尖端半导体核心设备EUV曝光机
ASML秘诀在于与一级合作伙伴协作
关键在于管理特殊零部件供应诀窍

中国正投入巨额资金,力图实现对先进半导体生产必需设备——极紫外线(EUV)光刻机的国产化。但据传目前距离追上行业第一、荷兰企业ASML仍有诸多难关。关键在于ASML从美国、欧洲等工业发达国家采购的超精密零部件。这些与合作企业在数十年间共同开发的部件,才是ASML真正的竞争力所在。

梦想在光刻机上实现自主的中国

中国国产极紫外(EUV)光刻机试制品。TikTok 画面截图

中国国产极紫外(EUV)光刻机试制品。TikTok 画面截图

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有外媒报道称,中国正以华为等信息技术企业为先锋开发EUV光刻机。为实现自主生产,中国被指走私ASML二手光刻机进行逆向工程,并以数亿韩元级年薪挖角ASML出身的研究人员。EUV光刻机是一种在半导体晶圆上刻画极其微细电路图样的设备,是生产10纳米(nm)以下先进工艺半导体的必需装备。目前在美国和荷兰出口限制之下,中国无法进口最尖端的ASML EUV光刻机。


然而,尽管中国做出各种努力,外界普遍认为中国产EUV光刻机的性能仍大幅落后。参与相关项目的一名研究人员在接受外媒采访时表示,这是“因为缺乏超精密光学设备”。光学设备是光刻机的核心部件,而ASML并不自行制造这些部件,而是与分布在美国、欧洲的数百家合作伙伴共同开发并加以利用。

生产核心零部件的一级合作伙伴就超过200家

ASML与200多家供应不可替代核心部件的“一级合作伙伴”保持紧密合作关系。照片为ASML每年主办的供应商活动。ASML提供

ASML与200多家供应不可替代核心部件的“一级合作伙伴”保持紧密合作关系。照片为ASML每年主办的供应商活动。ASML提供

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光刻机利用光线在半导体晶圆表面刻画纳米级电路图。EUV光刻机之所以得名,是因为其以极紫外线光源进行曝光。EUV光极其细微,在空气中极易发生弯曲或散射,因此需要能够将光线高度聚焦的特殊部件。这些部件组合在一起,就构成了超精密光学设备。


向ASML供应超精密光学设备的企业被归类为一级合作伙伴。ASML与这些企业建立了排他性的合作关系。根据彭博社报道,目前一级合作伙伴超过200家,包括生产反射EUV的超精密反射镜的蔡司,供应光源设备的Trumpf激光和Cymer,生产能够以1~2纳米为单位调节晶圆位置的编码器和电机的Renishaw等。


正在测试 RLE20 编码器的英国精密仪器制造企业 Renishaw 工程师。Renishaw 提供

正在测试 RLE20 编码器的英国精密仪器制造企业 Renishaw 工程师。Renishaw 提供

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各家合作伙伴所供应的每一个零部件,都是数十年科学技术研究的结晶。蔡司为ASML定制的反射镜据称受2000多项专利保护。Renishaw的“RLE20”编码器则是能够感知相当于原子厚度距离、从而调节半导体晶圆调整装置运动的部件,是ASML与Renishaw工程师在2018年至2019年间共同开发的产品,目前仍只为ASML独家生产。

“ASML扮演供应商指挥家的角色”

EUV光刻机并非仅凭ASML一家公司技术打造,而是数十年来美国、欧洲科学技术积累的成果。如果不建立类似ASML那样与众多专业技术企业协同合作的体系,要制造顶级光刻机极为困难。


可无损反射极紫外光的蔡司反射镜。ASML提供

可无损反射极紫外光的蔡司反射镜。ASML提供

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专家也认为,中国制光刻机的局限不在制造能力本身,而在于其全球合作网络的薄弱。台湾半导体市场调研机构TrendForce上月指出,“ASML的成绩得益于与主要合作伙伴之间的协作”,“ASML并不亲自制造整台EUV光刻机,ASML的角色更接近于一名指挥家,负责协调数百家供应光学装置、光源和核心模块的供应商网络”。



该机构同时表示,“即便中国获得ASML的EUV光刻机并进行仿制,那也不过是试图只凭乐谱来演奏交响曲”,“在没有经历数十年指挥练习的情况下演奏出的交响曲不会有任何生动之处。这也是至少在可预见的未来,中国企业难以追上ASML的原因”。


本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。

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