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魂斗罗归来百里守约皮肤: 瀚海狼山:全球能生產光刻機的國家只有3個,其中不包括美國!

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發表于 2019-5-28 12:59:50 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
  現在大家都普遍認識到一個常識,就是生產高性能的芯片,都離不開高性能的光刻機。而目前全球高性能光刻機的制造已經被少數國家壟斷。那么如果西方國家再進一步聯合起來,或者在超級大國的壓力下,對我們禁運高性能芯片的同時,再徹底禁運光刻機,那么會不會直接扼殺我們的微電子產業。若這種情況一旦發生,在民用微電子產業出現重大困難的同時,是否也會導致國產武器也無芯片可用?因為當今幾乎所有的復雜武器系統,從洲際導彈一直到最小的制導炮彈里面都是有大量智能芯片的。要回答這些問題,瀚海狼山首先要說:我們現在是不怕這些封鎖的。原因很簡單,中國目前就可以自己生產相當高性能的光刻機,是全球3個僅有的能自產光刻機的國家之一,這3個國家中甚至都沒有美國的份!

  那么既然中國能自產光刻機,為何還要向歐洲的企業訂購昂貴的光刻機?要說清楚這個問題,要一條條的來。首先是現在的芯片技術,已經發展到了讓人瞠目結舌的先進程度。比如現在最新款手機上已普遍使用的一些高性能芯片,已經可以在一個2平方厘米不到的面積上,集成64億個晶體元件!要知道,全球現在一共也只有不到70億人,如果每個晶體元件都算一個獨立的人,這相當于一個小小的芯片就是一個微觀的地球!這就是我們現在手里的一個小小的手機,性能就比當年的超算還先進上億倍的直接原因??杉死囁萍擠⒄溝某潭仁嵌嗝吹納釗?。而一部手機里絕不是有一個芯片就行了,需要幾十上百個芯片,因此現在用的一部手機或電腦,在微觀世界就相當于一個太陽系的復雜系統。但是人類只能在現實的空間世界制造和生產這些元器件。

  對現代芯片來說,精細到如此的程度,想用過去對付電子管或者早先晶體管的機械或者手工的方法來生產和制造現代的芯片,是根本不可能的事情,一個芯片局部壞了,維修也是難以做到的,因為都已經縮小到幾個納米的層面了。而現代芯片還要一次制造成千萬甚至上億個。如此精細又如此多的產品,只有一個辦法來制造,就是激光批量印刷。這里所說的印刷,既有和傳統印刷相同的意義,又有更復雜的專門工藝。光刻機的作用,就是通過激光來印刷這種極其微小精密而又產量極大的微型電路。實際上光刻機需要在芯片生產的前后過程中都要用到,現在所說的光刻機,主要是指在最精密復雜的前段生產程序中用到的光刻機。

  我們知道激光是最精確最單純的光源,而現在的光刻機已經能做到7納米以下的精細印刷,用的是波長最短的紫外激光。而且精細程度到了30納米以下,單純的紫外激光也不行,需要通過水來進一步縮短光源的波長,才能正常生產??梢運蛋顏庵旨際醴⒒擁攪思???吹秸飫?,往往會感覺到:光刻機制造芯片,似乎和過去的超高精度照相,以及后來的超高精度激光打印有相同的特點!其實這種感覺是正確的。現在的光刻機,就可以看做一臺超級巨大而且超級精密的照片沖印機和激光打印機的集合,只不過不是在相紙上打印,而是在半導體的硅片或者砷化鎵等材料上打印電路和元器件而已。

  從這一點上來說,現在能制造光刻機的國家,往往是過去能生產高檔照相機鏡頭和激光打印技術傳統能力比較強的國家是一致的。現在大家能想到的最好的鏡頭,往往是德國某公司的產品,再一檔就是日本的產品。而現在2個能生產光刻機的國家,也分別在歐洲和日本!一個就是荷蘭的某公司,但是他的光刻機內部用的是德國的高檔鏡片。日本也有兩家公司,以前可以生產光刻機,但是由于先進程度不如荷蘭某公司,常年拉不到客戶,現在已經基本停產了。荷蘭的這家公司員工一萬多人,但是每年只能交付幾十臺光刻機,都是全球幾大芯片廠家提前幾年預定好的。其實過去預定光刻機的幾個大公司,本身就是荷蘭這家公司的大股東。而一臺光刻機,現在就售價超過1億美元。因此這是一個會員非常少,技術檔次又極高的小圈子。后來者除了我們的公司,幾乎沒有任何“新人”。全球其他國家想進這個圈子?根本想都不用想。

  題目就說了,目前全球能生產光刻機整機的國家,居然不包括美國!那么美國又是如何操縱這個圈子呢?很簡單,第一,過去微電子的全球中心一直在美國加州的硅谷,雖然現在硅谷的芯片生產已經不再火熱,但是芯片設計,以及主要的產業資本,還是美國資本控制的。荷蘭的這家光刻機生產企業,過去主要是向硅谷出口產品,后來美國資本則成了他的第一大股東,也就是幕后真正的老板。

  美國產業壟斷資本也很清楚,只靠資本壟斷還不放心。美國公司還掌握光刻機最關鍵的一個核心元件,也就是高端激光光源的生產??ㄗ×蘇?點,加上市場的高度壟斷。美國方面是基本比較放心的。因為過去唯一的市場競爭對手,日本的光刻機產業都被整的徹底涼了。那么在美方資本已經在全球近乎一統光刻機的產業鏈以后,怎么就不敢輕易對東方大國徹底斷供呢?

