行动(Roll Over Beethoven),积极拉拢全球光刻机巨头ASML搬迁至美国。然而,这场围绕ASML的争夺战并非孤立事件,它与近期的一系列动态紧密相连,全球光刻机巨头ASML的去留成为了国际关注的焦点。
本文将以此为切入,梳理并分析各方势力动态,并对国产光刻机最新进展进行深入探讨。
3月6日,路透社报道,因受到外国雇员限制*以及在对华出口等方面遭遇的明显冲突,ASML考虑将总部搬离荷兰。
*荷兰自由党推动反移民政策后,阿斯麦CEO彼得·温宁克担忧人才招募困难,暗示可能搬迁公司,而法国被视为潜在新址。
3月6日,荷兰经济大臣计划当天与ASML举行谈判,以寻求让ASML继续留在荷兰的解决方案。当日,荷兰《电讯报》表示,荷兰政府已成立了一个代号“贝多芬计划”的特别工作组专门负责留住ASML,工作组由首相亲自负责。
3月27日,荷兰首相吕特访华,表示荷兰出口管制不针对任何国家,所做决定基于独立自主的评估,并在安全可控前提下尽可能降低对全球半导体产业链供应链的影响。
商务部部长王文涛与荷兰外贸大臣范吕文就光刻机输华和加强半导体产业合作等议题深入交换意见。范吕文表示,中国是荷兰最重要的经贸伙伴之一,荷兰愿继续做中国可靠的合作伙伴。
3月27日,科技媒体电子时报报道,尼康将中国电动汽车产业视为其光刻复兴的关键部分,计划在2024年专注于中国市场,并已优先发布两种类型的光刻机。其中一台名为NSR-2205iL1,是尼康近年来第一台能够蚀刻SiC晶圆的光刻机。尼康高管指出,目前一些中国的新能源汽车公司已经订购了覆盖28nm工艺的光刻机。尼康预计未来十年中国半导体市场和行业将经历爆发式增长。
3月28日,荷兰政府宣布将斥资25亿欧元(约27亿美元)来改善半导体设备大厂ASML总部所在的爱因荷芬(Eindhoven)地区的交通与相关基础建设,并提供税收优惠等激励措施和法律变更,确保其不会将部分业务迁至海外,继续留在母国投资和发展。
4月2日,据美国科技媒体semiwiki爆料,美国一直在秘密努力说服ASML迁往美国,该行动代号为“翻滚贝多芬”。
ASML目前在荷兰受到的限制较为严格,ASML对此一直颇有微词。“美国行动一揽子计划”其中之一就是美国商务部保证把对华出口限制降低到与其他美国设备制造商目前享有的类似的低水平。同时,若作为一家美国公司,ASML 将更容易获得数十亿美元的芯片法案资助。此外,德克萨斯州将开放对移民的限制,以满足ASML对人才的需求;ASML迁至德州奥斯汀将抵消应用材料公司把德克萨斯州的生产岗位迁至新加坡的影响。
因此,ASML寻求通过搬迁到其他国家,来寻求政策松绑的机会,改善劳动力和人才问题,以及调整其全球业务布局,以维持其在全球半导体市场中的领先地位。
ASML的搬迁计划及其引发的各方势力动态,不仅是一场商业竞争,更是一场关于科技实力和国家战略的较量。对于中国来说,这是一个机遇,也是挑战。在这样的国际背景下,中国也在积极推动国产光刻机的发展。
光刻机本身是多种系统的组合,包括照明系统、投影物镜系统、工作台系统、掩膜系统、硅片传输系统、减震系统等等。这些系统按照重要性划分,可分为三大核心:分别是光源系统、光学镜头和双工作台系统。
接下来我们将从两个方面:一是光刻机整机、二是光刻机零部件,展开来讲光刻机的国产化的进度。
国内光刻设备的领航者是上海微电子,自成立以来多次承担光刻机相关的国家重大科技专项,包括浸没式光刻机、90nm光刻机等,代表国产光刻机领域的先进水平。
上海微电子的光刻机可用于IC前道(SSX600)先进封装(SSB500)、LED&MEMS(SSB300)等领域,其中,SSX600系列光刻机可满足IC前道制造90 nm、110nm、280nm关键层和非关键层的光刻工艺需求,可用于8寸线寸线的大规模工业生产,是目前上海微电子产品线中较具代表性的先进产品型号。
上海微电子的角色和ASML一样,本质上是技术集成商。不管是搞定90nm光刻机,还是突破28nm节点都离不开上游零部件商的支持。
光源系统发展到今天,主流的EUV光源目前只有两家公司能够生产:一家是美国的 Cymer(2012 年被 ASML 收购),另外一家是日本的 Gigaphoton。
国产进度上,我国已有公司自主研发设计生产出首台高能准分子激光器,完成了6kHZ、60w 主流ArF光刻机光源制造,使上海微电子能够在ArF光源方面不被卡脖子。
在光学镜头方面,尽管与卡尔蔡司、尼康等公司还有非常大的差距,但国内厂商提供的镜头已经可以做到 90nm。
高端光刻机都采用了双工作台,如此一来,一个工作台负责测量,另一个工作台可以曝光晶圆,完成后,两个工作台交换位置和职能,从而提高3倍以上的生产效率。双工作台技术难度很高,精确度要求极高(高速运动下保持2nm精度),能够掌握该项技术的只有荷兰 ASML。
有媒体传出清华大学和国内厂商合作研发出光刻机双工作台,精度为10nm,虽然比不上 ASML 的水平,但也算填补了国内空白。
目前,国产光刻机还处于DUV阶段。DUV光刻机分三类,即 KrF、ArF、ArFi。目前,国产DUV光刻机技术已成功突破前两种类型,能够制造出最高90nm工艺的设备,满足国内关键机构的需求,且不受外部限制。现阶段,研发重点集中在ArFi沉浸式光刻机上(i代表加入了沉浸式技术,可将ArF激光的193nm波长缩短至等效的134nm),该设备代表着DUV光刻机技术的高端水平。在这一领域,国产厂商已在浸液控制系统方面取得显著进展。
随着光刻技术的发展,光源从g线逐步升级到EUV,曝光波长逐渐缩短,集成电路工艺节点不断缩小,技术难度递增。全球光刻胶生产主要集中在日本和美国,这两国在高端ArF干法、ArF浸没式和EUV光刻胶领域占据垄断地位。相比之下,我国虽在尖端光刻胶技术上有所积累,但量产能力尚未形成。
我国半导体光刻胶的对外依赖度超过80%,特别是高端产品较为匮乏。据晶瑞股份公告,6英寸晶圆的g/i线英寸晶圆的KrF光刻胶自给率不足5%,而12英寸晶圆的ArF光刻胶几乎完全依赖进口。
涂胶显影设备是光刻工序中与光刻机配套使用的涂胶、烘烤及显影设备,2022 年涂胶显影领域国内龙头公司披露在28nm及以上节点的光刻涂胶显影工艺上可实现全面国产替代,并已在客户端已完成验收。
近期美国正在努力推动其盟国采取行动,限制对中国客户提供某些芯片制造设备的维护服务,并且正修改芯片管制措施,新增对EUV掩膜、刻蚀机等制造环节设备的管控。ASML对中国的大部分出口许可证将于2024年底到期。目前尚不清楚荷兰政府是否会批准向中国出售价值数十亿欧元的先进设备。对于中国而言,面对这样的外部环境变化,更加需要坚持自主创新,加快突破关键核心技术的步伐。