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连美国也造不出光刻机,荷兰凭什么能够垄断全球?中国能否破局?

作者:科普启示录

核弹作为世界上最强、最难研究的武器没有之一,持有的国家仅仅有8个,然而却有一个民用装备,世界上只有两个国家能造,比原子弹还稀有,它就是光刻机。

乍一听,很多人闻所未闻,然而,我们在日常生活中却与它密不可分。从手机到电脑,从奢侈品到办公必备日常用品,甚至是航母、坦克,都离不开一个心脏——“芯片”,而光刻机,就是制造芯片必不可缺的核心设备。

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目前,大陆是芯片需求量最大的国家,直接拉动了全球1/3的芯片市场需求。但是这么大的数字90%都需要从国外引进,这也导致我们非常容易被国外“卡脖子”,这不,前几年的华为风波就是美国试图牵制中国的发展,而闹出来的一地鸡毛。

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这也不是我们不想造,而是世界上现在有且仅有两个国家能造——日本和荷兰,并且这两个国家制造“光刻机”还需要其他国家的协助,就已经足以看出光刻机技术的高难度了。

不过奇怪的是,一向自诩尖端科技老大的美国,怎么这次在光刻机领域,不仅没能独占鳌头,甚至没赶上这两个小国家?这光刻机的技术,当真就比原子弹还要难吗?

世界尖端光刻机在荷兰,为什么偏偏是它?

日本作为原世界第二,工业发达,能造也不奇怪,今天我们来重点说说荷兰。这个国家,在尖端科技领域听起来名不见经传,为什么偏偏是它呢?

其实,荷兰也是乘上了美国发展的“东风”,这才逐渐抓住机遇发展起来,将全世界国家都甩在后面的。

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在早些年的时候,人们就已经意识到了光刻机作为未来科技领域发展的重头戏,很多资本家已经把视线放在光刻机上了,他们不惜耗费大量的资金,主要目的也是为了在光刻机领域里面能够分一杯羹。

所以在那个时候很多的老牌资本主义国家,像美国,英国,德国,法国等一系列的国家,在光刻机领域里面都下了大资本研究,并有所成就。

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其中美国在光刻机领域的发展一路顺风顺水,可以说在上个世纪最早期的时候,美国光刻机发展能够达到世界最顶尖行业水平。

在这时候荷兰的光刻机还不太显眼,在1984年的时候,荷兰的光刻机才算是正式成立。最开始注资的时候,还是飞利浦和一家小公司各自出资50%形成的合资公司,而荷兰光刻机公司最开始成立时只有短短的31个人。

相比较而言,当时的日本光刻机发展都要远超过荷兰,这是因为在上个世纪90年代的时候,日本的半导体行业得到了美国的大力度扶持。

但是荷兰,虽然并没有得到美国如此大力度的支持,但是却通过抓住机遇,同样获得了技术的青睐。

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当时,美国迫切地希望把光刻机以及相关的半导体行业技术统一归纳到美国本土境内,但遭遇到了很多的困难和挫折。原因包括但不限于市场经济,也本土人才等等,他们为了统合技术,已经无能为力或者需要付出很大的代价,而这些是美国所不愿意的。

荷兰的光刻机公司敏锐地察觉到了这一个关口,并且告知美国与美国签订、协议之后,能够保证一半以上的零部件只从美国采购。并且接受美国的定期审查门户大开,以此来保证光刻机的发展,获得美国支持。

这一下正中了美国利益的下怀,美国自然是乐见其成,于是同样开始资助荷兰。之后,荷兰又通过类似的方法得到了德国先进的机械工艺和蔡司镜头,以及其他欧盟国家的支持,逐渐变成了世界光刻机的“集大成者”。

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这还没完,在2007年,光刻机迎来了关键的技术转折点,此时的荷兰的ASML公司还没有明显的优势,而是和日本的尼康和佳能三足鼎立,展开了竞争关系。

但是,ASML因为积极配合台积电的技术方向,显著提高了旗下光刻机的精度,这一下,尼康和佳能也不得不在显著的性能差下败下阵来,逐渐衰落。世界的光刻机如今ASML一家独大,呈现出垄断的趋势。

日本虽然也能造,但如今精度和技术高度都比不过荷兰了,这可以说是荷兰在此前积极寻求国际支持的最大成果之一,对我们的发展也充满启示。

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光刻机的制造难度,和原子弹能比较吗?

