闲夫蛮妃光刻机,从19年贸易战开始就在关注时事新闻的人也许经常听到这个词,跟它前后脚出现的还有另一个热点词汇——芯片。因为,光刻机正是制造芯片的关键设备,没有之一。
而美国想制裁中国芯片也不是一两天,除了对华为等中国公司偷偷摸摸搞一些见不得人的手段,美国自然也将权力的触角伸到了远在荷兰的光刻机巨头——ASML(阿斯麦)身上。
然而出乎美国意料的是,阿斯麦不但不在乎荷兰政府的施压,也拒绝了美国政府的游说,坚持向中国出口光刻机!
从某种角度来说,制造芯片并不难,比把大象放冰箱里还简单,只需要两步:一,画出设计图。二,把芯片造出来。
画出芯片设计图,本质上是把芯片上的电路安排得明明白白的,谁也别影响谁。这是高级工程师早已经做好的。第二步,就用上光刻机了。
芯片就是图中这个绿色的板板,上边焊着一些点点。这个板板本质上其实是普通的沙子,也就是二氧化硅。
将二氧化硅提纯、融化,炼成单晶硅——就是特别纯的硅结晶。这个过程其实有点像古法熬糖:融化二氧化硅约等于把甘蔗糖浆熬成一大锅,加点水过滤掉杂质,再向里边垂一根棉线,等糖浆温度降下来,大块黄糖就挂在棉线上了。这时候提起棉线,就能把黄糖一并提纯出来。
单晶硅这种硅的结晶,也是这样从一口大锅里边“拉”出来的。不过,单晶硅比黄糖整齐多了。不用雕不用刻,只要够纯,单晶硅自己就能长成一根圆柱体。图里边柱子上的揪揪,就是用线提着单晶硅从大锅里往外拉的时候,“提溜”出来的。
单晶硅提炼了之后,经过简单整修,变成形状规则的圆柱体,就可以送去切割了。羊肉切成羊肉片,牛肉切成牛肉片,硅切成的东西自然就是硅片。从半导体收音机还是家里大件的时代起,硅片就和高新技术产业挂上了钩。美国的硅谷,也是由此得名。当然,高科技的东西除了小名以外还有个响亮的大名,硅片的大名就是晶圆。
现在,我们一手拿着芯片设计图,一手拿着晶圆,这就可以准备开始做芯片,轮到光刻机出场了。
这就完了?光刻机的工作就这么简单?古玩市场多少老大爷玩篆刻,那刀工不也响当当?
世界上最小的芯片已经达到5纳米级别,目前世界产量最大的芯片是7纳米级别的,稍微落伍的芯片也是在28纳米级别。所谓纳米,等于把一根头发丝分成3万到5万份那么小。注意了,这还不是横着切,而是把头发丝竖起来切。
光刻机,就是要将一片晶圆分出上亿份,每一份只有几纳米大小,然后在每一份里边一丝不错地刻上工程师准备好的芯片设计图。刻好之后,每一份裁下来,就是一个芯片。
随着科技发展,智能化家居深入到生活的方方面面,芯片也成为了一种生活必需品。比如说,你看这篇文章用的手机,里边很可能就有几十一百个这样的芯片。当然,并不是芯片越多,设备就越高档、越智能。使用集成技术设计的高端芯片,往往一个能顶几十个。华为、苹果、三星等大厂的高端机型,就只使用一个芯片。
一般而言,芯片越小,对光刻机的要求就越高,对设计师的水平要求更高。因此,目前的芯片是往小了努力。
当然,这并不是说芯片越小越好。手机里装7纳米的芯片和14纳米的芯片,本质上并没有什么区别,抢红包也不见得能多抢到一毛钱。
但是,高科技这种事情,只许你不做,不许你不会。要是想着芯片大一点也能凑合着用,懒得去优化技术、改良方法,也许哪天一睁开眼就被人家甩到身后。到那时,可就黄花菜都凉了。
到目前为止,本期的第二个主角终于出现了。光刻机这个领域,跑得最快的当属荷兰的阿斯麦公司,缩写ASML。
