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美國芯片制造業支棱不起來 全怪一張膜

來源: 責編: 時間:2024-04-22 09:11:28 176觀看
導讀 先給差友們看一張圖。。。臺上站著的,有美國總統拜登,還有英偉達皮衣黃、 AMD 蘇媽、蘋果庫克,等等一眾科技圈大佬。不過看站位大家都能猜出,那天的主角不是他們,而是中間的三位臺積電核心人物:創始人張忠謀、總

先給差友們看一張圖。。。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

美國芯片制造業支棱不起來 全怪一張膜sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

臺上站著的,有美國總統拜登,還有英偉達皮衣黃、 AMD 蘇媽、蘋果庫克,等等一眾科技圈大佬。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

不過看站位大家都能猜出,那天的主角不是他們,而是中間的三位臺積電核心人物:創始人張忠謀、總裁魏哲家和董事長劉德音。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

搞出這么個罕見名場面的,是 2022 年年底,臺積電美國晶圓代工廠迎來的第一臺機器。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

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而就是這么一臺機器,直接讓拜登激動地說出 “ 芯片制造業回來了 ” 。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

對,你沒看錯,美國的芯片制造業,其實是失去過的。。。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

一直以來,大家說的美國芯片很強,其實都有個限定詞:芯片設計。除了設計外,還有造晶圓、刻電路、測試、封裝等流程,而后續這些,都屬于芯片制造的范疇。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

這么說吧,從上個世紀開始,他們的半導體制造份額就跟滑滑梯一樣,一路向下。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

白宮發布的全球半導體制造份額占比:sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

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除了還在堅持自己造芯片的英特爾外,其他企業像是英偉達、 AMD 啥的,幾乎都在向臺積電、三星等討飯吃。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

昔日的半導體搖籃,制造業務一丟再丟,背后的原因是啥,這些年也被大伙們分析爛了。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

主流的觀點基本就是美蘇冷戰期間,美國為了扶持東亞幾個國家和地區的芯片技術,結果就被日本偷家超車了。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

老美發現打不過,并正值在搞去工業化,更加看重價值鏈頂端的芯片設計,于是順水推舟來了波產業轉移,覺得能用其他手段當好群主,掌握住芯片霸權就行。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

但,制造不好芯片,真的是老美不想嗎?近彭博社那邊又曝出了個新的細節,或許給出了個答案。說是其實老美一直在想法子,想著讓自家芯片制造產業東山再起。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

而在 EUV ( 極紫外光刻 )光刻機,差點讓老美翻盤。。。但卻因為一張膜,讓老美痛失良機。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

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光刻機大伙兒應該不陌生,就是把電路蝕刻在晶圓上的機器, EUV 算是現在先進的技術。而在這之前霸榜的,一直都是深紫外( DUV )光刻機。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

而美國 “ 強 ” 的硅谷光刻集團,在造 DUV 光刻機時,一直打不過日本的尼康佳能和荷蘭的 ASML ,于是他們準備另辟蹊徑超車,早早研發 EUV 技術。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

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早在1997 年的時候,美國能源部就和英特爾一起,整了個 EUV LLC 聯盟,不僅拉來了三大國家實驗室,甚至把摩托羅拉和 AMD 等企業的科學家們都薅了過來。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

萬事俱備,但美國怎么也沒想到的是,綜合評估之后,發現 EUV 光刻機比 DUV 光刻機難造得多,而自家硅谷光刻集團的技術實在菜得離譜,根本奶不動。。。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

但聯盟都費老大勁整起來了,總得找個能造出光刻機的廠吧,而有這個能力的,除了日本的尼康,就只剩荷蘭的 ASML 了。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

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當時美國還沒走出日本之前偷家的陰影,這個機會 ASML 自然是當仁不讓。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

不過畢竟不是親兒子,在達成合作之前, ASML 還簽了一系列 “ 賣身 ” 協議,比如光刻機核心零部件要有一半多從美國那里買等等。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

達成這樣的 PY 關系后,英特爾后續還給 ASML 投了41 億美元,成了大的股東,可以說美國芯片制造業的偉大復興,就看這一仗了!sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

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當然事實證明,美國在 ASML 身上的心血沒白花,在 2018 年, EUV 光刻機就量產了。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

該輪到享受成果的時候了。。。只要你英特爾說一句,我 ASML 肯定會供貨,然而,美國這邊又開始掉鏈子,英特爾這個口啊,實在是張不開,愣是沒買。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

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因為 ASML 一開始量產 EUV 光刻機的時候,還有一項關鍵的技術EUV 薄膜沒搞定,而以英特爾當時的技術,還沒辦法繞過這層膜,它也沒有膽量賭這個技術在短時間內會被攻克。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

大家可別聽名字就小看這項技術,它在光刻機造芯片的良率上,可是殺手锏一般的存在。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

