不久前,一臺價值1.06億元的設備經空運從荷蘭飛抵廈門,由于該設備價值高,而且對保存和運輸有著很高的要求——必須保持在23℃恒溫狀態下。為了避免影響設備的精度,在運輸中也對穩定性有極高的要求。因此,機場海關以機坪查驗的方式對該貨物實行全程機邊監管,待貨物裝入特制溫控氣墊車,移至海關的機坪視頻監控探頭之下,完成緊急查驗后當晚就得到放行。
那么到底是什么設備能獲得機場海關如此嚴陣以待,而且能有單臺破億的價格呢?
什么是***?
***是芯片制造的核心設備之一,按照用途可以分為好幾種:有用于生產芯片的***;有用于封裝的***;還有用于LED制造領域的投影***。用于生產芯片的***是中國在半導體設備制造上最大的短板,國內晶圓廠所需的高端***完全依賴進口,本次廈門企業從荷蘭進口的***就是用于芯片生產的設備。
在高端***上,除了龍頭老大ASML,尼康和佳能也曾做過***,而且尼康還曾經得到過Intel的訂單。但是近些年,尼康在ASML面前被打的毫無還手之力,高端***市場基本被ASML占據——即便是尼康最新的Ar-F immersion 630賣價還不到ASML Ar-F immersion 1980D平均售價的一半,也無法挽回敗局。
原因何在?一方面是Intel新CEO上臺后,不再延續與尼康的620D合同,這使得尼康失去了一個大客戶。另一方面,也和尼康自身技術實力不足有關,尼康的***相對于ASML有不少瑕疵,在操作系統上設計的架構有缺陷,而且尼康的***的實際性能和尼康官方宣傳的有不小差距,這使得臺積電、Intel、三星、格羅方德等晶圓大廠不可能為了省一點錢去賣有瑕疵的產品。
目前,尼康的高端***基本被ASML吊打,主流半導體產線中只有少數低階老機齡的***還是尼康或者佳能,其他基本都是ASML的天下。某種程度上,尼康的***也只能用賣的超級便宜來搶市場了。那么,賣的到底有多便宜呢?
用數據來說話,ASML的 EUV NXE 3350B 單價超過1億美元,ArF Immersion售價大約在7000萬美元左右。相比之下,尼康***的單價只相當于ASML價格的三分之一。
***工作原理
上圖是一張ASML***介紹圖。下面,簡單介紹一下圖中各設備的作用。
測量臺、曝光臺:是承載硅片的工作臺。
激光器:也就是光源,***核心設備之一。
光束矯正器:矯正光束入射方向,讓激光束盡量平行。
能量控制器:控制最終照射到硅片上的能量,曝光不足或過足都會嚴重影響成像質量。
光束形狀設置:設置光束為圓型、環型等不同形狀,不同的光束狀態有不同的光學特性。
遮光器:在不需要曝光的時候,阻止光束照射到硅片。
能量探測器:檢測光束最終入射能量是否符合曝光要求,并反饋給能量控制器進行調整。
掩模版:一塊在內部刻著線路設計圖的玻璃板,貴的要數十萬美元。
掩膜臺:承載掩模版運動的設備,運動控制精度是nm級的。
物鏡:物鏡用來補償光學誤差,并將線路圖等比例縮小。
硅片:用硅晶制成的圓片。硅片有多種尺寸,尺寸越大,產率越高。題外話,由于硅片是圓的,所以需要在硅片上剪一個缺口來確認硅片的坐標系,根據缺口的形狀不同分為兩種,分別叫flat、 notch。
內部封閉框架、減振器:將工作臺與外部環境隔離,保持水平,減少外界振動干擾,并維持穩定的溫度、壓力。
在加工芯片的過程中,***通過一系列的光源能量、形狀控制手段,將光束透射過畫著線路圖的掩模,經物鏡補償各種光學誤差,將線路圖成比例縮小后映射到硅片上,然后使用化學方法顯影,得到刻在硅片上的電路圖。一般的光刻工藝要經歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對準曝光、后烘、顯影、硬烘、激光刻蝕等工序。經過一次光刻的芯片可以繼續涂膠、曝光。越復雜的芯片,線路圖的層數越多,也需要更精密的曝光控制過程。
EUV:半導體業的終極武器
臺積電、英特爾都寄望,這臺史上最昂貴的「工具機」,會在2017年開始試產的七奈米制程大發神威,成為主力機種。
全球每年生產上百億片的手機晶片、記憶體,數十年來都仰賴程序繁瑣,但原理與沖洗照片類似的曝光顯影制程生產。
其中以投射出電路圖案的微影機臺最關鍵、也最昂貴。過去十多年,全球最先進的微影機,都采用波長一九三奈米的深紫外光,然而英特爾、臺積電量產的最先進電晶體,大小已細小到僅有數十個奈米。這形同用同一支筆,要寫的字卻愈來愈小,最后筆尖比要寫的字還粗的窘境。
要接替的「超細字筆」,技術源自美國雷根時代「星戰計劃」,波長僅有十三奈米的EUV;依照該技術的主要推動者英特爾規劃,2005年就該上陣,量產時程卻一延再延。
因為這個技術實在太難了。EUV光線的能量、破壞性極高,制程的所有零件、材料,樣樣挑戰人類工藝的極限。例如,因為空氣分子會干擾EUV光線,生產過程得在真空環境。而且,機械的動作得精確到誤差僅以皮秒(兆分之一秒)計。
