钻石光刻机:谁有资格制造2nm芯片?(图)


【看中国2022年4月1日讯】自新冠疫情开始之后,全球就陷入缺芯的窘境,包括手机、平板、汽车、电子手表,市场需求一直非常强劲,但就是缺“芯”眼儿。如今的芯片就跟钻石一样,是电子产业链的硬通货,总之,存钱不如屯点儿芯片。基于这些背景,台积电、三星、英特尔等具备芯片制造能力的大厂,赚得盆满钵满,订单已然安排到2025年。这些企业的公众形象,也好像挂着一轮巨大的彩虹光圈,光芒万丈。但熟悉芯片产业链的人都知道,当台积电、三星面对自己的供应商时,也常常只能一脸谄媚地“求出货”,包括一些99.9999%纯度硅片、薄膜绝缘材料和EDA软件,这些都是比钻石还难搞到的东西。这也是为什么日韩贸易刚刚开战,三星的芯片生产线就立即瘫痪,毕竟,日本是真“有料”。

除了材料之外,更重要的芯片生产要素应该是“光刻机”,事实上,每一次芯片制程升级,从14nm到7nm,再到5nm、3nm都势必伴随着光刻机的升级。如今各大厂商纷纷布局2nm芯片制程,同样需要超新款的EUV光刻机。毫无疑问,这是个稀罕货,依旧需要台积电、三星、英特尔们拉下身段哄抢。

EUV光刻机,大概是物以稀为贵

在5nm芯片生产线上,EUV光刻机是非常重要的生产设备,也是整个制造过程的脊梁。目前,EUV光刻机制造商仅有一家,就是荷兰的ASML。本来如此底层的供应商,总是不屑于曝光在大众视野中的,毕竟,ASML的运营逻辑早就超越了常规的企业经营范畴,就好像原子内部的夸克运动不会遵循经典的牛顿力学一样。按照正常商业逻辑,利润率达到35%的生意就属于暴利,即便是在中国房地产非常疯狂的几年,利润率也仅此而已。况且,还有很多企业根本无法消化30%以上的利润,而一些低端的制造业,利润率更是低得可怜,比如iPhone组装的代工利润仅有2%,大家只能赚到辛苦钱。

全球唯一制造EUV光刻机的厂商——荷兰ASML公司
全球唯一制造EUV光刻机的厂商——荷兰ASML公司(图片来源:EMMANUEL DUNAND/AFP via Getty Images)

相比之下,ASML的利率润就很是超纲。去年,他们全年营收达到186亿欧元,EUV光刻机净利润59亿欧元,毛利率高达52.7%。而且,随着AMSL走向台前,各路资本纷纷涌入,试图要再推高光刻机售价,利润率水涨船高。

鲁迅说:大概是物以稀为贵吧。电子产业链就是这样,利润率比较低的订单,到处都是竞争者,商务人士、谈判策略、有关部门还经常过来找茬,事实上,他们搞的就是“赚辛苦钱的企业”。面对AMSL,大家却束手无策,52.7%的利润率已然夸张,但依旧有上涨的趋势,这都来自于其独门技术。据说,一台EUV光刻机有100000+个零件,软排线总长两公里,运输需要40个货运集装箱,总价值1.4亿美元。单就这一缸子的硬件,就已经令人眼花缭乱,制作难度不亚于宇宙飞船。此外,任何一台EUV光刻机都要配备2000人的调试团队,而从粗调到精调,再到完成光刻,大概需要3年的时间,比起生一个孩子还要费劲3.6倍。正因如此,ASML产能相当有限,全年仅有40台。但正是这40台光刻机,支撑起全球庞大的产业链。平心而论,ASML现在是出于人道主义,没有把利润率提高到200%,但光刻机的稀有程度,有资格要这个价钱。

高NA光刻机,2nm时代的金刚钻

全球陷入缺芯的窘境,ASML不得不考虑提高产能,目标是把EUV光刻机的产能提高到60台,而更大的布局在于:新款光刻机,也就是高NA光刻机,有望揭开2nm芯片时代的序幕。要知道,5nm芯片制程覆盖率尚小,现在2nm制程规划就已经被提出,可见升级芯片制程是一件非常漫长的事情。相比于EUV光刻机,高NA光刻机具有更高的分辨率,芯片密度可以借此提高2.9倍,更关键的是,新设备可以减少芯片制程的工站数量。要知道,一般的芯片生产步骤基本上是1000起步,如果想要保持90%的良率,需要单工站的光刻良率达到99.999%,这对于制造人员来说,是一种精神上的折磨。

目前,高NA光刻机样机仍在开发中,预计2023年完成试产报告,标准流程可供上游客户学习适应,并基于相关特性来调整自家布局。而对于台积电、三星等芯片巨头来说,如何抢到高NA光刻机已成为头等大事。

现在,芯片制造已经被寡头把持,包括台积电、三星、英特尔、SK海力士、美光等等,都是有头有脸、不差钱的主儿。毫无疑问,高NA、高分辨率、更复杂的线路意味着更高的售价,专家预测高NA光刻机单台报价应该在3亿美元左右,是现有EUV设备的两倍之多。为了能抢占先机,台积电宣布其新一年的资本支出将达到400亿美元,目标拿下一半数量的新款光刻机,正如他们现在霸占着全球50%的EUV光刻机;而三星也不甘示弱,推出3年投资2000亿美元计划,他们的目标更加具体:希望能先得到一台样品,以调整自己2nm制程的工艺设计。至于说,英特尔、SK海力士和美光等等,自然也要舍得一身剐。

但是想要购买高NA光刻机这种金刚钻般的设备,有钱只是基础前提,更要看公司的发展前景。台积电、三星沉浸在苹果产业链中,春风得意,他们甚至拥有一些ASML的股份,英特尔则因无法满足苹果的要求,而遭到库克放弃,自己也因财务问题而收紧投资。此外,ASML虽然是荷兰企业,但有很大股份都掌握在美国手中。可见,抢到光刻机真是一件特复杂的事情。

责任编辑:宇真

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