中美科技“脱钩”背景下,上海微电子能否扛起国产芯片制造的大旗?[已扎口]

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  出品| 北京海证

  2月8日,美国商务部宣布将涉药研、激光、光电、半导体、精密器械等行业的33个中国实体列入“未经核实名单”,上海微电子榜上有名。

  在此前一天,上海微电子刚刚交付了中国首台2.5D/3D先进封装光刻机。万众瞩目之下上海电气“一把手”到场致辞,披着大红花喜气洋洋的交付车辆驶向神秘买家......

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  没想到,前脚刚研发出重磅利器,后脚就遭遇了美国的精准打击!

  尽管美国的这份“未经核实名单”与华为进的“实体清单”不同,杀伤力有限,日后仍有机会移除,但从本次制裁的名单可看出美国的用意很明显,就是打压中国高科技,限制我们在高精尖技术领域实现自主创新!

  北京海证认为,作为国内唯一一家光刻机制造商,上海微电子所承载的不仅是“用中国人的光刻机造中国芯”的梦想,也是自特朗普时代以来中美博弈从贸易战扩展到科技战的反思和行动!

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  首台国产先进封装光刻机

  什么来头?

  具体到这台新一代封装光刻机本身,它的交付意味着什么,又是一个什么来头,会令国人振奋,令美国紧张?

  据媒体报道,上海微电子最新交付的2.5D/3D封装光刻机,主要应用于高端数据中心高性能计算(HPC)和高端AI芯片等高密度异构集成领域,具有高分辨率、高套刻精度和超大曝光视场等特点,可满足2.5D/3D超大芯片尺寸的先进封装应用需求。

  怎么理解?

  这台封装光刻机的出现将芯片封装从此前的二维平面封装直接扩展到三维立体封装,也就是说,在同一个封装体内,可以在垂直方向上叠放两个以上芯片,整体封装。

  具体来说,在这台2.5D/3D封装光刻机上,一大技术亮点是能通过系统级封装,把内存、中央处理器、射频和接口等独立的小芯片,集成在一起,提升芯片的集成度,增强系统功能的多样性和复杂性,并能对产品良率和成本做到有效控制。

  从技术意义上来说,它代表了封装光刻机行业的最高水平!上海微电子指出,先进封装光刻机一直是公司的主打产品,全球市场占有率连续多年排名第一。

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  北京海证认为,新一代封装光刻机的交付除了必将进一步巩固其在全球市场地位外,还有另一层战略意义!

  尽管上海微电子此次交付的产品并不是业界普遍认为的应用于IC前道制造的“光刻机”,而是用于IC后道制造的“先进封装光刻机”,这个跟我们平常所说的芯片制造用的光刻机不是一个类别。

  不过,在国内高精尖技术受制于人的背景下,上海微电子所拥有的先进封装技术将是中国在后摩尔定律时代与西方一较高下的一张王牌!

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  上海微电子

  后道有成,前道可期!

  其实封装领域开疆拓土,并不是上海微电子的全貌。

  具体上海微电子的光刻机在全球到底处于什么水平呢?这需要分开说。

  光刻机主要可分为三类:前道、后道和面板光刻机。

  目前市场规模最大的前道光刻机主要用于芯片制造;后道光刻机则主要用于芯片的封装,也就是把芯片用陶瓷或者树脂等封装起来。

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  前道和后道的制造技术难度差距是非常大的!

  目前在前道光刻机领域,主要被荷兰ASML、日本佳能和尼康所垄断,三家厂商合计占据了约99%的市场份额。其中,荷兰的ASML堪称绝对的霸主,是全球各大晶圆代工争相合作的对象。

  尤其在高端光刻机领域,ASML的行业优势非常显著。数据显示,2020年全球光刻机销量为413台。其中,ASML便占据了258台,占比高达62%。

  若论市场占有率,ASML的光刻机销售额占全球总销售额的91%,而尼康与佳能则分别只有3%、6%。

  目前,全球最尖端的光刻机就是ASML量产的EUV光刻机,它可以生产小于5纳米的芯片晶圆!

  那么我们呢?如 海微电子仅能够量产90纳米光刻机,相差近20倍。

  也就是说,在前道制造方面,我国与海外先进工艺还存在着很大差距!

  但是,尽管这样,这在世界范围内已经不简单了。因为,正是有上海微电子,我国才成为全球有能力生产光刻机的少数国家之一。

  自2002年上海微电子成立,面对光刻机尤其是高端光刻机市场被欧美国家垄断的超高门槛,从技术含量更低的封装光刻机入手,成为一个不得不的选择。

  所幸,经过近20年的努力,上海微电子已经艰难地挤进低端光刻机市场,而在封装光刻机市场更是以超过40%的占有率拔得头筹,其同类产品畅销世界,代表同级别封装光刻机的最先进水平。

  2009年至 海微电子通过自主攻关,已先后研发、制造出三代光刻机产品。其中,封装光刻机在全球市场占有40%以上的份额;国内市场占有率超90%!

  可以说,在后道光刻机上,上海微电子技术水平已迈入国际第一梯队!

  去年,富士康就一下采购了46台国产封装光刻机。连富士康都选择了国产光刻机,可见上海微电子在封装光刻机方面,已经彻底站稳了市场!

