2、苦等EUV光刻机未果,中芯国际先进制程研发受阻

“目前,28nm、 14nm、 12nm及n+1等技术均已进入规模量产,7nm技术的开发也已经完成,明年四月就可以马上进入风险量产。”2020年底,在梁孟松的辞职信中,透露了中芯国际先进工艺的最新研发进展。

不可否认的是,自从梁孟松加入中芯国际后,其先进制程工艺的确走上了快车道。

2017年之前,中芯国际28nm低阶Polysion才勉强量产,主流28纳米HKMG良率也不如预期。

梁孟松入职后,开始进行了一系列的调整,比如强化责任制,调整更新14nm FinFET规划等。他自己也在辞职信中表示,担任中芯国际联席CEO三年多,几乎从未休假。

在梁孟松的带领下,中芯国际2000多位工程师在三年内完成了从28nm到7nm工艺的五个世代的技术开发。

“这是一般公司需要花10年以上时间才能完成的任务。”梁孟松在辞职信中强调。

然而,原本中芯国际定在今年4月风险试产7nm芯片,但直到如今还未传来任何消息。这或许与EUV光刻机迟迟未到货有关,EUV光刻机被业界认为是7nm以下芯片制造的必要设备。

据连线Insight了解,当前光刻机主要分为EUV光刻机和DUV光刻机,其中DUV光刻机还分为干分式与液浸式两种。荷兰光刻机巨头ASML生产的液浸式DUV光刻机,波长有193nm,等效为134nm。

ASML的DUV光刻机,图源ASML官网

虽然经过多重曝光后,液浸式DUV光刻机也能达到7nm工艺,但多一次曝光就会让制造成本大大提升,同时也难以控制良品率。

EUV光刻机则采用13．5nm波长的光源,毫无疑问是突破10nm以下芯片制程必不可少的设备。换句话说,如果没有ASML的EUV光刻机,所有芯片制造巨头的5nm产线均无法投产。

也正是因为EUV光刻机的重要性,为此中芯国际早在2018年,就花了1．2亿美元向荷兰企业ASML定购了一台EUV光刻机,原计划定在2019年初交付,但至今仍未交付。

当时,荷兰政府的确向ASML发放了出口许可证,但由于受到美国变相封禁,EUV光刻机受国际协议限制形成了出口管制,中芯国际也就迟迟未能拿到梦寐以求的EUV光刻机。

为什么一个荷兰公司,会听从美国,这其实是有根源的。

早在上世纪八九十年代,光刻机光源卡在193nm长达20年之久。为了突破技术,英特尔说服时任美国总统克林顿组织了一个EUV LLC联盟,集合了当时科技界大牛摩托罗拉、IBM以及美国三大国家实验室等。

由于当时美日科技争霸,美国没有让日本企业加入,反而允许荷兰企业ASML共享研究成果。为此,ASML在美国建设了研发中心,还保证55%的零部件均从美国采购并定期接受审查。

时至如今,ASML前17大供应商主要集中在欧洲、美国、日本以及中国台湾,其中美国就占了9家、台湾占了4家、日本占了3家、德国占了1家。也就是说,ASML能够造出EUV光刻机,其大部分主要零部件也要靠美国供应。

中芯国际迟迟等不到EUV光刻机后,或许也意识到了交付无望。

在今年3月,中芯国际发布公告表示,已经与阿斯麦(上海)机电设备有限公司签订了经修订和重述的批量采购协议,总价约为12亿美元,协议延长至2021年12月31日。

不过,在ASML发布的公告中显示,中芯国际与ASML的批量购买协议,与DUV(深紫外线)光刻技术的现有协议相关。也就是说,中芯国际苦苦等待三年后,最终还是未能获得EUV光刻机,只能购买到DUV光刻机。

失去EUV光刻机的中芯国际,今后在先进制程上只会距离台积电越来越远,这光靠顶尖技术人才也无法弥补。

ASML的EUV光刻机,图源ASML官网

更关键的是,据AI财经社报道,一条芯片生产线上有数十种机台、几百台设备。在中芯国际,海外设备占到90%左右。其中,美国半导体设备占到60%左右,其余为日韩等国的设备,国产设备占比仅为10%左右。

这意味着,中芯国际也无法通过国产设备替代来研发先进制程,因为国内在芯片设备领域较为落后,当前没有设备能满足芯片制造企业的实际需求。为此,中芯国际也只有与国际厂商合作,才能实现突破先进制程的研发。

但当前,中芯国际既没拿到突破10nm制程的关键设备EUV光刻机,又无法与国内厂商合作。如果中芯国际的先进制程研发继续停滞下去,其面临的困局可想而知。