现在世界上顶级的设备毋庸置疑就是ASML的5纳米光刻机。这台机器如果一一拆分开来的话可以装进大约40个集装箱之中,超过100000万个零件的总数量在机器领域绝对算得上是庞然大物。而且这10万个零件之中,精密仪器、顶级光源、超稳定轴承和计量器一个都不少。它们分别来自全球各个国家,包括日本、德国和美国。而其中,美国为光刻机提供的基础零件其实也比较多,正因如此他们才能如此硬气的要求芯片代加工厂商禁止向华为输出产品。
月初一条“中科院5nm激光光刻技术突破”的新闻火了,在很多无良自媒体的口中这则新闻完全变了味,给人的感觉像是中国不久将会拥有自己的5nm光刻机,其实真实情况完全不是一回事。下面我们就来谈谈这则新闻真实的内容到底是什么,以及中国光刻机5nm生产技术还要多久才能取得突破。
中科院5nm的光刻技术和光刻机关系不大其实“中科院5nm激光光刻技术突破”的新闻来源是在中科院网站上的一篇论文,文章的主要内容其实是讲℡☎联系:纳加工领域里的一个进展,中心思想是超高精度的无掩模的激光直接刻写。由于文章中采用了一个叫“lighography”的词,这个直接翻译过来就是光刻的意思。再加上5nm这个数值,很容易让人联想到的是中科院在5nm的光刻机上取得突破。由于一些自媒体翻译错误以及想要煽动公众情绪获取大量的流量,于是这个错误的新闻就得到了大量的传播转发,进而误导了不少关心中国光刻机发展的朋友。
论文和完全商用是两码事其实就算论文讲的真是在光刻机领域取得的突破,但是想要完全商用并不容易。前段时间“碳基芯片”这个概念也上了一阵子热搜,碳基芯片具有成本更低、功耗更小、效率更高等优点,并且在未来可能用于我们的手机或者电脑的芯片方面。为什么热度没有能够持续下去?最主要的原因还是因为它的商用遥遥无期。碳基芯片现在还是停留在实验室阶段,想要完全商用最起码要二十年以上,这就注定了它和现在主流的硅基芯片没有任何的竞争力。同理就算中科院的论文讲的是5nm光刻机技术,想要完全实现商用不知道还要多久。
中国和荷兰ASML的差距最起码也在十年以上现在国内最好的光刻机生产企业应该是上海℡☎联系:电子,目前生产的最好光刻机也只是90nm的制程。尽管有传言说上海℡☎联系:电子明年将会推出28nm的全新光刻机,但是和ASML的EUV光刻机精度依旧相差甚远。中国想要生产5nm的光刻机有一个最大的难点,就是自主研发。这不光意味着我们需要跨越从28nm到5nm这个巨大的障碍,并且在突破的过程中最好不要使用其他国家的专利,只能发展出一条属于自己的光刻机道路。需要达成这么多的条件,研发的难度可想而知。总的来说短时间内我国的光刻机技术取得重大突破的概率为0,还是要被人牵着鼻子走。落后就要被挨打卡脖子在任何时候都是真理,只希望我们国家的科研人员能够迎头赶上,尽快取得突破吧。
如果中国举全国力量研发芯片和研制光刻机,也需要10-20年左右。
在中国芯片制造被漂亮国“卡脖子”的时候,ASML总裁Peter Wennink曾经在一次科技会议上明确表示,“高端的EUV光刻机永远不可能(被中国)模仿。”虽然说,皮特老板的话听起来不太顺耳,甚至有些打击我们的积极性和自信心,但是不得不说,人家能说出这一番话来,肯定是有人家的底气的。
ASML的皮特老板还说:“因为我们是系统集成商,我们将数百家公司的技术整合在一起,为客户服务。这种机器有80000个零件,其中许多零件非常复杂。”据他介绍,许多企业专门为光刻机生产诸如镜头、反光镜和其他光学部件,目前为止,世界上的任何公司都不可能轻易地模仿制造。
实际上,许多网友对此言论是有些不屑一顾的,他们似乎觉得生产光刻机其实并不难,只要中国拿出当年自力更生地研发制造“两弹一星”的精神和意志来,那么,哪怕四处碰壁、困难重重,也一定能得偿所愿地制造出中国自主知识产权的光刻机来。
