2fat2carry
2020-07-08T01:35:58+00:00
最近中芯国际涨疯了[s:ac:哭笑]
加大了对这方面的关注，于是从网络上收集了一些相关信息，供大家一起讨论一下
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什么是光刻机？
光刻机是制造芯片过程中最重要的设备。
光刻机被誉为“人类工业皇冠上的明珠”，集合了数学、光学、流体力学、高分子物理与化学、表面物理与化学、精密仪器、机械、自动化、软件、图像识别领域顶尖技术的产物。
制造光刻机到底有多难？
先进的光刻机上有10w个零件，任何一国都不具备光刻机所要求的全部顶尖技术，一些关键部件的制造公司在全球也就一两家。
现在的高端光刻机是许多个国家共同合作的结果。
尖端光刻机上是全世界各国顶尖技术的精华：德国提供蔡司镜头技术设备，日本提供特殊复合材料，瑞典的工业精密机床技术，美国提供控制软件、电源等等。
光刻机原理?
用“紫外线”作手术刀，对晶圆进行雕刻，让芯片上的电路变成人们想要的图案，即“硅上雕花”。
制造顶尖光刻机为什么这么难？
用荷兰ASML公司的EUV光刻机NXE 3350B形容一下难度。
EUV光线的能量、破坏性极高，制程的所有零件、材料，样样挑战人类工艺的极限。
例如，因为空气分子会干扰EUV光线，生产过程得在真空环境。
而且，机械的动作得精确到误差仅以皮秒(兆分之一秒)计。
最关键零件之一，由德国蔡司生产的反射镜得做到史无前例的完美无瑕，瑕疵大小仅能以皮米(奈米的千分之一)计。
这是什么概念？
ASML总裁温彼得解释，把反射镜面积放大到有整个德国面积那么大，镜面最高的突起处不能高于一公分。
制造光刻机难，那么使用光刻机有难度吗？
做出一个芯片大概需要3000步工序，由于每一步都是“硅上雕花”，有一定失败概率。
三千步下来，要想让最终的成品合格率大于95%，那么每一步的失败率就必须小于0.001%。
中国目前的厂商的水平：
光刻机方面：
中国最先进的光刻机生产商是上海微电子装备公司，可以做到的最精密的加工制程是90nm，已经足够国防和工业领域使用。
2017年，上微经过10年研发，90nm光刻机验证交付，相当于2004年的奔腾四CPU的水准。
上海微电子装备公司的90nm光刻机代表我国光刻机最高水平，而ASML可生产5nm的光刻机已经量产，两者之间差距大概在20年。
且生产20nm以下的光刻机零部件都在出口管制名单里面，20nm以上则可以进口，所以未来国产光刻机即使能有进步，也会有这一个坎。
芯片制造方面：
中国芯片制造方面顶尖的中芯国际，只有28纳米的生产工艺，14纳米工艺才刚刚开始量产 ，而且生产中使用的光刻机全部都是外国进口的。
另外中芯国际的也有生产工艺方面也有问题，台积电可以用同样的光刻机做7nm，中芯国际才刚刚到14nm，且良品率不如台积电。
所以，半导体技术的研发，不是仅仅依赖于那个先进的光刻机设备，同样重要的还有光刻工艺。
且，百分之九十七以上设备和原材料都需要进口，因为良率高，如果勉强使用部分国产，会浪费大量时间金钱。
薄膜区全部是PVD区美国应材和CVD区lam的设备，且大部分是台积电淘汰的落后版本，光刻胶，氢氟酸、自动化天车搬运等都从日本进口。
现在各个FAB用的百分之三四的国产也是国家强制要求扶持国内厂商用的。
目前进度与外国对比：
芯片制造领域：
目前，台积电已经开始规模量产5nm。
根据台积电的规划，今年会量产5nm工艺，2022年则会量产3nm工艺，2nm工艺已经在研发中了，预计会在2024年问世。
早在2018年，台积电就宣布计划投资200亿美元来推进3nm工艺，2018年有近半数国家的GDP不足200亿美元。
IBS数据显示，兴建一条3nm产线的成本约为150-200亿美元。
中芯国际2019年的收入为31.16亿美元，台积电2019年研发开支是30亿美元。
制造芯片的光刻机领域：
上海微电子设备没有权威的公开数据披露，只在网络上能查到的新闻是：上海微电子十年研发经费只有 6 亿，这还不够买一台ASML的EUV光刻机，整个团队人员也只有几百人，属于人少钱少的状态。
2012 年 ASML 的三大客户三星、台积电、英特尔共同向 ASML 投资 52.59 亿欧元，用于支持 EUV 光刻机的研发。
另外，ASML表示，将在2020年第一季度(Q1)投入约5.5亿欧元(42.24亿人民币)的研发成本，以及约1.4亿欧元(约10.75亿人民币)的销售和管理费用。
未来展望
光刻机领域和芯片制造领域，基本是赢家通吃状态，产生了强烈的马太效应，第一名可以吃掉绝大多数利润，第一名吃肉，然后越吃越壮，剩下的几个抢汤喝。
这样，别人研发投入高，收入也高，形成了一个良性的循环。
中国目前最大的困境就是研发投入问题，这是个非常非常烧钱的领域，企业自身研发投入严重不足，因为落后太多，导致即使取得一些突破也不能迅速转化为收益。
优势在于：一些弯路别人已经走过了，中国可以减少一些试错成本，所以剩下就是看政府对这领域的投资了，现在看政府还是非常重视的，所以还是看好未来的潜力。
加大了对这方面的关注，于是从网络上收集了一些相关信息，供大家一起讨论一下
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什么是光刻机？
光刻机是制造芯片过程中最重要的设备。
光刻机被誉为“人类工业皇冠上的明珠”，集合了数学、光学、流体力学、高分子物理与化学、表面物理与化学、精密仪器、机械、自动化、软件、图像识别领域顶尖技术的产物。
制造光刻机到底有多难？
先进的光刻机上有10w个零件，任何一国都不具备光刻机所要求的全部顶尖技术，一些关键部件的制造公司在全球也就一两家。
现在的高端光刻机是许多个国家共同合作的结果。
尖端光刻机上是全世界各国顶尖技术的精华：德国提供蔡司镜头技术设备，日本提供特殊复合材料，瑞典的工业精密机床技术，美国提供控制软件、电源等等。
光刻机原理?
