近日擁有ASML公司的荷蘭正式官宣,將斥資11億歐元研發(fā)下一代芯片技術(shù)光子芯片,為何荷蘭也在投入芯片新技術(shù)的研發(fā),原因是隨著芯片制造技術(shù)日益接近天花板,全球都已展開了芯片新技術(shù)的研發(fā)。
一、芯片技術(shù)變革
當(dāng)下的芯片基本上都是硅芯片,通過更先進(jìn)的工藝提升芯片性能,20多年來,芯片制造工藝從微米技術(shù)發(fā)展到納米技術(shù),當(dāng)前正在推進(jìn)3nm工藝量產(chǎn),這已越來越接近原子的0.1納米,可以預(yù)期以硅作為芯片材料終究會達(dá)到極限。
事實(shí)上目前的芯片制造工藝就有人認(rèn)為臺積電和三星玩了數(shù)字游戲,它們的芯片制造工藝與之前的納米、微米技術(shù)命名規(guī)則發(fā)生了重大改變,Intel也拿出了數(shù)據(jù)指出臺積電和三星的10nm、7nm工藝分別對應(yīng)于Intel的14nm、10nm工藝,在名字方面取巧,而并非遵從此前的芯片制造工藝命名規(guī)則,因此芯片制造工藝性能提升幅度遠(yuǎn)無法達(dá)到預(yù)期。
工藝制程的進(jìn)展面臨困難,促使芯片行業(yè)開展了芯片新技術(shù)的研發(fā),全球開始研發(fā)碳基芯片,碳基芯片可以做到更先進(jìn)的工藝,同時碳基芯片的功耗比硅基芯片更低,碳基芯片的功耗只有硅基芯片的十分之一左右。
除了研發(fā)碳基芯片之外,全球還在研發(fā)量子芯片、光子芯片,或者將這兩項(xiàng)技術(shù)合為光量子芯片,其中美國的谷歌早在2019年測試量子計算而宣稱獲得“量子霸權(quán)”,然而卻遭到了科技巨頭IBM的質(zhì)疑,最終該項(xiàng)技術(shù)未獲得科學(xué)界承認(rèn)。
中國也在推進(jìn)碳基芯片、量子芯片、光子芯片的技術(shù)研發(fā),力求跟上全球的腳步。歐洲、美國和中國是全球三大經(jīng)濟(jì)體,在美國和中國都在展開芯片新技術(shù)研發(fā)的情況下,歐洲當(dāng)然不甘落后,而荷蘭作為歐洲經(jīng)濟(jì)體之一自然也按照歐盟的布局展開芯片新技術(shù)的研發(fā)。
二、ASML可能被拋棄
上述說到的碳基芯片、量子芯片、光子芯片等先進(jìn)的芯片技術(shù)離商用還很遠(yuǎn),暫時對于ASML的光刻機(jī)業(yè)務(wù)影響還比較小,不過當(dāng)下正在推進(jìn)的芯片制造技術(shù)變革卻已對ASML產(chǎn)生實(shí)實(shí)在在的影響。
首先是日本已經(jīng)商用的NIL技術(shù),該技術(shù)完全舍棄了ASML的光刻機(jī)。日本研發(fā)無需ASML光刻機(jī)的芯片制造技術(shù),則是因?yàn)镋UV光刻機(jī)的成本太高了,一臺EUV光刻機(jī)的售價高達(dá)1.5億美元,而下一代更精準(zhǔn)的EUV光刻機(jī)售價可望進(jìn)一步提高到3億美元,昂貴的EUV光刻機(jī)讓日本企業(yè)難以接受,它們因此而在數(shù)年前就開始研發(fā)無需ASML光刻機(jī)的芯片制造技術(shù)。2020年成功研發(fā)出納米壓印微影(NIL)技術(shù),并已應(yīng)用于Kioxia公司的NAND flash芯片生產(chǎn)中。
其次是北方某國計劃以X射線進(jìn)行光刻,它早就在研究無掩模X射線光刻機(jī),此舉具有一定的可行性,因?yàn)樗牟ㄩL比ASML所采用極紫外線還要短,X射線波長基于0.01nm至10nm之間,而EUV極紫外線波長長度為13.5nm,X射線光刻機(jī)無需光掩模就可以直接光刻,此舉可以大幅降低芯片制造成本,同時在精準(zhǔn)度方面也更高。
再次是當(dāng)前大量采用光刻機(jī)的臺積電、Intel、三星等正在推進(jìn)的Chiplet技術(shù),該技術(shù)旨在利用現(xiàn)有的芯片制造工藝,通過封裝技術(shù)的變革,以成熟工藝開發(fā)出性能與先進(jìn)工藝相當(dāng)?shù)男酒_積電推出的3D WOW技術(shù)為英國公司生產(chǎn)的芯片就以7nm工藝輔以3D WOW技術(shù)大幅提升性能,性能提升幅度達(dá)到四成,超過5nm工藝的性能提升幅度,而且成本更低。
中國則延續(xù)了當(dāng)下的芯片制造技術(shù)方向,據(jù)悉中芯國際即將以DUV光刻機(jī)生產(chǎn)7nm工藝,這個技術(shù)其實(shí)已由臺積電實(shí)現(xiàn),此前臺積電的第一代7nm工藝就是以DUV光刻機(jī)生產(chǎn)的,后來再升級至7nmEUV,7nm工藝將足以滿足中國多數(shù)芯片的需求。同時華為研發(fā)的芯片堆疊技術(shù),也可歸類為Chiplet技術(shù),與7nm工藝相結(jié)合可望達(dá)到5nm工藝的性能。
北方某國和日本推進(jìn)的芯片制造技術(shù)已完全拋棄了ASML的光刻機(jī),臺積電、Intel等和中國大陸芯片行業(yè)推進(jìn)的技術(shù)則無需再大舉采購ASML先進(jìn)的EUV光刻機(jī),這都將對ASML的業(yè)績造成重大打擊,而面向未來的碳基芯片、光子芯片、量子芯片等更是完全拋棄了光刻機(jī),可以說ASML的好日子已到了結(jié)束的時候。