蠻橫的手段切斷中國去美化的產業進度。並且法案要求盟友國企業禁止對中國企業此前已購裝置進行技術維護工作,企圖用這種方式強制性讓中國現有的進口裝置當機,阻礙中國晶片的製造效率。這種完全違背商業信譽的做法,本質上不是實力的一種體現,而是一種因對華制裁沒有達到目標所產生的一種焦慮心態。 (逍遙漠)
美國祭出史上最強制裁法案:只要是中國人造不出來的裝置,全部禁止出口,將中國晶片鎖死在28nm節點
據美國國會最新消息,一項名為《硬體技術控制多邊協調法案》(MATCH Act)的立法草案已正式提出,矛頭直指全球半導體裝置供應鏈,核心目標是通過收緊出口管制,徹底切斷中國企業獲取關鍵晶片製造裝置的管道。該法案由美國兩黨議員聯合發起,將荷蘭ASML、日本東京電子等企業列為重點約束對象,標誌著美國對華晶片制裁從行政命令升級至國會立法層面,力度與範圍均達到前所未有的程度。法案核心:全面封殺ASML DUV光刻機,連“售後維修”都不放過新法案的核心條款極具破壞性:一是將出口管制範圍從此前受限的極紫外光刻機(EUV)大幅擴展至所有浸潤式深紫外光刻機(DUV)。DUV光刻機是製造28奈米及以上成熟製程晶片的核心裝置,而成熟製程正是當前中國晶片產業的主力,廣泛應用於汽車電子、工業控制、物聯網等領域。法案明確要求,禁止ASML向中國企業交付任何型號的DUV光刻機,無論裝置新舊,徹底堵死此前荷蘭政府留下的“政策縫隙”——此前荷蘭僅要求ASML對部分先進型號的浸潤式DUV申請出口許可,且未覆蓋所有中國客戶。二是禁止裝置供應商為已售出的受限裝置提供售後服務。法案規定,ASML、東京電子等企業不得向中國客戶提供裝置維護、軟體升級及關鍵零部件更換服務。這意味著,即使中國企業此前已採購的DUV光刻機,未來也可能因無法獲得技術支援而陷入“癱瘓”,相當於“不僅不賣新機器,連舊機器的維修師傅都不讓來”。三是精準打擊中國核心晶片企業。法案明確點名中芯國際、華虹半導體、華為、長江儲存、合肥長鑫等五家中國半導體龍頭企業,將其列為“受管制實體”,實施全面出口禁令。這些企業覆蓋了中國晶片製造、儲存晶片的核心陣營,法案的針對性意圖昭然若揭——從裝置供應到技術服務,全方位壓制中國晶片產業的自主化處理程序。持續施壓:從EUV到DUV,美國對華晶片制裁的“步步緊逼”美國對華晶片制裁的歷程,是一部持續多年的“技術封鎖史”。早在2018年,中芯國際曾以1.2億美元(相當於其當年全年利潤)向ASML訂購一台EUV光刻機,試圖突破7奈米工藝的技術瓶頸。然而,在美國主導的《瓦森納協議》框架下,這台裝置至今未能交付。此後,美國的制裁不斷加碼:2019年,《瓦森納協議》新增計算光刻軟體、12英吋大矽片等管制項目;2020年,被列入實體清單的中國企業被禁止獲得10奈米及以下技術節點的產品;2021年,美國聯合盟友組建“晶片四方聯盟”,從供應鏈層級對中國實施圍堵;2023年,日本跟進制裁,限制23種半導體裝置對華出口,ASML也被迫收緊對部分中國客戶的DUV光刻機供應。此次MATCH法案的提出,是美國製裁邏輯的又一次升級。美國議員聲稱,此前美國的出口管制存在“關鍵漏洞”——盟國企業(如ASML)未完全與美國政策同步,中國企業仍能通過荷蘭、日本等管道獲取部分成熟製程裝置。法案要求盟國在150天內與美國“對齊”出口管制,否則美國將動用“長臂管轄”,通過擴大“外國直接產品規則”(FDPR)的適用範圍,強制約束使用美國技術、軟體或零部件的盟國企業。ASML的光刻機大量依賴美國核心元件,這使其陷入“要麼配合美國,要麼被美國強制管控”的兩難境地。影響與博弈:ASML股價暴跌,中國晶片產業“背水一戰”法案消息公佈後,市場反應劇烈。2026年4月7日,ASML股價在阿姆斯特丹證券交易所開盤後暴跌,盤中最大跌幅接近5%,單日市值蒸發超120億歐元,創下近半年最大跌幅。分析指出,2025年中國市場貢獻了ASML約33%的銷售額,是其全球第一大市場;若法案落地,ASML不僅將失去DUV光刻機的新增訂單,還可能因“斷供售後”失去存量客戶,中國區業務或面臨“歸零”風險。