最關鍵零件之一,由德國蔡司生產的反射鏡得做到史無前例的完美無瑕,瑕疵大小僅能以皮米(奈米的千分之一)計。
這是什么概念?ASML總裁暨執行長溫彼得(Peter Wennink)接受《天下》獨家專訪時解釋,如果反射鏡面積有整個德國大,最高的突起處不能高于一公分高。
「滿足這類(瘋狂)的要求,就是我們的日常工作,」兩年前由財務長接任執行長的溫彼得說。
因為EUV的技術難度、需要的投資金額太高,另外兩大微影設備廠──日本的Nikon和佳能,都已放棄開發。ASML儼然成為半導體業能否繼續沖刺下一代先進制程,開發出更省電、運算速度更快的電晶體的最后希望。
「如果我們交不出EUV的話,摩爾定律就會從此停止,」溫彼得緩緩地說。因此,三年前,才會出現讓ASML聲名大噪的驚天交易。
英特爾、臺積電、三星等彼此競爭的三大巨頭,竟聯袂投資ASML41億、8.38億、5.03億歐元。(臺積電已于今年五月出售ASML的5%持股,獲利214億臺幣)
溫彼得解釋,當時各大廠都要求EUV的研發進度加快,他告訴這些顧客,「希望加快EUV的研發進度,我們就得加倍研發支出。」
于是,ASML研發經費倍增到現在的每年十三億歐元的規模。多出的一倍,ASML自己出一半,三大半導體巨頭合出另一半。
高端***完全依賴進口
目前,***領域的龍頭老大是荷蘭ASML,并已經占據了高達80%的市場份額,壟斷了高端***市場。日本尼康在高端***上完全被ASML擊敗,即便尼康的ArF***售價僅僅不到ASML的一半也無補于事。Intel、臺積電、三星用來加工14/16nm芯片的***都是買自ASML,格羅方德、聯電以及中芯國際等晶圓廠的***主要也是來自ASML。
更關鍵的是,最先進的EUV***全球僅僅ASML能夠生產,ASML在今年第三季度和第四季度出售的兩臺EUV***售價都超過1億美元,落后EUV一代的ArF***平均售價也在4000萬至5000萬歐元左右,從高企的報價和EUV***全球僅此一家出售可以看出,***的技術門檻極高,是人類智慧集大成的產物。
相比之下,國內***廠商則顯得非常寒酸,處于技術領先的上海微電子裝備有限公司已量產的***中,性能最好的是能用來加工90nm芯片的***,技術差距說是鴻溝都不為過。正是因此,國內晶圓廠所需的高端***完全依賴進口,本次從荷蘭空運至廈門機場的ASML***,就是用于芯片生產制造的高端***,由于是廈門的一家公司申報進口的,筆者猜測,這臺設備很有可能是廈門當地政府與***聯華電子合資的晶圓廠從荷蘭ASML采購的。不過,由于西方瓦森納協議的限制,中國只能買到ASML的中低產品,這一點從廈門當地企業進口的***報價僅1億人民幣就可以看出來了。
眾所周知,設備是信息產業的源頭:我們開發設備、設備制造芯片、芯片構成器件、器件改變世界!
等價波音737的***是個啥?
芯片制造中,設備龍頭就是***,而***的源頭就是ASML!現階段,ASML已經成為***的代名詞。
ASML是做什么的?生產&銷售:***!
***又是用來做什么的?印制:芯!片! (芯片被成為工業石油)
ASML是公司,***是設備。而ASML有三大客戶: 三星(samsung),英特爾(intel)和臺積電(TSMC)。
半導體行業有一句不成規的名言:艾司摩爾(ASML)的技術到哪里,全球半導體的制程就在哪里。
荷蘭ASML,總部位于荷蘭Veldhoven,歐洲人均科研經費排名第二。
在ASML的2015年Q4季度報中,ArF Immersion 共銷售11臺,銷售額881million 歐元 乘以72%(不包括solution收入),算下來平均每臺售價達到5800萬歐元,約合7300萬美
波音737的官網報價7000萬到9000萬美元,航空公司購買還有折扣(據說3-4折)!
下圖是荷蘭ASML公司顛覆時代的EUV***NXE 3350B示意圖,單價超過6億人民幣,現貨還要等!
這是賣飛機嗎?賣機器都賣一個多億,搶錢么?不,他們提供的商品是高端***用來刻蝕最精密的芯片的全球只有這一家企業能提供中端一些的***,是日本的佳能、尼康做的***對,就是做相機做的很好的廠商技術上有些相通之處以佳能、尼康雄厚的技術積累,以及在相機界的霸主地位到了***行業卻只能做中低端產品所以你可以想象下ASML的高端***是有多么變態了其最貴的EUV極紫外線***,單價要1億美元左右,相當于美帝四代戰斗機F35的價格這臺機器的長相如圖
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原文標題:一臺上億,ASML光刻機到底金貴在哪兒?
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