尼康中標(biāo)光刻機，ASML“躺槍”，光刻機技術(shù)自主路在何方

眾所周知，在芯片領(lǐng)域有一種特別重要，特別受關(guān)注，同時中國技術(shù)又相對落后的設(shè)備，那就是光刻機，芯片制造必不可少的設(shè)備之一。

特別是EUV光刻機，目前全球僅ASML一家能夠制造，很多人稱EUV光刻機是人類建造的最復(fù)雜的機器之一，所以ASML也被很多人奉上“神壇”，甚至還傳出“給你全套圖紙，你也造不出光刻機”的說法。

近日，多家媒體報道，日美荷達成了聯(lián)盟，計劃對我國的光刻機實施進一步封鎖，除了EUV光刻機外，DUV光刻機也將“斷供”。

根據(jù)預(yù)測，如果這項計劃得以實施，那么我國的芯片產(chǎn)業(yè)將面臨著釜底抽薪，屆時45nm以下芯片都將無法制造。對我國工業(yè)、民用、科技行業(yè)造成嚴(yán)重沖擊。

然而，這個計劃剛剛開始，就泡湯了！

近日，上海積塔半導(dǎo)體官宣：日本尼康、東京電子分別中標(biāo)1臺光刻設(shè)備，1臺涂膠顯影設(shè)備。而光刻機巨頭荷蘭ASML卻意外落選，這不得不令人浮想聯(lián)翩。

那么問題來了，為何日本要向國內(nèi)企業(yè)出售光刻設(shè)備呢？日美荷聯(lián)盟會達成嗎？


1、尼康與ASML的恩怨

提起光刻機，大家不約而同的想到了荷蘭ASML。

ASML成立于1984年，總部位于荷蘭埃因霍溫，是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體設(shè)備制造公司，也是EUV光刻機唯一制造商。

全球100%的EUV光刻機，90%以上的DUV光刻機都出自ASML之手。

放眼望去，無論是臺積電、三星、英特爾，還是后起之秀的中芯國際都離不開ASML的光刻機。ASML成為了光刻機的代言商。

但在2000年以前，這些殊榮都是日本尼康的。

上世紀(jì)80年代，ASML剛剛成立，船小風(fēng)大，隨時都有傾覆的危險。而日本尼康則如日中天，把美國半導(dǎo)體設(shè)備公司壓的喘不過氣來。

當(dāng)時的芯片大戶英特爾、德州儀器、IBM、AMD等全都排隊等著尼康的設(shè)備，可以說在當(dāng)時沒有尼康，大家的芯片工廠全部歇菜。

除了尼康外，日本還扶持了佳能，成為了尼康最大的助攻。兩家公司一舉拿下全球80%光刻機份額。

再加上NEC、東芝、日立、三菱、東京電子、信越化學(xué)等企業(yè)，可見整個日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了完備的產(chǎn)業(yè)鏈。

當(dāng)時日本GDP達到了5.45萬億美元，僅次于美國的7.6萬億美元，人均GDP更是高達4.34萬美元，超過了美國的2.87萬美元。

當(dāng)時很多日本人都叫囂著買下紐約，也有了日本半導(dǎo)體“世界第一”的稱號。

隨后，發(fā)生了三件事，把尼康拉下了神壇。


第一件、浸潤式光刻機

彼時的尼康正在攻克193nm光刻機，投資了幾個億，動用了大量的人力、物力、財力始終無法攻克。

此時，臺積電工程師林本堅提出了一個解決方案：“可以利用水的折射改變光源，從而獲得波長更窄的光線”。

然而，高傲的尼康拒絕了這個方案，自己耗費大量的心血沒有完成，一個簡單的方法就能實現(xiàn)？

但這個機會被ASML抓住了，它找到了臺積電，希望合作，雙方共同打造浸潤式光刻機。

兩年后（2004年），ASML和臺積電共同推出了第一代浸潤式光刻機，精度達到了132nm，領(lǐng)先尼康的190nm光刻機。

臺積電也憑借著ASML的光刻機制造了45nm芯片，將摩爾定律向前推進了4代。

多年后，尼康也攻克了浸潤式光刻機，但市場早已被ASML搶走了。


第二件、EUV光刻機

2008年，ASML發(fā)布EUV光刻機，芯片工藝開始向7nm進軍。很多人不禁贊嘆ASML的技術(shù)太牛了。

但實際上，ASML只有不到10%的核心技術(shù)，剩余90%多來自美歐日韓等國家。

為了削弱日本在半導(dǎo)體領(lǐng)域的實力，美方成立了EUV-LLC聯(lián)盟，聯(lián)盟包括：勞倫斯利弗莫爾、桑迪亞和勞倫斯伯克利三大國家實驗室以及IBM、英特爾、摩托羅拉、三星、ASML。