對中國晶片產業而言,法案無疑是“釜底抽薪”。DUV光刻機是成熟製程晶片生產的“命根子”,而成熟製程是中國當前晶片產能的核心。中芯國際、華虹等企業的生產線高度依賴進口裝置,若無法獲得新裝置及維護服務,產能擴張與技術迭代將面臨嚴峻挑戰。但值得注意的是,過去幾年的制裁反而倒逼了中國晶片產業的自主化處理程序。2026年3月,中芯國際創始人王陽元、北方華創董事長趙晉榮等9位業內領袖聯合撰文,呼籲“丟掉幻想,準備鬥爭”,舉全國之力打造中國版ASML。目前,中國在光刻機光源、刻蝕裝置、薄膜沉積裝置等領域已取得階段性突破,儘管與ASML的技術積累仍有差距,但自主化步伐正在加快。此外,中國並非沒有反制手段。作為全球稀土產量佔比68.54%、冶煉分離產能佔比92%的絕對主導者,中國已在2025年10月對稀土裝置、中重稀土等關鍵戰略物項實施出口管制,直接牽動美國航空航天及半導體產業的供應鏈。這種“你卡我光刻機,我卡你關鍵礦產”的博弈,讓中美科技競爭的天平充滿變數。制裁升級難擋自主化浪潮,全球供應鏈面臨重構MATCH法案的提出,標誌著美國對華晶片制裁從“行政施壓”轉向“立法固化”,其跨黨派支援的特徵更表明,“卡中國晶片脖子”已成為美國兩黨共識的國家安全議題。然而,歷史證明,技術封鎖從來無法阻擋一個國家的自主創新決心。從EUV到DUV,從裝置到材料,中國晶片產業在制裁中不斷突破,正逐步從“被動應對”轉向“主動攻堅”。對ASML等盟國企業而言,法案使其陷入“選邊站”的困境:配合美國將失去全球最大的增量市場,拒絕配合則可能面臨美國的長臂管轄。荷蘭政府的謹慎表態與ASML的沉默,已反映出其內心的掙扎。這場晶片戰爭,不僅關乎中美兩國的科技博弈,更將重塑全球半導體供應鏈的格局。而中國晶片產業的“背水一戰”,或許正是打破封鎖、實現自主可控的關鍵契機。 (晶片研究室)
瘋狂囤光刻機,DRAM雙雄在怕什麼?
2026年的半導體圈,正在上演一場現實版的“搶椅子”遊戲。而攪動這場戰局的核心變數,正是AI引爆的儲存需求。01 邏輯變了!儲存廠成EUV大買家在這一輪遊戲中,光刻機便是這把“椅子”。近日,儲存晶片大廠SK海力士宣佈將在2027年12月31日前向荷蘭ASML採購價值11.95兆韓元(約79.7億美元)的極紫外光(EUV)光刻機,旨在應對日益增長的記憶體晶片需求。該交易已作為正式披露檔案提交給韓國監管機構,並成為近年來ASML客戶公開的最大一筆EUV光刻機採購訂單。根據預計,SK海力士採購的這些EUV光刻機將主要用於先進DRAM晶片和HBM晶片的生產。主要會部署在兩個晶圓廠:一個是SK海力士位於龍仁的新晶圓廠,該晶圓廠計畫於2027年2月投產;另一個則是位於清州的M15X工廠,該晶圓廠專門用於生產高頻寬記憶體晶片。伯恩斯坦公司的分析師戴維·道則預計,SK海力士的這份訂單將使得其在兩年內新增約30台EUV光刻機。這略高於其之前預測的SK海力士兩年內將採購26台EUV光刻機的數量。無獨有偶,儲存龍頭三星也傳出了大舉採購光刻機的動作。韓國媒體Sedaily援引知情人士的消息報導稱,三星電子已確定向光刻機大廠ASML和佳能訂購了約70台光刻機,總金額高達10兆韓元(約67億美元),其中包含20台EUV光刻裝置。不過三星方面隨後回應稱,該消息並不屬實,公司至今尚未作出相關決策。儘管三星的採購傳聞未得到證實,但這一消息本身就折射出當前半導體行業對光刻機的迫切需求。02 決戰1c節點的勝負手,壓給光刻機在探究三星、SK海力士兩大儲存龍頭大舉採購EUV光刻機的戰略邏輯前,需先系統梳理五大核心影響因素,這些因素直接決定了兩家企業的採購規模、節奏及行業後續格局:第一,兩大巨頭當前EUV光刻機保有量。第二,兩家公司1c DRAM現有產能基數、2026年底規劃產能的落地路徑及產能爬坡節奏。第三,不同生產製造能力帶來的市場競爭力差異。第四,ASML的EUV產能供給能力、交付周期及現有訂單積壓情況,能否匹配兩大龍頭的擴產需求。第五,是否需要警惕2028年產能集中釋放導致的過剩風險?