中国光刻机再获突破,固态光源技术实现逆袭

ASML前CEO温宁克说过这样一句话:“中国人太聪明了,对中国的技术封锁将导致西方企业难以为继。”

当时整个科技圈一片哗然,很多人对温宁克的话做了不同的理解。


有人认为,温宁克是在恭维中国人,其目的是为了产品得到中国市场的青睐,从而获得更多的利润。


也有人认为,温宁克是在警告西方国家,过度封锁只会适得其反,放开限制才是正确的策略。


当然也有人表示,温宁克所说的中国人太聪明,就像是"中国人发明了火药,却只用来放鞭炮",言外之意是中国人很聪明,但不懂得如何运用聪明才智。


就在近日,中科院的一项技术验证了温宁克的这番话。

3月25日,中科院公布了全固态深紫外(DUV)激光技术成果,可以稳定输出193nm波长相干光,理论上可支撑半导体制造工艺延伸至3nm节点。


相关成果还刊登在了《国际光电工程学会》上,引起了世界的关注。


193nm激光在芯片制造中扮演着至关重要的角色,它是干式DUV光刻机和浸润式DUV光刻机的核心技术之一。

其可以光刻出7nm—65nm之间的芯片,这部分芯片的应用范围非常广泛,包括智能手机SoC、AI芯片、军工芯片、汽车芯片、工控芯片等等,市场占有率高达70%。


ASML的DUV光刻机主要采用氟化氩(ArF)准分子激光技术,这种技术存在气体消耗量大、系统复杂、维护成本高等缺陷。


而中科院的固态DUV激光技术,无需使用稀有气体,它通过自制的Yb:YAG晶体放大器生成1030纳米激光,并经过四次谐波转换和光学参量放大等过程,最终生成193纳米的相干光。


表面看这是一个小小的改变,只是把“气态”改为了“固态”,实际完全不是那么回事,它所带来的变化是一个连锁反应。

首先,固态DUV激光的各项参数和光谱纯度,直接达到了7nm柜商用的级别,在提高输出功率和频率后,可以用来制造7nm、5nm甚至3nm芯片上。


如果该技术实现商用,我们不需要EUV光刻机也能造出3nm芯片,直接改变芯片市场格局。


其次,固态激光技术使用在EUV领域,会发生什么变化呢?可能会造出更先进的芯片,到时候攻守易形,中国会诞生出比ASML更强大的光刻机厂商。


ASML不但会失去霸主地位,市场份额也会急剧萎缩,最终被市场抛弃。

更为关键的是,固态激光技术是一种全新的技术,完全可以绕开美国专利,甚至还有可能成为我们自己的专利群。


我们完全可以通过专利去限制西方国家的光刻机,进而达到限制芯片制造,限制科技发展的目的。


这就是中科院全固态DUV激光技术带来的改变,当然这需要中科院继续优化该技术,提升输出功率和频率,满足商业化芯片制造的需求。


未来ASML还有多少价值?

目前ASML仍然是全球光刻机总龙头,市场份额高达80%以上,中高端的DUV光刻机份额达到了90%以上,尖端的EUV光刻机更是达到了100%。


全球先进芯片基本都是ASML的设备制造的,包括苹果仿生、高通骁龙、华为麒麟、联发科天玑、英伟达H100等等。


可以说,如果ASML不提供光刻机,全球芯片制造业直接瘫痪。


那么这是不是意味着这家来自荷兰的光刻机制造商,把控了全球芯片的命脉呢?并非如此!

在上世纪90年代时,ASML还是一家名不见经传的小公司,当时的日本尼康才是光刻机龙头。


而在攻克157nm光源技术时出现了神奇的一幕。日本尼康花费重金搞干式技术,而台积电的工程师林本坚提出了浸润式技术,但是被尼康拒绝了。


而ASML决定搏一搏,没想到直接单车变摩托了。


2003年,ASML和台积电推出了首台浸润式光刻机,第二年又推出了改进版,波长为132nm,逆袭了尼康。


再后来ASML加入了美国主导的EUV联盟,获得了EUV技术,并在2013年成功制造出EUV光刻机。


如今台积电、三星依靠ASML的EUV光刻机,将芯片技术迭代至了3nm。

不过ASML在获得EUV技术时,也签署了“卖身契”。ASML的光刻机50%的零部件来自美国企业,尽管其收购了掌控光源技术cymer公司,但是依然受限于美国。


面对中国庞大的市场,ASML蠢蠢欲动,一直想要把先进的EUV光刻机卖向中国市场,但是遭到了美国的拒绝。


甚至美、日、荷三国达成了所谓的芯片联盟,先后出台了半导体设备限制出口政策,不仅仅是针对EUV光刻机,就连浸润式DUV光刻也赫然在列。


ASML在中国市场的销售额开始下降,公司业绩开始下滑。更为重要的是打压限制激发了中国的研发力度。


科研机构、高校、企业空前团结,政策支持力度空前强大,研发资金空前雄厚,就连海外的人才也纷纷回国贡献力量,中国在光刻机领域得到了快速发展。

中科院突破了全固态DUV激光技术,哈工大使用核聚变的“Z箍缩技术”制造极紫外光源,中科院长春光机所在EUV镜片上实现突破。


每一步的技术前进都让中国芯片离逆袭超越近了一步,同时也让ASML如履针毡。


起初,ASML表示即便是公开图纸,中国也造不出光刻机;


后来,ASML表示中国造不出先进的光刻机;


再后来,ASML表示他声称中国自主研发光刻机,破坏了全球芯片产业链的平衡;


如今ASML高层高度评价中国人的智慧,并大胆预测西方国家对中国实施技术封锁会适得其反。不但不会阻碍中国发展,还会激发中国制造的潜力。


而此次中国光刻机的技术突破,被ASML高管说中了,中国芯片已经进入自主研发的深水区,各项技术和专利研发突飞猛进,最终会摆脱“卡脖子”,实现逆袭超越。

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