而日本的尼康、佳能被排除在外，因此尼康不得不選擇其他技術(shù)路線，從而徹底失去與ASML的競爭資格。

而ASML不但有EUV-LLC聯(lián)盟的支持，還聯(lián)合了德國蔡司、牛津儀器、飛利浦、德國計量研究院等，最終成功推出了EUV光刻機，將芯片工藝迭代至7nm以下。

尼康徹底讓出了光刻機龍頭的寶座，但同時ASML也牢牢的被美國限制了。


第三件、日美半導(dǎo)體協(xié)定

日本半導(dǎo)體如日中天的時候，美國的英特爾、IBM、德州儀器不斷公關(guān)美政府，希望其能夠出面，拯救美國本土半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。

于是在1985年，美國就針對日本半導(dǎo)體發(fā)起了一次301調(diào)查，并在1986年迫使日本簽署了《日美半導(dǎo)體協(xié)定》。

該協(xié)定對日本出口至美國的半導(dǎo)體價格做個詳細(xì)規(guī)定，一旦低于規(guī)定價格就會被征收100%的懲罰性關(guān)稅。

1987年，日本半導(dǎo)體公司就因為違反《日美半導(dǎo)體協(xié)定》，被征收了100%懲罰性關(guān)稅，讓日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)大為震驚。

1991年，美國迫使日本簽訂了第二次半導(dǎo)體協(xié)議，迫使日本將20%的市場讓給美企。同時，三星、臺積電等公司也在美方的扶持下快速發(fā)展，與日本半導(dǎo)體企業(yè)競爭。

在內(nèi)困外患的境遇下，日本富士通、東芝、日立、三菱等普遍整合、逐步淡出半導(dǎo)體業(yè)務(wù)。日本本土半導(dǎo)體逐漸喪失競爭力。

沒有了日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的助力，尼康也江河日下，被ASML徹底超越了。

尼康跌下神壇，離不開美國的操作，也離不開ASML的助力。如果這樣的事情發(fā)生在你身上，你還會熱衷于和昔日踩踏自己的人合作嗎？

所以日美荷聯(lián)盟一開始就是在矛盾中開始的，一旦觸碰到對方的利益，那么這個脆弱的聯(lián)盟就會出現(xiàn)裂縫，甚至崩塌。

其實，尼康敢于向我國企業(yè)出售光刻機，還有一個原因，那就是日本的半導(dǎo)體技術(shù)更加獨立，對美國的技術(shù)依賴很低。


2、ASML、尼康“躺槍”， 「特供」中國或成最大選項？

雖然政府達成協(xié)議，但商業(yè)公司仍然要掙錢。中國大陸作為ASML的第三大客戶來源，這個光刻機巨頭或許也很「頭疼」如何彌補出口禁令導(dǎo)致的損失。

在這個敏感時刻，ASML也時不時出來安撫市場，咬定2023年營收增加25%的目標(biāo)不放，以需要數(shù)月時間確定談判細(xì)節(jié)的理由淡化美日荷協(xié)議的影響。

話雖如此，ASML一直以來非常清醒。早在去年底，ASML首席執(zhí)行官彼得·溫寧克(Peter Wennink)便表達出對美國限芯嗤之以鼻，甚至暗諷美國雙標(biāo)，不指名道姓地點出美國芯片設(shè)計大佬收割25%~30%的中國市場份額。

如果ASML不可避免地?zé)o法將現(xiàn)有的高端DUV光刻機賣給中國，溫寧克也許還得效仿背后那個精明繞開封鎖政策的“綠廠”英偉達。一年前，英偉達A100、H100兩款數(shù)據(jù)中心加速GPU收到限芯禁令之后，巧妙地做出符合美國出口管制規(guī)定的新款GPU A800，作為「特供」產(chǎn)品繼續(xù)在中國市場銷售。

相比之下，日媒對尼康未來的業(yè)績感到更加沮喪。

作為中國人家喻戶曉的日本品牌，尼康一直有著頂流照相機IP的光芒，十幾年前就已經(jīng)在長三角洲建廠，然而到了智能手機時代，真正給尼康帶來可觀現(xiàn)金流的還是DUV光刻機。早在2020年，尼康就準(zhǔn)備了要在中國合資開發(fā)光刻機的計劃。去年，當(dāng)中芯國際公布500億人民幣的產(chǎn)能擴充計劃之后，尼康也展示出了自己在光刻機的布局，計劃在2026年將光刻機主力機型的年銷量，增至過去三年平均銷量的2倍以上。