但是这样的说法,显然太过主观臆断。
无论如何,想要造出高精度、高可靠和高品质的光刻机,都不是一件容易的事。
就拿ASML公司来说,虽然是荷兰公司,但是背后却是美国资本的掌控。在全部数万个零部件中,有许多关键部件,都是来自美国和日本的高科技公司。而美国科技的领先,一方面是在大量资本投入下设计研发的先进,另一方面更是世界各国科技人才的趋之若鹜。
有财富、有资本,又有人才,点满了“科技树”的美国科技,自然在光刻机和芯片领域一往无前。
纵观短短几十年的芯片技术发展史,荷兰的ASML公司坚持技术整合,迎合客户需求,抓住了电脑、手机和数码产品水涨船高、突飞猛进的历史机遇,堪称是美日两国在半导体科技领域相互竞争的“幸运儿”。
就咱们国内的半导体行业来说,上海℡☎联系:电子的光刻机在2019年以前保持在90纳米左右,已经是国产光刻机的最高水平,但是在“卡脖子”事件之后,国产芯片制造产业显然得到了迅猛发展。据悉,上海℡☎联系:电子在两年内已经率先研发出28nm光刻机的先进技术,并有望尽快向企业交付。而中科院光电所已经研发出光刻分辨率达22nm的技术,但是研究归研究,想要量产出来,成千上万零部件的设计研发、制造整合,都会是层出不穷的大问题。
不管怎么说,上海℡☎联系:电子和中科院光电所能够研发出成熟可行的光刻机技术,值得我们每一个中国人庆贺,但是我们也要看到,国内光刻机和荷兰ASML光刻机,仍然有设计研发、零部件整合与制造工艺方面的巨大差距,而西方国家深耕细作几十年的技术壁垒和鸿沟,我们想要在两三年内寻求突破,无疑是比较困难的。
虽然说,研发国产芯片和研制国产光刻机是摆在华为“打工人”和我们每个中国人面前的“当务之急”,但是正所谓“欲速则不达”,在当前的形势下,我们既需要快马加鞭地加速追赶速度,也需要统筹兼顾国内半导体行业的发展现状。
或许等到某一天,咱们中国人就是“专治各种不服”,成功地凭借着顽强不屈的精气神和举国之力的众志成城,研发出了高精度光刻机,到那时候我们也必须牢记:再先进的光刻机,也是用来脚踏实地生产芯片,完善和改进我国的半导体产业链的,而不是摆出来“论功行赏”,给脸上“贴金”的。
因此,正常来说,就算是中国举全国力量研发芯片和研制光刻机,也需要10-20年左右。
如果心急火燎,抡圆了胳膊,一窝蜂地“大干快上”,很容易忽略科技发展的正常规律,反而会造成各种意想不到的问题。
但是就我个人来说,我当然希望光刻机的研发制造越快越好!
制造5nm芯片还要多久,这个时间很难说,为什么?因为制造5nm芯片我国必须有自己的光刻机。这个机器非常难制造,记得美国用了近二十年的时间才在这方面占据领先位置。现在不同以往,我国追赶的话,要制造5nm芯片长则十年,短则三五年。
要制造光刻机器需要投入很多资源,费钱是肯定的了,主要还要培养人才,突破技术瓶颈,每一个技术人家可能摸索几年十年,如果我国能够快速突破技术瓶颈,这是好事,不过这个急不得,这个时间衡量最少要用年单位,所以这一两年制造出5nm芯片几乎不可能。
当华为中兴为美国层层设限制的时候,很多人已经意识到科技的力量,美国说不卖芯片了,我们能怎么办,并且美国还怂恿别的国家和公司不卖芯片给华为,在5g领域也不想让华为参与,在这种情况下,华为用不了美国的芯片,那么生产出来的手机性价比肯定受到影响,因为芯片是手机的核心。
核心被别人掌控了,自己没有芯片只能自己找路子,所以我国现在必须要发展芯片和半导体,这方面落后,依然会被美国层层设陷。
不过制造这个芯片并不容易了,现在台积电在这方面领先了很多,人家已经在2nm芯片工艺上有所突破,所以现在在制造芯片方面一刻也不能等了。
