芯片制造为什么难

随着美国对华禁令的升级,华为公司面临着“无芯可用”的困境。而“芯”指的就是“芯片”。

芯片制造,“光刻机”是绕不开的终极神器。可以说,没有光刻机就没有芯片。

若干年来,依赖无数人才的奋力追赶,中国的芯片设计和制作工艺,发展得并不慢。芯片之难,实则难于芯片制造。

制造光刻机有多难?因为精度之高,所以要以“光”为刀进行雕刻,目前的7nm(纳米)精度,相当于把一根头发丝劈成几万份。

有资料显示,1台光刻机包含13个分系统,3万个机械件,200多个传感器。光源产生极紫外光EUV的难度相当于在飓风中心,以每秒5万次的频率用乒乓球击中同一只苍蝇两次。光刻机的分辨率,则相当于把48万个单词的《指环王》在同一张纸上印刷2625遍。制作一枚芯片大概需要3000道工序,要想保證光刻机完美运转,每一步的成功率都要高于99.99%。

目前,掌握全球领先光刻技术的是荷兰ASML公司,独占光刻机全球市场份额的80%。精度在7nm及以下的光刻机只有ASML能生产。

名为“光刻机”,实则“印钞机”,每生产一台就可售1.2亿美元。但由于生产力有限,每年只能生产20余台,物以稀“更贵”。每出厂一台,都被全球芯片制造商虎视眈眈,谁“抢”得到最新的光刻机,谁就造得出更高端的芯片,掌握时代科技。

从20世纪80年代至今,ASML仍然稳坐第一,主要是因为其对研发投入的成本非常大。去年ASML的销售额是21亿欧元,而研发支出就达到了4.8亿欧元,占营收比的22.8%。

除了研发投入大之外,ASML后方还有多方支持。表面上看ASML是一家荷兰公司,实际上欧盟和美国为其提供了许多技术支持,可以说整个西方社会都在为ASML做支持。所以为什么美国可以干预荷兰不要出货给中国就说得通了。

至于为什么中国要买,理由就简单得多,因为自己做不出来。光刻机是需要时间、技术和财力等多方长期积累的科技产物,就算是国家倾力研发也需要一定时间。

不过中国也不是完全做不出,经过资源整合和技术研发,中国目前已经具备量产14nm精度光刻机的技术,当然从客观上看14nm和7nm还差了一大截。

值得庆幸的是这一差距正在极速缩小。就在2020年,中科院宣布攻克了技术难题,掌握了2nm芯片技术。但从突破到量产还需要一段时间。相信国产手机用国产技术做国产芯片的日子离我们不远了。

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