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价格上亿,这台荷兰进口的光刻机到底金贵在哪儿?

千亿体育游戏官网|按:本文作者铁流,(公众号:)亮相文章,予以许可切勿刊登。不久前,一台价值1.06亿元的设备经空运从荷兰飞往厦门,由于该设备价值低,而且对留存和运输具有很高的拒绝——必需维持在23℃恒温状态下。为了防止影响设备的精度,在运输中也对稳定性有极高的拒绝。因此,机场海关以机坪按规定的方式对该货物实施全程机边监管,待货物取出特制温控气垫车,移到海关的机坪视频监控分析仪之下,已完成应急按规定后当晚就获得盘查。

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那么究竟是什么设备能取得机场海关如此严阵以待,而且不见得单台斩亿的价格呢?什么是光刻机?光刻机是芯片生产的核心设备之一,按照用途可以分成好几种:有用作生产芯片的光刻机;有用作PCB的光刻机;还有用作LED生产领域的投影光刻机。用作生产芯片的光刻机是中国在半导体设备生产上仅次于的短板,国内晶圆厂所需的高端光刻机几乎倚赖进口,本次厦门企业从荷兰进口的光刻机就是用作芯片生产的设备。在高端光刻机上,除了龙头老大ASML,尼康和佳能也曾做到过光刻机,而且尼康还曾多次获得过Intel的订单。

但是近些年,尼康在ASML面前被打的没什么打到之力,高端光刻机市场基本被ASML占有——即便是尼康近期的Ar-F immersion 630卖价还将近ASML Ar-F immersion 1980D平均值售价的一半,也无法挽回败局。原因确有?一方面是Intel新的CEO上台后,仍然沿袭与尼康的620D合约,这使得尼康丧失了一个大客户。另一方面,也和尼康自身技术实力严重不足有关,尼康的光刻机相对于ASML有不少瑕疵,在操作系统上设计的架构有缺陷,而且尼康的光刻机的实际性能和尼康官方宣传的有极大差距,这使得台积电、Intel、三星、格罗方德等晶圆大厂不有可能为了省一点钱去买有瑕疵的产品。

目前,尼康的高端光刻机基本被ASML吊打,主流半导体产线中只有少数低阶杨家机龄的光刻机还是尼康或者佳能,其他基本都是ASML的天下。或许上,尼康的光刻机也不能用卖的超级低廉来抢走市场了。那么,买的究竟有多低廉呢?用数据来说出,ASML的EUV NXE 3350B 单价多达1亿美元,ArF Immersion售价约在7000万美元左右。

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相比之下,尼康光刻机的单价只相等于ASML价格的三分之一。光刻机工作原理右图是一张ASML光刻机讲解图。下面,非常简单讲解一下图中各设备的起到。测量台、曝光台:是支撑硅片的工作台。

激光器:也就是光源,光刻机核心设备之一。光束矫正器:矫正光束入射光方向,让激光束尽可能平行。能量控制器:掌控最后照射硅片上的能量,曝光严重不足或过足都会严重影响光学质量。

光束形状设置:设置光束为圆型、环型等有所不同形状,有所不同的光束状态有有所不同的光学特性。遮阳器:在不必须曝光的时候,制止光束照射硅片。能量探测器:检测光束最后入射光能量否合乎曝光拒绝,并对系统给能量控制器展开调整。

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凌模板:一块在内部刻着线路设计图的玻璃板,喜的要数十万美元。掩膜台:支撑凌模板运动的设备,运动控制精度是nm级的。

物镜:物镜用来补偿光学误差,并将线路图等比例增大。硅片:用硅晶做成的圆片。硅片有多种尺寸,尺寸越大,产率越高。题外话,由于硅片是圆的,所以必须在硅片上剪成一个缺口来证实硅片的坐标系,根据缺口的形状有所不同分成两种,分别叫flat、 notch。

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内部堵塞框架、减振器:将工作台与外部环境隔绝,维持水平,增加外界振动阻碍,并保持平稳的温度、压力。在加工芯片的过程中,光刻机通过一系列的光源能量、形状掌控手段,将光束入射过所画着线路图的掩模,经物镜补偿各种光学误差,将线路图成比例增大后同构到硅片上,然后用于化学方法底片,获得刻有在硅片上的电路图。一般的光刻工艺要经历硅片表面清除浸泡、涂底、复涂抹光刻胶、软烘、对准曝光、后蒸、底片、硬烘、激光光刻等工序。经过一次光刻的芯片可以之后涂胶、曝光。

就越简单的芯片,线路图的层数就越多,也必须更加仪器的曝光掌控过程。高端光刻机几乎倚赖进口目前,光刻机领域的龙头老大是荷兰ASML,并早已占有了超过80%的市场份额,独占了高端光刻机市场。日本尼康在高端光刻机上几乎被ASML打败,即便尼康的ArF光刻机售价意味着将近ASML的一半也无补于事。Intel、台积电、三星用来加工14/16nm芯片的光刻机都是卖自ASML,格罗方德、联电以及中芯国际等晶圆厂的光刻机主要也是来自ASML。

更加关键的是,最先进设备的EUV光刻机全球意味着ASML需要生产,ASML在今年第三季度和第四季度出售的两台EUV光刻机售价都多达1亿美元,领先EUV一代的ArF光刻机平均值售价也在4000万至5000万欧元左右,从低企的报价和EUV光刻机全球仅有此一家出售可以显现出,光刻机的技术门槛极高,是人类智慧集大成的产物。相比之下,国内光刻机厂商则变得十分寒酸,正处于技术领先的上海微电子装备有限公司已量产的光刻机中,性能最差的是能用来加工90nm芯片的光刻机,技术差距说道是鸿沟都不为过。

正是因此,国内晶圆厂所需的高端光刻机几乎倚赖进口,本次从荷兰空运至厦门机场的ASML光刻机,就是用作芯片生产生产的高端光刻机,由于是厦门的一家公司申报进口的,笔者猜测,这台设备很有可能是厦门当地政府与台湾联华电子合资的晶圆厂从荷兰ASML订购的。不过,由于西方瓦森纳协议的容许,中国不能购买ASML的中低产品,这一点从厦门当地企业进口的光刻机报价仅有1亿人民币就可以看出来了。

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