用“紫外线”作手术刀，对晶圆进行雕刻，让芯片上的电路变成人们想要的图案，即“硅上雕花”。
制造顶尖光刻机为什么这么难？
用荷兰ASML公司的EUV光刻机NXE 3350B形容一下难度。
EUV光线的能量、破坏性极高，制程的所有零件、材料，样样挑战人类工艺的极限。
例如，因为空气分子会干扰EUV光线，生产过程得在真空环境。
而且，机械的动作得精确到误差仅以皮秒(兆分之一秒)计。
最关键零件之一，由德国蔡司生产的反射镜得做到史无前例的完美无瑕，瑕疵大小仅能以皮米(奈米的千分之一)计。
这是什么概念？
ASML总裁温彼得解释，把反射镜面积放大到有整个德国面积那么大，镜面最高的突起处不能高于一公分。
制造光刻机难，那么使用光刻机有难度吗？
做出一个芯片大概需要3000步工序，由于每一步都是“硅上雕花”，有一定失败概率。
三千步下来，要想让最终的成品合格率大于95%，那么每一步的失败率就必须小于0.001%。
中国目前的厂商的水平：
光刻机方面：
中国最先进的光刻机生产商是上海微电子装备公司，可以做到的最精密的加工制程是90nm，已经足够国防和工业领域使用。
2017年，上微经过10年研发，90nm光刻机验证交付，相当于2004年的奔腾四CPU的水准。
上海微电子装备公司的90nm光刻机代表我国光刻机最高水平，而ASML可生产5nm的光刻机已经量产，两者之间差距大概在20年。
且生产20nm以下的光刻机零部件都在出口管制名单里面，20nm以上则可以进口，所以未来国产光刻机即使能有进步，也会有这一个坎。
芯片制造方面：
中国芯片制造方面顶尖的中芯国际，只有28纳米的生产工艺，14纳米工艺才刚刚开始量产 ，而且生产中使用的光刻机全部都是外国进口的。
另外中芯国际的也有生产工艺方面也有问题，台积电可以用同样的光刻机做7nm，中芯国际才刚刚到14nm，且良品率不如台积电。
所以，半导体技术的研发，不是仅仅依赖于那个先进的光刻机设备，同样重要的还有光刻工艺。
且，百分之九十七以上设备和原材料都需要进口，因为良率高，如果勉强使用部分国产，会浪费大量时间金钱。
薄膜区全部是PVD区美国应材和CVD区lam的设备，且大部分是台积电淘汰的落后版本，光刻胶，氢氟酸、自动化天车搬运等都从日本进口。
现在各个FAB用的百分之三四的国产也是国家强制要求扶持国内厂商用的。
目前进度与外国对比：
芯片制造领域：
目前，台积电已经开始规模量产5nm。
根据台积电的规划，今年会量产5nm工艺，2022年则会量产3nm工艺，2nm工艺已经在研发中了，预计会在2024年问世。
早在2018年，台积电就宣布计划投资200亿美元来推进3nm工艺，2018年有近半数国家的GDP不足200亿美元。
IBS数据显示，兴建一条3nm产线的成本约为150-200亿美元。
中芯国际2019年的收入为31.16亿美元，台积电2019年研发开支是30亿美元。
制造芯片的光刻机领域：
上海微电子设备没有权威的公开数据披露，只在网络上能查到的新闻是：上海微电子十年研发经费只有 6 亿，这还不够买一台ASML的EUV光刻机，整个团队人员也只有几百人，属于人少钱少的状态。
2012 年 ASML 的三大客户三星、台积电、英特尔共同向 ASML 投资 52.59 亿欧元，用于支持 EUV 光刻机的研发。
另外，ASML表示，将在2020年第一季度(Q1)投入约5.5亿欧元(42.24亿人民币)的研发成本，以及约1.4亿欧元(约10.75亿人民币)的销售和管理费用。
未来展望
光刻机领域和芯片制造领域，基本是赢家通吃状态，产生了强烈的马太效应，第一名可以吃掉绝大多数利润，第一名吃肉，然后越吃越壮，剩下的几个抢汤喝。
这样，别人研发投入高，收入也高，形成了一个良性的循环。
中国目前最大的困境就是研发投入问题，这是个非常非常烧钱的领域，企业自身研发投入严重不足，因为落后太多，导致即使取得一些突破也不能迅速转化为收益。
优势在于：一些弯路别人已经走过了，中国可以减少一些试错成本，所以剩下就是看政府对这领域的投资了，现在看政府还是非常重视的，所以还是看好未来的潜力。