如果说原子弹的制造是从无到有,而光刻机则是从无到苛求完美,所以子弹和光刻机的制造其实是没有可比性的,一个是从荒漠到森林,一个是从陶瓷到艺术品,从精端到高精端的努力。这两种技术没有多少可比性,没有谁更难造这种对比,都是需要很强的技术的。

不过,如果要从稀有度来说,那肯定是“光刻机”更加稀有。毕竟原子弹有8个国家持有,但能造光刻机的国家有且仅有两个。

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光刻机这个听起来并不是那么具有杀伤力的东西,确实比原子弹更加稀有。主要还是因为光刻机技术的突破存在很多难点,至今一直都未被攻破。那么,它为啥就那么难突破呢?

前面咱们说过,目前世界上最先进、精度最高、效率最高的光刻机是由荷兰的ASML所提供的,而且这不是ASML一家公司的功劳,其中有一半以上的光刻机零部件需要其他公司制造研发,而ASML则在最后负责讲这些零件组装在一起。

也就是说,要制造一台高端光刻机,可能需要来自全世界的零件厂家一起共同努力才能完成,缺少了任何一个部分都不行。在荷兰已经争得先机的现在,其他国家很难再从中分到一杯羹了。

而且,这与世界上影响力最大的国家——美国,也是相关联的。

荷兰作为欧盟成员国之一,对于美国和欧盟本身来说都比较容易管理,而像日本啊、中国啊一类的国家,美国的手虽然可以伸过来,但明显不如在荷兰来得自由,因此,美国和欧盟也会极力他们以外的国家获得这些尖端技术,妨碍他们垄断的道路。

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更何况,为了保证自己的垄断地位,荷兰ASML公司对其旗下的产品也施加了多层保护,制定了严格的采购程序,甚至还将其上升到了荷兰当地政府法律的层面。其中明确表示了进口企业不得侵犯该公司的知识产权, 其中包括逆向开发,因此以其他公司的产品来助力大陆技术的诞生这一道路是走不通的了。

出于这三个原因,ASML一直以来都禁止向中国提供真正的支持。

所以说,从目前的这个情况来看,国产光刻机技术落后ASML至少是10年以上,对中国来说,想要独立制造光刻机,可以说是万里长征才开始第一步。

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中国造得出原子弹,难道会造不出光刻机吗?

不过,咱们也不是那么多年都任由别人“卡脖子”,而自己没有动作的,我们在“光刻机”上也有自己的一部分研究成果。

连美国也造不出光刻机,荷兰凭什么能够垄断全球?中国能否破局?

中国的光刻机技术成果目前中国自主研研制的90nm光刻机已经商用,并且已经成功攻克DUV浸润式光刻机的主要技术;上海微电子研制的28nmDUV光刻机,就可以用来进行14nm芯片的生产。

别看这14nm好像还差得远,要知道,平时我们虽然听什么14nm、7nm甚至是3nm听多了,对芯片的技术失去了概念,但其实只要跨过 28nm制程这道难以逾越的墙壁,那就算是排在世界尖端的水平了。

连美国也造不出光刻机,荷兰凭什么能够垄断全球?中国能否破局?

如今的中国,不缺资源、资金和人才,唯独缺少的是时间,毕竟我们没吃过猪肉,难道还没看过猪跑吗?就连ASML执行长温尼克都认为,即便不把光刻机卖给中国,或许3年后,中国自己就能掌握这项技术。

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