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美國工程師：中國晶片想要在美國的封鎖下實現獨立自主？先投入10000億美元再說
01 前沿導讀
據美國晶片工程師巴勃羅·瓦萊里奧在美國電子工業雜誌《EE Times》上發佈的專欄報告指出，中國對半導體產業獨立自主的願景，是國際上最具雄心壯志的目標。雖然中國已經通過大基金扶持中國國產供應鏈多年，但中國企業面臨的是以美國為首，經過數十年技術研發和產業融合的全球生態體系。
想要在這個體系下，頂著美國的出口管制建立一個完全獨立自主的晶片產業鏈，其投入成本預估在10000億美元左右，這個金額可要比目前中國的投資金額高出一個數量級。
參考資料：
China Invests Billions to Close Critical Chokepoints
https://www.eetimes.com/china-invests-billions-to-close-critical-chokepoints/
02 產業攻堅
中國在2014年，聯合財政部、菸草局、三大營運商、工商銀行、農業銀行等19個國家力量成立了國家積體電路產業投資基金，該投資基金被簡稱為大基金，目前已經進行了三期的大型投資。
在前兩期的投資中，中國對國產晶片的設計和製造環節進行重點扶持，其次是封裝產業和裝置材料產業。在去年的三期投資當中，中國將重點目標放在了先進的光刻裝置、EDA工具、軟體材料以及基礎的生態系統上面，繼續在被卡脖子的薄弱環節進行大力度的政策扶持。
在前兩期的產業扶持中，我們取得了長足的進步，拿下了不少自主可控的製造裝置和晶片技術，但是在製造高端晶片上面所需的EDA工具、光刻機、配套材料領域，還有著較為明顯的薄弱點。其中最為困難的環節，就要屬前端的先進光刻機裝置。
EUV光刻機被荷蘭的ASML所壟斷，而ASML背後有美國資本幾十年的注入，在美國政府的出口管制下，ASML的EUV光刻機不被允許出口到中國大陸地區，那怕是大陸地區的中外合資工廠，也不被允許獲得。
雖然EUV被禁止，但浸潤式的DUV裝置還可以出口。
中國企業通過採購ASML的浸潤式光刻機，使用自對準多重圖案化等技術，製造出來了等效7nm工藝的中國國產先進晶片並成功實現了量產。這是一個振奮人心並具有里程碑意義的技術壯舉，但是這種技術所消耗的資源極其龐大，所付出的經濟代價也是天文數字。
根據Trend Force集邦諮詢機構所發佈的產業報告顯示，使用浸潤式DUV光刻機製造7nm晶片，需要總共34個光刻和刻蝕工藝的交替。更多的技術步驟，所帶來的直接問題就是良品率的下降，成本的上升，甚至是造成裝置的故障。
而使用EUV光刻機製造7nm晶片，只需要9個步驟。相對於DUV光刻機來說，EUV裝置對晶片產業的技術提升是質變的影響，這也是美國想方設法對中國封鎖EUV光刻機的主要原因。
參考資料：
[News] Huawei Faces Production Challenges with 20% Yield Rate for AI Chip
https://www.trendforce.com/news/2024/06/28/news-huawei-faces-production-challenges-with-20-yield-rate-for-ai-chip/
03 技術挑戰
EUV光刻機不同於一般的工業裝置，目前只有ASML一家企業可以製造出商業化的EUV光刻機，其涵蓋了美國西盟公司的雷射發射器、德國蔡司半導體的鏡頭組等獨家零部件。
每一個核心零件都是經過20多年的發展開發出來的，單是蔡司為EUV光刻機提供的鏡頭元件和光學系統，蔡司半導體部門就已經拿下了1500多項技術專利，這些專利成為了其他製造商最難踰越的壁壘。
儘管輿論層面多次聲稱，中國上海微電子將要推出28nm浸潤式光刻機，但直到現在並沒有精準的消息來證實這個說法。
據產業分析師分析指出，該裝置對於中國乃至全球的晶片產業來說有著極其深遠的影響，在沒有做好大規模生產和廣泛的商業交付之前，該裝置要繼續保持隱蔽性，避免引起騷動。
在研發中國國產裝置的同時，中國企業也正在尋找繞過EUV裝置製造先進晶片的方法。目前中國企業平行研究的方案有兩個，使用DUV裝置+自對準多重圖案化，或者採用壓印光刻機+奈米壓印技術。
前一個技術在理論上可以製造5nm晶片，但是其能效和良品率不可控，商業化發展極為困難。
而後一個技術使用機械壓印和紫外固化來實現晶片的圖案化刻印，日本佳能已經在2023年製造出了FPA-1200NZ2C奈米壓印光刻機，並且在儲存晶片上實現了規模化量產，但由於其無法在先進製程下保證壓印的均勻性，所以並沒有大規模到先進的邏輯晶片製造中。
現階段的中國晶片技術，一方面正在不斷的推動中國產供應鏈的自主技術發展，涵蓋了材料、軟體工具、製造裝置等多個領域。另一方面就是在嘗試多種技術路線，同時研發不同方案的製造技術，以便在受到不穩定因素的時候多一種路線選擇。 (逍遙漠)