只可惜，還沒有等到零美國技術(shù)的浸入式掃描光刻機上線，尼康就被美國架上了出口管制的隊伍，有點「有苦說不出」的感覺了。

除了尼康，另外一個人們耳熟能詳?shù)娜毡鞠鄼C大廠佳能，其實也有自己的光刻機技術(shù)。從去年8月份開始，佳能就在擴產(chǎn)DUV光刻機產(chǎn)能，目標(biāo)清晰 - 直指中國市場。此外，同樣為了撇清美國化，佳能正在研制納米壓印光刻（NIL）升級版的光刻機。NIL采用一種最前沿的光刻技術(shù)，通過照射新的感光材料來完成一次性轉(zhuǎn)印，理論上同樣可以制造7nm以下制程工藝。更重要的是，相比EUV，NIL要便宜很多，而所采用的零部件以及材料都來源于日本廠商（佳能、鎧俠以及大日本印刷株式會社）。


3、光刻機技術(shù)自主：路在何方

面對源源不斷的限芯動作，中國半導(dǎo)體已經(jīng)在做「打硬仗」的準(zhǔn)備。

2015年，美國對中國禁售超算芯片，國內(nèi)半導(dǎo)體就已經(jīng)嗅到危機。那一年，國家推出了《中國制造2025》規(guī)劃。根據(jù)規(guī)劃，2020年半導(dǎo)體核心基礎(chǔ)零部件、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料實現(xiàn)40%的自主保障，2025年則要達到70％的目標(biāo)。據(jù)國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)顯示，2021年我國累計芯片生產(chǎn)量達到了3594.3億顆，創(chuàng)下了我國產(chǎn)能最高的紀(jì)錄。平均下來，一天可以生產(chǎn)10億顆芯片，自給率相當(dāng)于36%，不斷靠近2025年芯片自給率達到70%的目標(biāo)。

這一次隨著美日荷協(xié)議傳來，國家勢必也會加大對半導(dǎo)體設(shè)備的投入。據(jù)路透社報道，中國擬定拿出1萬億元投入到半導(dǎo)體行業(yè)五年的支持計劃，通過補貼和稅收抵免來支持國內(nèi)的半導(dǎo)體生產(chǎn)、研究，而且該計劃有可能已在今年Q1實施。其中在購買半導(dǎo)體設(shè)備方面，中國計劃拿出20%的補貼給予半導(dǎo)體制造商。

除了買買買，自主研發(fā)或許更加重要。一旦美日荷封鎖了中高端DUV的出口，如何根據(jù)現(xiàn)有的B、C級光刻機設(shè)備制造A級制程工藝芯片也成為國內(nèi)半導(dǎo)體制造商需要攻克的大關(guān)。清華大學(xué)魏少軍教授去年底表示：能夠用14nm、28nm（光刻機）做出7nm的性能，才是真正的高手。國內(nèi)也有一些頂尖研究機構(gòu)，在合作研究芯片設(shè)計與制造工藝的跨層優(yōu)化技術(shù)。

作為EUV的把持者，ASML肯定不愿意看到這一場景。ASML首席執(zhí)行官溫寧克已經(jīng)洞悉中國在半導(dǎo)體的力量。“你給中國施加的壓力越大，他們就越可能加倍努力打造可以媲美ASML的光刻機。這需要時間，但最終他們會獲得成功”。

華爾街日報曾經(jīng)報道過，當(dāng)美國在2022年10月升級限芯禁令之時，中國企業(yè)只進口了24億美元價值的半導(dǎo)體設(shè)備，創(chuàng)下美國推出禁令2年多以來的最低數(shù)據(jù)。這意味著，中國半導(dǎo)體設(shè)備正在努力擺脫進口的依賴，自主化進程已在提速。

但值得注意的是，除了光刻機之外，芯片制造產(chǎn)業(yè)鏈還有很多「硬骨頭」，包括薄膜沉積、刻蝕、量測、離子注入，這些都是我國和國外差距較大的領(lǐng)域。就算實現(xiàn)技術(shù)突破，從實驗室原型到晶圓廠量產(chǎn)，仍然是個日積月累且艱巨無比的過程。

“天下熙熙皆為利來，天下攘攘皆為利往”，尼康和佳能對抗ASML的背后依然是利益所在，而這也是我們可以利用的一點。當(dāng)然相比尼康和佳能，扶持國產(chǎn)光刻機廠商依然是最為優(yōu)先的選擇。但是在國產(chǎn)光刻機企業(yè)成長起來之前，尼康和佳能也給我們提供了在ASML之外的另一個選擇機會。

相反對于ASML來說則不是一個好消息，遵守斷供要求則意味著ASML將失去大量的市場份額，以及國內(nèi)這個全球最大也是最重要的芯片需求地。尼康、佳能乃至于國產(chǎn)光刻機廠商也能通過不斷擴大市場份額來提高技術(shù)水平和實力，這也是ASML感嘆“中計”了的原因。

就像ASML取代尼康和佳能成為最大的半導(dǎo)體設(shè)備廠商一樣，當(dāng)競爭進入下半場，究竟是尼康和佳能完成逆襲，還是國產(chǎn)企業(yè)漁翁得利？或許只有時間能給我們答案了。