美日荷联合“限芯”，中国光刻机路在何方？
日期：2023-02-06 12:45:17 / 人气：292
1与过去「拖累」本国半导体厂商业绩不同，美国这一次将烽烟蔓延至更广、更深的地带，一边在半导体产业链下游给中国造芯设障，一边在关键的半导体设备光刻机发难。2美日荷会谈及其协议的落实，一方面断了中国厂商经过成熟芯片制程的DUV光刻机自主供芯的「去A化」路途，又可以在不损害本国厂商的前提下拉日荷两国入群，把参与中国限芯的队伍从单边扩展到多边。3虽然政府达成协议，但商业公司仍然要挣钱。中国大陆作爲ASML的第三大客户来源，这个光刻机巨头或许也很「头疼」如何补偿出口禁令招致的损失。4光刻机之外，芯片制造产业链还有很多「硬骨头」，包括薄膜堆积、刻蚀、量测、离子注入等。从实验室原型到晶圆厂量产，仍然我们需求做出日积月累的努力。流水的半导体大佬，铁打的美国「限芯」举动。近两周，美媒爆出美国政府思索让本国一切供应商断供华爲。美国甚至将「友商」推向刀尖上。1月27日，美日荷三国高层在华盛顿中止闭门会谈并达成协议，日荷两国将启动对华出口半导体设备的控制。最引人关注的是，美国将半导体设备顶流——荷兰阿斯麦(ASML)以及日本东京电子、尼康等公司抬上“出口控制措施”名单，限制对华出口光刻机。理想上，美国对华半导体的限芯举动早已习以爲常。但是与过去“拖累”本国半导体厂商业绩不同，美国这一次将危机蔓延至更广、更深的地带，一边在半导体产业链下游给中国造芯设障，一边在发难关键的半导体设备——光刻机，将荷兰和日本捆绑在自己的出口控制战略上。从单边制裁扩展到多边制裁，美国的限芯不时晋级。美国联手日荷出招，意欲何爲？工欲善其事，必先利其器。到了半导体范围，要造「芯」，光刻机是必不可少的关键环节。归结全球半导体产业链，美国手握顶尖芯片设计大厂（英伟达、英特尔、高通、苹果等）和设备大厂（运用材料、拉姆研讨、KLA科磊等），亚洲集中了多家一流芯片代工厂和材料公司（台积电、三星、东京电子等）。而作爲半导体产业链「皇冠上的明珠」，光刻机则主要来自荷兰和日本，其中荷兰的ASML、日本尼康和佳能，是全球光刻机行业的三巨头。光刻机三巨头从技术下去看，目前主流光刻机技术主要分爲两大阵营——EUV与DUV。光学成像范围里有一个著名的瑞利判据，它标明成像分辨率和光的波长成正比。复杂来说，假设想在纳米尺度雕琢芯片，就需求非常小波长的光。爲了把晶体管做的越来越小，光刻机里光源的波长就要越小。从光谱上看，紫色光的波长是可见光里最短的，比它更短的就是各种紫外光，比如深紫外光DUV（Deep Ultraviolet Lithography），再到如今最先进的极紫外光EUV（Extreme Ultraviolet Lithography），光的波长从300多纳米、到深紫外光的193纳米、再到极紫外光的13.5纳米。其中，EUV光刻机可以用于消费制造7nm以下的高端芯片，可谓光刻机的天花板。正由于这一制霸商品，ASML在二十世纪初一举跨越了日本老牌电子品牌尼康，从此坐上了全球光刻机龙头的宝座。时至昔日，ASML仍然是世界上唯逐一家可以消费EUV的厂商。物以稀爲贵，每一年，ASML的EUV一出，台积电、三星、英特尔等晶圆制造厂都排队置办。按照ASML2022 年Q4的财报，ASML 季度净预订量爲 63 亿欧元，其中EUV的订单逾越一半，高达34亿欧元。2022年全年财报则显示，ASML过去一年完成净销售额212亿欧元，毛利率达50.5%，净利润爲56亿欧元。从收入结构来看，光刻机占比70%，达148亿欧元，其中EUV出货54台，估量2023年的净销售额将同比增长25%以上，EUV增至60台左右。但是这54台EUV光刻机里，没有一台卖给中国大陆。并不是由于每台至少一亿美元的“天价”，而是从2019年末尾，美国就制止ASML将EUV光刻机出口至中国。究其缘由，主要在于EUV光刻机包括美国等各国尖端的技术，仅美国零部件占比就高达55%以上。EUV是高端芯片工艺的刚需，但从全球市场来看，28纳米及以上的成熟工艺仍然是主流。根据TrendForce数据显示，2021年成熟工艺仍然占据全球76%的市场份额，成熟工艺占三大晶圆代工厂（台积电、格罗方德、联电）总产能的76%。