阿斯麦公司总部位于荷兰,是光刻机领域当之无愧的巨头,平均下来,全球市场卖出一百台光刻机,其中有75台来自他们家。一台阿斯麦的光刻机能卖到上亿美元,而这家公司员工总数也不过一万六千人,其中超过六千人是研发人员。
这个阿斯麦公司做生意靠的可不是垄断,而是板上钉钉的硬实力。在45纳米级别的光刻机领域,市场占有率达到80%。7纳米级别的光刻机市场则由它一家独吞,别人没这份技术,只能羡慕嫉妒恨。这还不算,阿斯麦还在摩拳擦掌,挑战2纳米级别的芯片。
这么牛的公司,有本事对荷兰、对美国说“不”,似乎也正常。可是,阿斯麦拒绝的,是美国要求它限制对华出口的禁令。
美国在世界上有多么霸道,大家都有所耳闻。别说一家公司,就算一个国家,想对美国硬气一点,也不是件容易的事。那么,阿斯麦为什么为了中国市场冒这个风险?难道是这家公司特别喜欢人民币的颜色?
其实,阿斯麦对中国并不友好,多少带有一些老牌发达国家的傲慢。一个高管甚至公开说过,中国人即使拿到光刻机图纸,也造不出来。而且,我国公司中芯国际早在2018年就向阿斯麦订购了一台超过一亿美元的高端光刻机,现在还没发货。这要是网购,还不得给十个差评。
中国大陆是阿斯麦在全球的第三大市场,2021年一年,阿斯麦产量的16%都卖到了中国大陆。随着美国对中国半导体行业的制裁,种种设备、产品的禁运,这些指着中国吃饭的大公司忽然发现自己的产品卖不出去了。
就像阿斯麦的首席执行官说的:中国大陆是半导体行业的重要参与者,无论是制造还是消费,因此我方必须谨慎考虑自己的行为。
我国号称世界工厂,中国出口的小家电约占全球的47%,出口的电脑约占全球的57%。这些东西正是消耗芯片的大户。因此,除了正在高速发展、人口众多的世界第二大经济体,其他任何国家、地区都提供不了他们需要的市场。这么一看,美国这一击,相当于回旋镖扎到队友身上了。
2022年的前三个季度已经过去,阿斯麦盘了一盘账,发现营业额大幅度下滑,股价也暴跌。对于一家上市公司来说,股价跌等于挖它的肉。在股东面前,什么政客都不好使了。
而且,正如前边说的,阿斯麦需要从全球各地进口生产光刻机的零件和原料,对谁都有一定的依赖,但是对谁的依赖也不强。这就是说,其中任何一家,都没资格说自己卡了阿斯麦的脖子,也就没资格给它下命令了。
从眼下来看,答案是肯定的。因为阿斯麦至今还是光刻机领域无可争议的龙头老大,高端光刻机仍然必须从阿斯麦进口。
但是,芯片这东西又不是越高端越好。普通的手机、微波炉、洗衣机,用探索月球的配置给它们安装芯片,结果只能是老百姓骂街——太贵啦!
要满足大家的日常生活,45纳米级别的芯片其实就差不多了。我国自己生产的光刻机,完全能够达到自给自足。另外,随着上海微电子的最新突破,中国光刻机已经达到了22纳米级别。
虽然照阿斯麦还是差那么一点,但中国人最不怕的就是奋起直追。而且,随着美国随意使用制裁为武器,中国人也看明白了,靠天靠地不如靠自己,只有技术掌握在自己手里,才不会在关键节点被人卡脖子。
等我国自己的光刻机发展起来,阿斯麦失去的岂止是一个市场,连行业龙头的宝座恐怕也危险。因此,趁着中国光刻机还没有达到世界顶尖,能卖一台是一台啊!
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