以下是關於上述五點的具體分析:儲存雙雄EUV光刻機保有量日前,調研機構BOFA公佈了2021到2025年為止的EUV光刻機數量,如下所示:如圖所示,三星的EUV 光刻機持有量已超過SK海力士的兩倍,這一裝置數量優勢直接對應到產能層面——在儲存晶片製造中,光刻機部署密度是先進製程產能釋放的核心約束條件,而多層EUV光刻更是10nm級以下工藝量產的核心前提。2026年作為全球DRAM行業的“1c節點爆發年”,這場製程微縮競賽已全面邁入第六代10nm級1cDRAM時代,成為AI算力爆發背景下高端記憶體供給的核心戰場。當下,三星和SK海力士都已釋放擴產1c DRAM的核心資訊。1c DRAM現有產能基數根據規劃,三星1c DRAM產能將在2025年第四季度率先達到每月6萬片產能,2026年第二季度再新增8萬片產能,並於2026年第四季進一步擴增6萬片,屆時整體月產能達到20萬片。具體的時間節點以裝置完成安裝為基準,目標是在上述各個階段具備立即量產條件。知情人士指出:“三星將在明年底前持續強化1c DRAM 的供給能力,意在提前卡位下一代市場。”SK海力士方面,據韓國媒體報導,SK海力士計畫2026年將1c DRAM月產能從目前約2萬片300mm晶圓提升至16萬至19萬片,增幅達8至9倍,佔其DRAM總產能的三分之一以上。據悉,SK海力士已將1c DRAM的良率提升至80%以上,該製程主要用於製造DDR5、LPDDR和GDDR7等最新通用DRAM產品。擴產後的1c DRAM將主要用於滿足輝達等大型科技公司的訂單需求。這一戰略調整反映出AI推理應用對成本效益更高的通用DRAM需求激增,該公司正將戰略重心從HBM擴展至更廣泛的AI記憶體市場。分析指出,相比需要複雜堆疊工藝的HBM,1c DRAM的生產效率更高,能夠更快速響應市場需求的爆發式增長。HBM是3D堆疊+系統級整合方案,需通過TSV矽通孔、超薄減薄、多層鍵合及CoWoS等先進封裝技術,將多顆DRAM Die與基片垂直整合,技術鏈路極複雜。1cDRAM則是DRAM製程的迭代升級,核心是通過4F²單元架構、EUV曝光最佳化實現單Die密度提升與良率改善,無需重構產線,直接復用現有DRAM成熟產線即可量產。相較於HBM,1c DRAM 主打通用化、規模化供給,是AI伺服器、移動終端的核心基礎,同時也是 HBM4/HBM4E 的最佳核心片。SK 海力士已明確,將基於第六代 10nm 級 1c 製程 32Gb DRAM 裸片打造 HBM4E 記憶體。三星同樣在推進相關佈局,其研發的 12 層堆疊(12-Hi)、16 層堆疊(16-Hi)HBM4 產品,均會採用 1c DRAM 技術。三星在2026年2月宣佈,已率先達成HBM4的量產,並向全球最大AI晶片公司輝達發貨。 該HBM4將搭載於輝達最新Rubin GPU中。市場預計,Rubin GPU將於2026年下半年正式出貨,以供應給Google、亞馬遜等美國科技大廠,並帶來超過1兆美元的市場規模。與此同時,三星也在配合Rubin GPU上市節奏,擴大華城H3 工廠17線,以及平澤P3、P4 工廠的HBM4 產能。去年9月,SK海力士完成HBM4開發,但隨後在去年12月,SK海力士宣佈HBM4的量產已推遲至2026年3月或4月,HBM4產能大幅擴張的時間也進行了靈活調整。SK海力士決定至少在2026年上半年之前,保持HBM3E在所有HBM產品中最高的產量佔比。據悉,SK海力士在與輝達討論2026年HBM的產量時,大幅增加了HBM3E的產量。不同生產製造能力帶來的市場競爭力差異2025年第一季度,SK海力士佔據了全球DRAM市場36%的份額,略高於三星電子的34%和美光的25%。這也是SK海力士自1983年成立以來首次在全球儲存器市場佔據主導地位。隨後在2025年第三季度,三星電子DRAM銷售額達到139.42億美元,環比增長29.6%,市場份額回升至34.8%,重新奪回行業榜首。同期SK海力士以137.9億美元的銷售額位居第二,市場份額為34.4%,與三星電子的差距僅為0.4個百分點。