去年全球遭遇「缺芯潮」，缺的也大部分是成熟工艺的芯片。特别是新动力汽车、智能家电、物联网设备等电子商品里，采用了大批成熟工艺的芯片。而成熟工艺这块大蛋糕，都可以运用DUV光刻机中止制造，主要由荷兰的ASML、日本的尼康和佳能承接。作爲光刻机技术的老大，ASML消费的DUV光刻机掩盖消费28纳米以上制程的成熟工艺芯片，所占的DUV市场最大。从它的2022年度财报来看，虽然去年全球半导体遭受供求不均+美国出口控制的双重打击，ASML持续微弱增长，全年净销售额爲212亿欧元，毛利率高达50.5%。而且，ASML去年底未交付订单创下纪录，高达404亿欧元。按照ASML发布的数据，中国大陆市场爲其2022年营收贡献了14%，成爲ASML第三大的市场，仅次于中国台湾（42%）、韩国（29%）。ASML区域营收比例尼康和佳能也在积极抢占光刻机的市场。不过，受限于产能和技术等要素，这两家日本厂商的商品主要集中在DUV范围。理想上，尼康仰仗相机时代在光学设备上的积聚，曾经是光刻机霸主，一度门庭若市，各大芯片厂商排队等候尼康光刻机出货。但尼康在先进技术的研发上选择了保守路途，坚持干式微影157nm的技术路途，被ASML的浸润式DUV技术弯道超车；EUV更是被ASML远远甩在身后。不过，尼康虽然错失了开发EUV的良机，却有自主的先进封测光刻技术，这一点连ASML也自叹不如。因此，即使尼康无法掌握EUV的尖端技术以及EUV所需求的美国零部件，但是异常可以经过开掘新材料和新技术的潜力来打造自己DUV的特征。目前，尼康的中心竞争力主要来源于最低端的UV（i-line）光刻机以及次高端的DUV光刻机，比如，尼康宣布今年推出全新的NSR-S635E ArF液浸式扫描光刻机。重点是，这款光刻机不含美国技术，可谓EUV的「丐版平替」，运用DUV光源就能加工7nm以下芯片，每小时制造275片晶圆，在一定程度上能满足中国制造高端芯片的需求，无疑是对中芯国际、华虹半导体等中国芯片制造商伸出了橄榄枝。尼康光刻机现如今，就连DUV也成了美国的目的。这次美日荷会谈及其协议的落实，一方面断了中国厂商经过成熟芯片制程的DUV光刻机自主供芯的「去A化」路途，又可以在不损害本国厂商的前提下拉日荷两国入群，把参与中国限芯的队伍从单边扩展到多边。这招一石二鸟，美国玩的挺溜。ASML、尼康“躺枪”， 「特供」中国或成最大选项？虽然政府达成协议，但商业公司仍然要挣钱。中国大陆作爲ASML的第三大客户来源，这个光刻机巨头或许也很「头疼」如何补偿出口禁令招致的损失。在这个敏感时辰，ASML也时不时出来安抚市场，咬定2023年营收添加25%的目的不放，以需求数月时间确定谈判细节的理由淡化美日荷协议的影响。图片来自Bloomberg话虽如此，ASML不时以来非常清醒。早在去年底，ASML首席执行官彼得·温宁克(Peter Wennink)便表达出对美国限芯心悦诚服，甚至暗讽美国双标，不指名道姓地点出美国芯片设计大佬收割25%~30%的中国市场份额。假设ASML不可避免地无法将现有的高端DUV光刻机卖给中国，温宁克也许还得效仿面前那个精明绕开封锁政策的“绿厂”英伟达。一年前，英伟达A100、H100两款数据中心加速GPU收到限芯禁令之后，巧妙地做出契合美国出口控制规则的新款GPU A800，作爲「特供」商品继续在中国市场销售。相比之下，日媒对尼康未来的业绩感到愈加懊丧。作爲中国人众所周知的日本品牌，尼康不时有着顶流照相机IP的光芒，十几年前就已经在长三角洲建厂，但是到了智能手机时代，真正给尼康带来可观现金流的还是DUV光刻机。早在2020年，尼康就预备了要在中国合资开发光刻机的方案。去年，当中芯国际发布500亿人民币的产能扩小气案之后，尼康也展示出了自己在光刻机的布局，方案在2026年将光刻机主力机型的年销量，增至过去三年平均销量的2倍以上。只可惜，还没有等到零美国技术的浸入式扫描光刻机上线，尼康就被美国架上了出口控制的队伍，有点「有苦说不出」的觉得了。作者：杏耀注册登录测速平台
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