极紫外(extreme-ultraviolet,缩写XUV/EUV)是波长介于121纳米至10纳米的高能电磁辐射,属于光学与天文学领域术语。该波段光波因能电离普通物质而需在真空中传播,主要应用于光刻技术、太阳成像和物质结构探测等领域。
EUV光刻机被誉为"人类工业皇冠上的明珠",全球仅ASML能生产,每台售价超1.5亿美元。极紫外光源被誉为EUV光刻机的"心脏",其技术难度堪比在针尖上跳舞。传统DUV光刻机使用的深紫外光波长193纳米,而EUV光刻机直接将波长缩短到13.5纳米,相当于用更细的"笔尖"在硅片上绘制电路。能产生这束特定光的技术——光刻光源,其难度之高、价值之重,往往成了决定整台光刻机乃至芯片工艺成败的关键,专业的科研人员在光刻机,尤其是关键的光源技术上,已经默默耕耘了几十年。
2024年底,哈尔滨工业大学航天学院的赵永蓬教授和他的团队,凭借在“放电等离子体极紫外(EUV)光刻光源技术”上的研究,获得了一项黑龙江省的科技奖项。哈工大在光源稳定性上取得关键进展,他们突破的等离子体光源技术,通过超高温电离锡液产生极紫外光,温度高达20万摄氏度,比太阳表面还热30倍。但其实要走的路还长,2023年哈工大光源样机出来了,2024年刚通过测试,与国仪集团投资11亿元建厂,专家分析功率仍不够,碎片污染尚未解决,距离实现量产相差甚远。但根据公开资料能查到的专利记录,哈工大围绕“光刻光源”的专利有147条,足以看出该校对光刻技术的重视。
无独有偶,上光所研究LPP光源,北航团队做混合芯片,清华也在搞新光源技术,这些都是绕开ASML专利的路子来开发自己的芯片技术。但芯片不是造汽车,拆开研究难复制,需要整个产业链配合,现在GPU、CPU设计还是短板,龙芯海光指令集不兼容,AI芯片模拟性能好但没落地。
从长远来看,芯片战还得交给时间。哈工大光源突破只是第一步,后面得解决物镜、光刻胶一堆问题。中国每年500万理工科毕业生,政府又给钱,但高端人才还是不够。台积电市值高,但地缘风险大,要是中国真把光刻机搞定了,说不定能靠低价抢市场。
现在华为用中芯7纳米芯片,性能接近台积电5纳米,靠的是海思设计优化。但这些都是小突破,离全面超越还早。中国芯片厂在存储芯片领域站稳了脚跟,长江存储、长鑫存储干得不错,但上游设备还是得靠自己造。
美国的一贯制裁确实有效,中国高性能CPU少,GPU成长慢,但中国没放弃,清华、北航这些高校都在试新路子。要是光源、物镜这些关键部件都搞定了,中芯产能一上来,说不定真能改变局面。不过现在说赢还太早,得一步步来。
新加坡大佬王国辉说中芯国际要赢麻了。王国辉是新加坡的投资老手,专门做中国生意,他在彭博台放话,谈到中芯就差台国产EUV光刻机,有了就能结束芯片战。为什么他如此看好中芯?因为中国工程师多、政府给钱、市场大,中芯现在市值才一千亿美金,台积电都万亿了,但王国辉觉得能追上。
中芯国际这些年确实不容易。2019年量产14纳米芯片,2023年给华为做了7纳米麒麟芯片,但用的是老式DUV光刻机,成本高效率低。2024年利润暴跌45%,只剩五亿美金,主要是投资太多,钱不够花。现在计划砸73亿美金扩建北京上海工厂,但先进制程卡在5纳米以上,没EUV光刻机根本没法往下走。
王国辉说的“赢麻”可能太乐观了。中芯现在靠物联网和移动芯片订单活着,客户有英特尔AMD,但高端市场还是台积电的天下。美国官员还指控中芯违反出口管制,股价一下跌了5%。中国从黑市买GPU,价格翻好几倍,但没办法。
芯片战打了这么多年,中国人憋着一股劲儿。哈工大光源是希望,但得等技术成熟。中芯国际咬牙撑着,利润下滑还得扩产。美国封锁越严,中国越得自己搞研发。这事没那么容易结束,但至少现在有了点盼头。