  這首先在于光刻機技術的起源。實際上,中國某知名大學精密儀表系(全部隱去相關單位的具體名稱,否則再進白宮的實名單,被索要廣告費怎么辦?),早在1971年就成功研制出了“激光干涉定位自動分步重復照相機”,也就是前道步進光刻機原型。那時,現在的光刻機世界第一的荷蘭公司還未創立,當時美國日本的照相業大公司還都在琢磨如何提高膠卷技術。因此可以說我們在光刻技術上,在技術起步階段,當時絕對是處于世界第一集團,甚至有原創的能力。想想1971年是什么時代,之所以如此突出,原因在于國內的激光技術當時就已經是世界一流。不過起了大早卻趕了個晚集。這些重大的新發明,并沒有被向應用領域推廣。又遇到了下馬潮,在民用半導體產業上面,明顯是沒趕上時代的潮流。

  當然,沒趕上時代的潮流,主要是指在民用半導體產業的工具機領域。軍用半導體的工具機和生產線,一直是獨立自主,并有所發展的。軍用信息領域其實一直比較獨特,也就是對所謂電子類先進潮流的追求,向來是不驕不躁。全球都是如此,并不是具體的哪個國家是這樣。比如前2年還爆出消息,說美國空軍掌握下的美國陸地部署的所有彈道洲際導彈的發射系統的管理,居然還在用軟盤。這種至少20年前就已經在民用領域淘汰的基本儲存工具。實際上不但戰略武器系統如此,全球大國海軍的不少主戰艦艇作戰中心的中央處理器,在民用電腦基本都用奔4以上水平的CPU的時代,這些主戰艦艇作戰核心的信息處理速度,還都是486的級別。這并非笑話,而是基本的事實。

  因此現在即使在洲際導彈和先進的F35和無人機上使用的高檔芯片,其信息處理能力和運算速度,也遠遠比不上大家手里的智能手機的最新芯片。甚至服役更早的F22,內部的芯片的水平,最多也就比磚頭大哥大的芯片稍微好一點。這也是F22的智能化升級讓美國空軍頭疼的一個重要因素。

  軍用芯片的先進程度和民用版本至少差距5年以上,是全球的基本規律。原因是復雜的。因為軍用芯片的可靠性、耐用性、抗電子戰沖擊的要求遠遠高于對其運算速度的要求。大多數民用高端芯片直接用單晶硅作為基本載體,而軍用芯片卻用化合物半導體的更多,比如砷化鎵等。也是因為有特殊性能的要求。這樣的要求結果,就導致幾乎所有的軍用芯片,90納米以上的制程已經完全夠用。再進一步精細化基本沒有必要,因為軍用芯片的需求量遠遠小于民用芯片,進一步精細化反倒成本更高。

  而90納米級別的光刻機,已經實現國產化一段時間了。至于后道封裝和平板顯示等需要的同類設備更是已經國產化多年。而生產線上的蝕刻機,國產設備已經做到了7納米甚至更小,一步邁進國際先進水平。總而言之,國產軍用高端芯片,這個體系完全是100%自給的。根本不怕任何外國的封鎖,這一點上,就可以絕對確保國家安全。

  但是話又說回來,軍用芯片的生產線全部自給了。民用的基礎生產設備確實還有明顯差距。畢竟現在流行的民用芯片制程,14納米已經是主流,7納米已經開始流行。若差距太大,自然就很難在激烈的市場競爭中立足。于是國內相關企業也需要花費巨資,向國外大公司訂購先進的民用芯片生產的光刻機。不過人家有最先進的型號,也會優先供應自己的幾個大股東,因此即使肯賣給我們的型號,也是次一個級別的。

  除了直接引進,國內相關單位正在合力攻關,突破先進民用光刻機生產的各個難關。從最基本的高端鏡頭開始。我們有關專業院所,已經能生產比哈勃望遠鏡更高端的大口徑鏡片,自然也可以把這種技術應用到光刻機復雜的鏡頭和鏡片的制造上?;褂斜幻攔腿氈韭⒍系募す夤庠?,比如先進光刻機必須用到的極紫外光源,也已經突破。再就是超精密的工作臺和復雜的生產工序以及配套的操縱軟件,也完成了突破。在這4大難關全部被突破后,國內逐步有實力制造14納米級別的光刻機整機。而國外的行業壟斷大公司看到這種狀況,知道有錢不賺才是腦抽,不但不禁運,反倒積極尋求“合作”。

  不過事實已經不止一次的提醒我們,買來的高技術終究不如自己突破的高技術用起來更放心,因此目前除了繼續合力突破外,還在積極研發運用新原理的同類設備。終究會達到世界領先水平。

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