华为用不了美国的芯片,可以用中芯国际或者联发科的,不过两者的芯片还是比不上人家,比如联发科的天玑720芯片和高通765几乎都是中端芯片,不过性能上720比不上765,测试差距也有百分之30左右吧,这种情况,如果华为用联发科芯片,而别人用高通芯片,那么华为手机性价比就少了一些。
综合来看,5nm芯片没有三几年难以实现,不过如果集合很多很多的资源并且可以光刻机,或者国内某个公司创造奇迹,那么一两年的时间都有可能。
最近有传言华为正在招聘“光刻工艺工程师”,因此不少网友纷纷猜测:华为这是打算自己做光刻机吗?甚至还有人说华为能够在2年内搞定5nm的光刻机,这就有些太夸张了,事实也并非如此。由于众所周知的原因,华为在今年很“难过”。虽然华为通过自研拿出了极为先进的5G芯片麒麟990,但是由于不具备芯片制造能力,麒麟芯片只能交由台积电进行代工。
但是由于台积电受到了巨大的外界压力,终于在近期声明会在9月14日起停止为华为代工芯片。事实上台积电从今年5月份开始就不再接收华为下的新订单了,截至目前台积电已经为华为生产了800万块最新的麒麟芯片。
虽然800万块芯片从数字上看起来很大,但是相对于华为旗舰手机的销量只是杯水车薪。根据官方数据,上代华为Mate 30系列上市60天全球销量就突破了700万台。因此800万麒麟芯片也只够华为Mate 40系列卖三个月。因此也有传言称,华为正在寻求和联发科甚至三星、高通的合作,前不久华为就一口气发布了4款搭载联发科芯片的手机和两款平板电脑。
但是联发科等企业同样也受到外界的压力,在最严重的情况下,华为可能连第三方芯片也无法采购,这样一来华为的终端业务就将面临停摆,甚至运营商设备业务也会受到影响。在这个大背景下,华为寻求制造光刻机,走自研芯片的道路也是一个求生的方向。那么华为能够在短时间内造出光刻机吗?
很多业内人士都不是特别看好,因为光刻机的原理虽然很多专家都懂,但制造工艺基本上都掌握在欧美发达国家手中。而且用于处理器的光刻机对精度的要求非常高,因为它本身就是用来生产纳米级芯片的。以荷兰的ASML光刻机为例,它每一台设备都需要实时联网,通过网络加载中控程序才能正常运行,而这些运营程序软件同样是掌握在外国人手中的。
毫不夸张的说,一旦ASML把网络断了,咱们买回来的光刻机就是一堆废铁。而ASML光刻机由售方的技术人员安装调试完毕之后,就不能移动了,稍℡☎联系:有点异常就会断网。因此就算那么大一台ASML光刻机摆在我们面前,我们也很难仿制出一台。
而华为是一家网络通信和移动终端企业,基本上没有什么光刻机的技术储备。就算现在开始招人做光刻机,没有上十年的时间和百亿级别的投入,是很难看到成果的。更何况我们国家已经有可以生产光刻机的企业,比如上海℡☎联系:电子已经造出了90nm的光刻机,虽然和台积电的5nm相比差距还有20年,但好歹也有一个具体的方向。所以与其让华为从无到有打造光刻机,还不如将相关人才集中到上海℡☎联系:电子这样的国产光刻机企业,发挥出“集中力量办大事”的精神,花大力气缩短制造高精度光刻机的时间。
而事实上,这次华为所招聘的“光刻机工艺工程师”也是属于研发人员,而不是技术人员。这个职位主要是在光刻机代工厂驻场,来监督和把控芯片工艺制造流程的,并不涉及光刻机设备的生产与制造。
所以我认为,华为接下来自己制造光刻机的可能性不高,因为这个难度太大了。但是华为会加强与国内专业芯片供应链的合作,比如与中芯国际、上海℡☎联系:电子合作,派驻研发人员一起来攻克光刻机的难关。相信在国内企业的共同努力下,未来一两年内实现28nm甚至14nm光刻机完全自主还是有可能的。
而到了14nm这个级别,至少用在手机和通信设备上是没有问题的,可以保证华为的主营业务存续,剩下的则仍然需要慢慢追赶。至少光刻机技术最多也就到1nm,这就像是龟兔赛跑,虽然对手已经跑出很远了,但终点就在那里,只要肯投入研发力量,总有一天可以抵达的。