光刻機工作起來,其實就是讓掩模( Mask )上的電路,縮小個幾倍刻在晶圓上。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

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但在這個 “ 復印 ” 的過程中會有一個問題,環境中可能會有灰塵顆粒等臟東西,要是落在掩模上,光刻機會原封不動地把它打印在晶圓上。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

要知道芯片上的電路都賊迷你,稍微一個小缺陷,打印出的這個芯片基本可以扔進垃圾桶了。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

更何況根據外媒 Anandtech 的報道,因為英特爾當時只有自己一個客戶,一般用的還是單芯片掩模,也就是說一個掩模上,只刻了一個芯片電路,但凡遇到一個灰塵,整個晶圓都廢了。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

而這時候, EUV 薄膜作用就顯現出來了,它裝在掩模上方兩三毫米處,相當于是 “ 帶刀護衛 ” ,不讓灰塵啥的靠近掩模這個 “ 焦點 ” ,不在焦點上,自然也不會被刻到芯片上。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

沒有 EUV 薄膜( 左 )和有 EUV 薄膜( 右 )光刻出來的芯片效果對比sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

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但要把這張薄膜造出來,可不是嘴上說說。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

首先, EUV 薄膜透過極紫外光的硬性要求,就把大部分材料給打趴下了,就算達到這個要求,要保證足夠高得透明度,還得把膜做得非常薄。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

做薄之后,這層膜,還要承受住極紫外光的超高能量,起碼在 600 ~ 1000 ℃這個溫度范圍內,不能有任何變形啥的。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

總之,把這個薄膜造出來,難度不是一般的小。這也是為啥 EUV 光刻機在量產了3 年后, EUV 薄膜才勉強能量產商用。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

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既然都沒能等到 EUV 薄膜,那為啥臺積電就這么有魄力,剛量產就把 EUV 光刻機提回家了?sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

原因倒是挺簡單,它敢賭,手里也有資本賭。當初,臺積電率先買 EUV 光刻機的時候,就有外界傳言,說它搞出了個層流氣刀( laminar air knife )的技術,效果和 EUV 薄膜差不多。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

而且臺積電手里,各個廠商、各種芯片的訂單都有,據 Anandtech 報道,它用的大都是多芯片掩模。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

比如一個有 25 個芯片電路的掩模,在不用 EUV 薄膜的狀況下,就算遇到一個灰塵,整塊晶圓也還有96% 的良率。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

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對比之下,當時在造芯片這塊兒,英特爾手里是一張好牌都沒有,真的不敢賭啊。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

連賭注都下不了,你說這牌桌英特爾怎么上。。。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

而據彭博社的說法,正是這次英特爾沒第一時間用上 EUV 光刻機,才讓老美錯失重回芯片制造業巔峰的機會。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

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不過在世超來看,不是英特爾沒買 EUV 光刻機,導致美國芯片制造業一蹶不振,而是它本來就已經江河日下,只不過 EUV 光刻機恰好向大伙揭露了這個事實。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

當然造芯片不太行,美國心里肯定還是門兒清的,這幾年,他們也一直明著暗著發力自己的芯片制造業。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

英特爾這邊, 2021 年就搞了個大動作,宣布 IDM 2.0 計劃,總結下來,就是它也要學臺積電,擴張產能準備代工,還為此專門成立了一個代工服務事業部。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

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甚至現在有更先進的光刻機出來,英特爾都不敢猶豫了,比如今年年初, ASML 新出的 High-NA EUV 光刻機,英特爾二話沒說就下了單,前兩天已經宣布組裝完成。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

倒是臺積電這次還準備再觀望觀望。。。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

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美國也學聰明了,打算多整幾個籃子裝雞蛋。前些年開始就變著法的,引誘臺積電在美國建廠,除了芯片補貼法案外,官方還暗戳戳地施壓,到現在臺積電已經給美國承諾3 座工廠了。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

不過丟掉芯片制造業容易,想重拾起來就沒那么簡單了。2021 年臺積電開始建廠,才剛開始就卡住了,美國連建廠基本的人才都招不到,投產時間也從 2024 年推到了 2025 年。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

而從老美在造芯片栽的跟頭來看,在芯片這塊兒,彎道超車的機會似乎并不多,更多的還是全產業鏈配合下的直線超越。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

至于啥時候美國才能把自家芯片制造業搞支楞起來,咱也不知道,至少短時間內是無望了。sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

撰文:松鼠 編輯:江江 封面:子曰sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

圖片、資料來源:sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

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Semiengineering,EUV Pellicles Finally ReadysNT28資訊網——每日最新資訊28at.com

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之前英特爾的制程一直是領先的,為什么會突然在14nm卡這么久?sNT28資訊網——每日最新資訊28at.com


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