在當(dāng)今人類的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，光刻機(jī)無疑是人類最高技術(shù)水準(zhǔn)的工業(yè)產(chǎn)品之一。
其中最高端的EUV光刻機(jī)（極紫外線光刻機(jī)），全球更是只有荷蘭一個(gè)國(guó)家能生產(chǎn)。所以制造高端光刻機(jī)，為什么就這么難呢？
EUV光刻機(jī)
什么是EUV光刻機(jī)？
說到這個(gè)問題，我們就要簡(jiǎn)單了解一下光刻機(jī)的原理。
從“光刻機(jī)”這個(gè)名字上，就能知道它是用光在什么東西上進(jìn)行“雕刻”的機(jī)器。
簡(jiǎn)單來說，光刻機(jī)的原理，就是利用含有極高能量的光在石頭（單晶硅）刻蝕出紋路，然后再用其它技術(shù)在這些紋路中“埋設(shè)”金屬銅。
制造芯片的單晶硅，一般是切成薄片使用
在“石頭”中的銅變成了電路，就能傳遞電訊號(hào)，于是這枚“石頭”就變成了一枚芯片。
要想提升這些芯片的性能，就需要讓芯片擁有盡可能多的電路。所以在生產(chǎn)芯片的時(shí)候，就要用光刻機(jī)在芯片上刻蝕更細(xì)小的紋路，這樣才能在“石頭”上刻蝕更多的紋路。
光刻機(jī)的技術(shù)發(fā)展到了今天，精度已經(jīng)達(dá)到了5納米以下。這個(gè)“5納米”指的是光刻機(jī)上柵極長(zhǎng)度，以及寬度達(dá)到了5納米的精度。
芯片電路結(jié)構(gòu)圖
芯片上的柵極更小，那么芯片上就能裝入更多的柵極，從而提升更多的功率。所以生產(chǎn)芯片的“工藝級(jí)別”越小，芯片的效果也就越強(qiáng)，技術(shù)水平也就越高。
而要在芯片上裝入小于5納米的柵極，就需要波長(zhǎng)在13.4納米左右的光。
光的波長(zhǎng)小于這個(gè)級(jí)別，其功率就不足以在“石頭”上刻蝕出紋路。光的波長(zhǎng)大于這個(gè)級(jí)別，那么其就無法在“石頭”上刻蝕出足夠小的紋路，也就無法在芯片上裝入更小的柵極。
光的波長(zhǎng)譜
而這個(gè)13.4納米波長(zhǎng)的光，就是“極紫外線”。因此使用這個(gè)波長(zhǎng)對(duì)“石頭”進(jìn)行刻蝕，生產(chǎn)芯片的光刻機(jī)，就是“極紫外線光刻機(jī)”，也就是我們常說的EUV光刻機(jī)。
當(dāng)前全球只有一家企業(yè)能生產(chǎn)EUV光刻機(jī)，那就是荷蘭的阿斯麥公司（ASML）。
可以說EUV光刻機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)是絕對(duì)的高精尖技術(shù)，它比原子彈都稀有。畢竟全球能生產(chǎn)原子彈的國(guó)家可是有9個(gè)，而且還有很多國(guó)家具備潛在的相關(guān)技術(shù)。但當(dāng)前全球能生產(chǎn)高端EUV光刻機(jī)的國(guó)家就荷蘭一個(gè)。
EUV光刻機(jī)
EUV光刻機(jī)為什么這么難生產(chǎn)？
EUV光刻機(jī)之所以這么難生產(chǎn)，核心原因是其所需的零部件非常多。
早在2023年的時(shí)候，一臺(tái)最先進(jìn)的EUV光刻機(jī)就包含了超過45萬個(gè)零部件。到現(xiàn)在光刻機(jī)技術(shù)又經(jīng)過了2年發(fā)展，所需零部件又有很大的提升。
高端光刻機(jī)需要大量零部件
因?yàn)镋UV光刻機(jī)所需零部件多，就帶來了2個(gè)非常難解決的問題。其一是地球上沒有任何一個(gè)國(guó)家有生產(chǎn)其全部零部件的能力，其二是很難對(duì)這些來自全球各國(guó)的零部件進(jìn)行整合。
在第一點(diǎn)上，EUV光刻機(jī)上這45萬個(gè)零部件那肯定不是螺絲、鐵殼這樣的東西，那全是技術(shù)含量很高的精細(xì)零部件。
而45萬個(gè)精細(xì)零部件也就意味著，任何一個(gè)國(guó)家都很難自己生產(chǎn)出全部的EUV光刻機(jī)零部件。
我們上邊提到荷蘭的阿斯麥公司是全球唯一能生產(chǎn)EUV光刻機(jī)的國(guó)家，但其實(shí)阿斯麥公司也僅能生產(chǎn)EUV光刻機(jī)中大約15%的零部件。
荷蘭阿斯麥公司
而剩下大約85%的零部件，則全部由歐盟、美國(guó)、加拿大，乃至是中國(guó)等主要工業(yè)國(guó)提供。
如果中國(guó)要生產(chǎn)EUV光刻機(jī)，自然也很難自己全部生產(chǎn)出所有的零部件，中國(guó)也需要?dú)W洲、美國(guó)以及加拿大方面提供相關(guān)零部件。