  北京海证认为,用赚来的钱继续投入搞研发,不断积累经验和资本,上海微电子已然走向了一条良性循环的发展道路,这有助于加快国产光刻机的发展速度,突破西方垄断封锁中国芯片制造的困局!

  03

  弯道超车还是换道超车?

  事实上,上海微电子此次交付的2.5D/3D封装光刻机和拟在年内推出的SSA800前道光刻机代表着的是两种不同的发展逻辑。

  前者代表着的是另辟赛道,在封装领域发力,而后者则意味着继续在越来越逼仄的摩尔定律支配下迎头追赶欧美的步伐。

  孰优孰劣?

  对于想要实现技术自主,改变受制于人处境的中国来说,如果选择后者,执着于芯片制造的前道光刻机技术,就是跟在欧美的脚步后面追赶,目前最有望突破的也仅是28纳米制程。

  但是驱动半导体工业的摩尔定律已接近走到尽头,人们发现一味地缩短工艺制程已经逼近了现代工艺水平的天花板。

  进入28纳米时代曾猝不及防地出现了芯片良率下降和性能提升与成本不成正比等难题,更何况荷兰ASML的EUV光刻机已经在理论上将精度提升到1纳米。

  也就是说,开发新一代前道光刻机越来越不划算,而且风险越来越高,那么未来半导体技术的发展何去何从?大家需要发现新的可能!

  作为中国几乎唯一有希望在光刻机市场破局的企业,上海微电子似乎一直在两条腿走路,既希望在前道光刻机与世界三大巨头尽可能缩小差距,又寄望能够开辟新的赛道,在封装光刻机领域杀出一条血路,而后者似乎也已显出某些曙光!

  这些探索已经引起了荷兰ASML的紧张和危机感。

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  之前十分狂傲的ASML态度已开始发生变化。2021年,曾扬言即使给我们图纸也做不出光刻机的ASML总裁温尼克却一反常态,反对美国制裁中国半导体企业的做法。

  温尼克警告说,“现在不把光刻机卖给中国,估计3年后中国就会自己掌握这个技术,届时ASML恐要退出全球的光刻机市场”。如今,他的这种担心似乎正在一步步被印证。

  在此背后,是一盘由中国政府在国家顶层设计层面谋划的大棋局!

  芯片是现代社会经济的基石,它已广泛渗透于通信、计算机、汽车和消费电子等各行各业。若大数据是新的石油,那么芯片就是新型的内燃机,它能将数据转化为有用的动力!

  “缺芯少魂”一直是中国高端制造之痛,这导致国家每年不得不花费巨额外汇储备从欧美国家购买芯片。数据显示,2020年我国芯片进口总金额约为3500.4亿美元,比当年进口石油和铁矿石的总和还多!

  尤其在中美贸易战的刺激下,中国政府已下决心解决新兴产业“缺芯少魂”的困局,尤其是发力包括光刻机在内的“卡脖子”技术领域的攻坚,不仅仅是前道光刻机及其部件制造,封装及封装光刻机同样被视为主攻方向之一,均纳入国家战略。

  2021年5月,国家科技体制改革和创新体系建设领导小组第十八次会议在北京召开,会议主持人罕见缺席了陪同领导人地方视察,而在这次会议中专题讨论了面向后摩尔时代的集成电路潜在颠覆性技术。

  当年11月,揭晓的中国2020年度国家科学技术奖励名单中,一项“高密度高可靠电子封装关键技术及成套工艺”获得中国国家科技进步一等奖。

  中国似乎已经做好了“换道”超车的准备。

  北京海证认为,在后摩尔定律时代即将到来的背景下,半导体芯片产业发展已经到了一个十字路口,在半导体芯片产业中,对中国来说最重要的是做好方向性的“选择”!

  即选择代表未来发展方向、潜力巨大的技术领域发力,这不仅是国家顶层设计的问题,更是中国半导体企业所要认清的形势。

  比如,新一代光刻技术,AI和AR/VR等新型芯片、物联网模拟/混合讯号、RF或MEMS等技术领域,精密光学器件等等,皆大有可为,这就是多条腿走路了。

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  尾声

  当一个守成大国面对一个崛起大国无法抱持合作共赢的心态,非要跳入”修昔底德陷阱“时,美国对华所发起的贸易战、科技战、金融战等无疑是一场看不见硝烟的国运之战!

  基于此,中国势必不惧美国奉行的霸权主义,做好与美国科技脱钩甚至是全面脱钩的准备。

  在此背景下,不管有多难,突破欧美技术封锁,实现“卡脖子”赛道国产化替代势在必行!

  因为,若长期无法突破欧美的封锁瓶颈,抓住产业话语权,中国未来“做大蛋糕”的过程必然陷入瓶颈,分蛋糕的压力则会越来越大。

  这不仅事关中国抢占全球科技竞争和未来发展的制高点,也是贯穿国家战略到企业经营最后关系到你我命运的具象问题!

  目前来看,中国的“举国体制”曾经取得过太多的成功,相信假以时日,不仅是欧美巨头垄断光刻技术的时代必将彻底改写!

标签: 2021年一条巨龙将崛起

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