三星電子業績的反彈,得益於是製造端兩大關鍵能力的集中釋放:一是HBM 高端產能的快速爬坡與精準交付。該公司第三季度HBM位單元出貨量環比激增85%,主要由於開始向輝達交付第五代HBM3E產品。二是通用 DRAM 產能的彈性調控與價格主導力。人工智慧資料中心對記憶體需求的爆發式增長,導致PC和智慧型手機等消費級IT裝置的DRAM供應趨緊,進一步推高了產品價格。ASML的EUV產能供給能力反過來思考,SK 海力士敲定 30 台 EUV 訂單、三星或可能採購 20 台的情況下,ASML 的產能能否跟上?在此之前,先來看一組 ASML 歷年光刻機的出貨量資料。上圖可見,2023年、2024年、2025年,ASML的EUV光刻裝置數量分別為53台、44台和48台。從這組資料中,首先能捕捉到兩個核心資訊:一是ASML的EUV年出貨量始終維持在40-55台的區間,產能釋放呈現“緩慢線性增長”的特徵,並未出現爆發式提升——這與EUV裝置的製造複雜度直接相關,一台EUV整合超過12萬個高精度零部件,依賴德國蔡司的光學系統、美國Cymer的極紫外光源等全球獨家供應商,任何一個環節的產能瓶頸都會限制整體出貨。二是2024年出貨量較2023年有所下滑,2025年雖有回升但未突破2023年峰值,這背後既有ASML產能調整的因素,也反映出前兩年行業擴產潮後,部分企業進入產能消化期,而2025年的回升則與AI驅動下高端儲存、先進邏輯晶片的需求復甦直接相關。SK海力士的採購計畫具備明確的產能落地支撐。上文提到,這批裝置將分別部署在清州M15X工廠和在建的龍仁半導體叢集,其中龍仁基地的首座潔淨室啟用時間已從2027年5月提前至2027年2月,與裝置交付節奏高度匹配。若三星也計畫採購20台EUV,且同樣計畫在2027年底前交付,那麼SK海力士與三星的訂單合計將達到50台,佔ASML兩年產能的一半以上,這將大幅擠壓台積電、英特爾等其他頭部客戶的產能配額。還需注意的是,日前ASML在財報中寫道,截至2025年底,公司積壓在手訂單達388億歐元,其中EUV系統積壓訂單達255億歐元,佔比65%。其中或許包含SK海力士的已下訂單,因此倘若三星和SK海力士均在當下向ASML追加大量EUV訂單,短期內也難以獲得充足的產能配額。2028年,產能過剩?據韓國媒體報導,三星內部預計本輪儲存短缺將於2028年前後趨於緩解,並據此校準投資節奏,以避免重蹈過度擴張的覆轍。與此同時,SK海力士亦多次公開表態,將以實際需求而非樂觀預期作為擴產依據。然而EUV光刻機的產能存在硬約束,當下不搶購,未來幾年將徹底失去高端賽道的競爭力。因此,三星與SK海力士當下大量採購EUV光刻機,與警惕2028年產能過剩並不矛盾。警惕2028年過剩,是著眼於遠期的風險防控;而現在搶購EUV,則是應對近期市場剛需、應對行業競爭、推進產品結構升級的必然選擇。03 DRAM技術下一步,該搶什麼?長期以來,DRAM的密度提升高度依賴於製程微縮,這使得對EUV等高端光刻機的投入成為剛性需求。隨著3D 堆疊儲存的發展,3D NAND 為提升儲存密度,將儲存單元垂直堆疊,層數不斷增加,目前主流產品已超過 300 層,未來還將向 1000 層邁進。DRAM未來也有類似的3D堆疊層數的技術路線圖。這種技術路徑的轉變,意味著廠商對光刻精度的極致追求將有所放緩,進而削弱對EUV光刻機的需求。相應的對刻蝕裝置的需求量和性能要求呈指數級增長,比如從 32 層提高到 128 層時,刻蝕裝置用量佔比從 35% 提升至 48%。此外,近存計算方案的發展增加了 TSV 刻蝕需求,TSV 工藝中刻蝕和填充裝置佔比接近 70%,進一步增加了刻蝕裝置的需求。同時,3D NAND 堆疊層數不斷增加,每層薄膜厚度要求嚴苛,ALD 與 CVD 協同工藝成為主流,這都對薄膜沉積裝置提出了更高要求。因此,半導體製造的未來重點,或將從單純依靠光刻機縮小特徵尺寸,轉向更複雜關鍵的刻蝕與薄膜沉積工藝。DRAM 對光刻機的依賴程度,也將明顯低於當前水平。 (半導體產業縱橫)