中国走出自研深紫外光刻技术艰难道路

Tomshardware报道:美国对华半导体制裁进入第三年,中国芯片制造业正经历一场被迫但深刻的技术路线调整。当荷兰政府在美国压力下撤销ASML公司向中国出口极紫外光刻机的许可证后,中国失去了获取全球唯一能够大规模生产7纳米以下芯片设备的渠道。这一政策决定不仅重塑了全球半导体供应链格局,更迫使中国半导体产业走上了一条依赖深紫外光刻技术和自主研发设备的艰难道路。

制裁壁垒下的被迫转型

极紫外光刻机被誉为现代工业皇冠上的明珠,每台设备价值数亿美元,包含数千个美国制造的关键组件。这些设备是生产5纳米和3纳米先进制程芯片的基础,也是当前人工智能芯片制造不可或缺的工具。美国自2022年开始的连续制裁措施,不仅封锁了EUV设备出口,连最先进的浸没式深紫外光刻系统也被列入禁售清单。

制裁政策的影响远超预期。荷兰和日本随后加入限制行列,甚至连ASML在华安装设备的服务合同都受到严格审查。在这样的技术封锁环境下,中国芯片制造商面临着严峻选择:要么停止先进制程芯片的研发生产,要么寻找替代技术路径。显然,中国选择了后者,开始大规模投资深紫外光刻技术,并加快推进本土设备的研发。

DUV技术的极限挑战与突破

深紫外光刻技术诞生于EUV之前的数十年间,采用193纳米氩氟激光,在28纳米制程节点上表现优异。通过多重曝光技术——即用不同掩膜多次曝光同一晶圆——DUV设备理论上可以延伸至7纳米级几何结构的生产。然而,这种方法带来的成本上升和良率下降问题极为严重,英特尔在10纳米制程上的失败就是最好的例证。

中国走出自研深紫外光刻技术艰难道路

中芯国际为华为生产的麒麟9000系列芯片,被广泛认为是使用DUV设备配合多重曝光技术的产物。虽然这些芯片能够正常工作,但其产量和效率远低于台积电和三星的同类产品。技术分析显示,中芯国际已经掌握了7纳米制程的DUV生产技术,但良率问题始终制约着大规模商业化生产。

尽管面临技术挑战,中国晶圆厂目前仍主要依赖现有的ASML DUV设备。数据显示,2024年第二季度,ASML近一半的设备出货量流向中国市场,这表明即便在政治压力下,中国对先进光刻设备的需求依然强劲。这种依赖关系也反映出中国半导体产业在技术转型期间的现实困境。

自主研发的艰难突围

面对长期的技术封锁,中国加速推进本土光刻设备的研发。上海微电子装备集团作为中国唯一拥有商业化光刻系统的公司,正成为这场技术突围战的关键力量。该公司已经能够生产28纳米制程的光刻设备,并在2024年申请了EUV光刻设备专利,显示出向更先进技术进军的雄心。

除了上海微电子,深圳奇迹光电等新兴企业也在光刻设备领域取得突破。中芯国际正在测试首台国产浸没式DUV光刻设备,这标志着中国在晶圆厂设备自给自足道路上迈出了重要一步。尽管这些设备在技术水平上仍与ASML的先进产品存在明显差距,但它们为中国半导体产业提供了一条可能的自主发展路径。

中国走出自研深紫外光刻技术艰难道路

更值得关注的是,中国政府宣布投资370亿欧元开发本土EUV光刻系统,这一巨额投资显示了中国在半导体技术自主化方面的决心。虽然业界普遍认为中国要实现EUV技术突破还需要相当长的时间,但这种持续投入正在逐步缩小技术差距。

全球半导体格局的深层变化

中国被迫采用的DUV多重曝光策略,虽然在成本和效率上存在劣势,但也在客观上推动了相关技术的发展。一些专家指出,中国通过DUV技术实现8纳米以下制程生产的传言虽然被证实为误解,但中国在DUV技术优化方面的努力确实值得关注。

这场技术封锁与突围的博弈,正在重新定义全球半导体产业的竞争格局。一方面,美国的制裁策略确实延缓了中国在先进制程方面的进展;另一方面,这种外部压力也激发了中国半导体产业的创新活力和自主研发能力。从长远来看,这种技术分化可能导致全球半导体产业形成两套相对独立的技术体系。

当前的制裁政策也给ASML等设备供应商带来了复杂影响。虽然失去了中国这一重要市场,但ASML在DUV设备领域仍保持对华销售,这使其在2025年前仍能从中国市场获得可观收入。然而,随着中国本土设备技术的不断成熟,这种市场依赖关系注定会发生变化。

中国半导体产业在制裁重压下的技术转向,既是被迫的选择,也是战略的重构。DUV技术路线虽然充满挑战,但为中国提供了一条相对可行的自主发展道路。这场技术博弈的最终结果,将深刻影响未来全球半导体产业的发展格局和技术标准。

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