但是現(xiàn)在問題來了，中國(guó)現(xiàn)在受到了西方在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)上的制裁，歐洲、美國(guó)以及加拿大等國(guó)家不會(huì)對(duì)中國(guó)提供EUV光刻機(jī)的零部件。
西方不會(huì)對(duì)我國(guó)提供光刻機(jī)零部件
中國(guó)要生產(chǎn)EUV光刻機(jī)，自然不可能去東南亞國(guó)家、非洲國(guó)家那買EUV光刻機(jī)的零部件。這也就意味著中國(guó)要生產(chǎn)EUV光刻機(jī)，就需要自己生產(chǎn)出全部的零部件，那其難度自然遠(yuǎn)超荷蘭生產(chǎn)EUV光刻機(jī)的難度。
至于第二點(diǎn)，生產(chǎn)EUV光刻機(jī)的這45萬個(gè)零部件，來自全球幾十個(gè)乃至是上百個(gè)國(guó)家和地區(qū)，要把來源于五湖四海的零部件整合到一起還不出差錯(cuò)，其難度可想而知。
中國(guó)作為全球唯一具備全產(chǎn)業(yè)鏈的國(guó)家，都難以獨(dú)自生產(chǎn)EUV光刻機(jī)，那其它國(guó)家就更不行了。
阿斯麥光刻機(jī)的主要零部件產(chǎn)地
后發(fā)國(guó)家生產(chǎn)EUV光刻機(jī)，會(huì)陷入成本劣勢(shì)
除開技術(shù)上的原因，其它國(guó)家難以生產(chǎn)EUV光刻機(jī)還有成本上的原因。
首先西方生產(chǎn)EUV光刻機(jī)，那是上面很多零部件都申請(qǐng)了專利的。后發(fā)國(guó)家要生產(chǎn)EUV光刻機(jī)，就需要繞過這些專利。
而能更早申請(qǐng)專利的技術(shù)，基本都是更容易實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。后發(fā)國(guó)家要繞開這些專利，就需要投入更多的科研資源和資金，這會(huì)極高的拉高其研發(fā)成本，一般的小國(guó)家肯定拿不出這些成本。
研發(fā)光刻機(jī)需要極高的成本
其次，就算后發(fā)國(guó)家真的搞定了全部技術(shù)，生產(chǎn)出了自己的EUV光刻機(jī)，那么第二個(gè)問題就顯現(xiàn)出來了，那就是市場(chǎng)接受度。
荷蘭阿斯麥公司先造出EUV光刻機(jī)，產(chǎn)品先流入市場(chǎng)，那么其研發(fā)和建設(shè)生產(chǎn)線的成本就被分擔(dān)得很薄了，人家賣EUV光刻機(jī)可以賣得更便宜。
后發(fā)國(guó)家后生產(chǎn)出EUV光刻機(jī)，在其研發(fā)成本沒有收回來的情況下，要么前期使勁補(bǔ)貼虧本賣，要么就只能在前期賣出一個(gè)極高的價(jià)格。
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)展會(huì)
不管你走哪條路，都很難和阿斯麥公司競(jìng)爭(zhēng)。
如果后發(fā)國(guó)家使勁補(bǔ)貼自己的EUV光刻機(jī)生產(chǎn)企業(yè)，但如果阿斯麥公司也保持著極高的新產(chǎn)品推出速度，就意味著后發(fā)國(guó)家的企業(yè)，需要持續(xù)的投入資源去研發(fā)新產(chǎn)品，不然自己就會(huì)被市場(chǎng)淘汰。
如果后發(fā)國(guó)家的EUV光刻機(jī)生產(chǎn)企業(yè)需要持續(xù)的投入研發(fā)成本，就意味著它從第一臺(tái)EUV光刻機(jī)開始，就只能以相當(dāng)緩慢的速度從市場(chǎng)收回成本，那么其背后的國(guó)家就要一直補(bǔ)貼它。這個(gè)補(bǔ)貼的持續(xù)時(shí)間可能會(huì)持續(xù)幾十年。
如果后發(fā)國(guó)家的企業(yè)走第二條路，也就是以高價(jià)出售EUV光刻機(jī)，那估計(jì)要不了幾年就會(huì)倒閉。
畢竟消費(fèi)者是花了真金白銀買光刻機(jī)的，在質(zhì)量相似的情況下，自然是誰更便宜買誰的。
信息來源：
【1】央廣網(wǎng)·《光刻機(jī)國(guó)產(chǎn)化前景如何？》
【2】中國(guó)經(jīng)濟(jì)周刊·《光刻機(jī)之戰(zhàn)》
【3】鈦媒體APP·《市值蒸發(fā)超1000億！ASML：中國(guó)仍需要很多年才能造出先進(jìn)EUV光刻機(jī)｜鈦媒體AGI》
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