巨头阿斯麦(ASML)业绩「暴雷」,国产光刻机将迎来井喷式爆发?

阿斯麦(ASML)光刻机巨业绩暴跌,市值大幅缩水。国产光刻机技术突破不断,国产芯片产量和出口额大幅增长,自给率提升。

前几天每日经济新闻报道,光刻机巨头阿斯麦(ASML)跌16.26%,报730.43美元,市值2873.7亿美元,这是阿斯麦自1998年以来最大的单日跌幅。巨头阿斯麦(ASML)业绩「暴雷」,国产光刻机却迎来井喷式爆发?

光刻机作为半导体芯片生产线上的重要设备之一,近年来随着下游市场的智能设备、工业机器人、智能手机、平板电脑、AI、物联网、车载等应用场景的不断涌现和蓬勃发展,光刻机的市场需求和销量稳步增长。

全球光刻机的市场份额,掌握在阿斯麦(ASML)、佳能(Canon)和尼康(Nikon)三大巨头手中。

巨头阿斯麦(ASML)业绩「暴雷」,国产光刻机将迎来井喷式爆发?

其中ASML作为荷兰厂商,是全球最大的光刻系统供应商,特别是在极紫外光(EUV)技术方面处于绝对领先和垄断地位,占据了全球高端光刻机市场的80%以上。

它与多个顶尖半导体制造商紧密合作,包括英特尔、三星电子和台积电等,这些公司都是ASML的重要客户。

阿斯麦(ASML)为何会“暴雷”?

ASML第三财季净销售额74.7亿欧元,市场预期71.7亿欧元;第三财季订单额为26.3亿欧元,市场预期为53.9亿欧元;预计第四财季净销售额将在88亿欧元至92亿欧元,市场预期为89.5亿欧元。

第三财季的订单数据仅为市场预期的一半,从其业务情况来看,EUV和ArFi是最主要的收入来源,其中EUV出货11台,ArFi出货38台,中国大陆的收入占其订单额的一半。

所以ASML会“暴雷”,与中国进口量下降有很大原因。要知道,ASML在中国约占其积压订单的20%。ASML此前也有透露,到2023年底,ASML 在中国的光刻机加上量测的机台装机量接近1400台。

9月5日,美国商务部下属的工业与安全局(BIS)发布公告,加强了美国对华量子计算、半导体制造等科技出口限制。

随后,荷兰政府也“对齐”美国出口管制政策,实施所有的光刻机出口审批。

特别是对于向中国出口最先进制程所需的极紫外光(EUV)光刻机,美国政府施加了压力,导致荷兰政府对ASML向中国出口EUV光刻机实施了更严格的管控。

2023年时ASML仍然能够交付中国大陆客户的DUV光刻机订单,后来荷兰政府进一步收紧了对特定型号DUV光刻机的出口许可要求,这意味着ASML需要申请特别许可才能将某些型号的DUV光刻机出口到中国。

因此,ASML在中国大陆的销量只能进一步收缩。

据国际半导体产业协会(SEMI)预测,2024年全球芯片制造设备销售额将达到1090亿美元,其中中国预计将占三成以上,是最大的市场。

另据WSTS数据预测,2024年,全球半导体行业年销售额将增长 16.0%,2025 年将增长 12.5%,远超出此前预期。

所以,ASML今年第三财季的“暴雷”,也许只是一个开始。

为什么光刻机会是芯片的卡脖子技术?

我们不禁要思考,光刻机在芯片制造中到底是什么地位?为什么会成为芯片制造的卡脖子技术呢?除了光刻机,芯片制造中还有哪些卡脖子技术呢?

我们先来看看芯片制造的核心流程和相应的技术是什么:

巨头阿斯麦(ASML)业绩「暴雷」,国产光刻机将迎来井喷式爆发?

1.晶圆

晶圆是芯片的承载,需要使用高纯度石英砂,通过融化、提纯和冷却等技术,制作成多晶硅,再制作成单晶硅,最后加入硼,做成P型单晶硅,这就形成了芯片的毛坯。

晶圆的制作上,虽然世界最大的高纯度石英砂矿在美国,但晶圆的制作技术含量并不高,因此并没有多大的影响。

2.掩模

在晶圆上利用模具进行喷漆,喷出对应的图形,就像日常生活中的字体喷涂一样,这个模具在芯片领域就叫掩模,又叫光罩。

制作掩模的软件统称为EDA,可以看作是芯片领域的CAD,EDA本身技术并不难,难度在于上下游相关联的库,国际芯片制作的上下游是打通的,国内没有研发出来,而且也很难打进国际市场。

因为特朗普全面封锁中国芯片,国内芯片的上下游产业需要另起炉灶,国产的EDA自然就链接进了上下游。

3.光刻胶

光刻胶很重要,因为光刻机不是在晶圆上直接进行雕刻,而是在光刻之前,先在晶圆上涂一层光刻胶,然后在光刻胶上雕刻出一个“模”。

光刻胶此前几乎被日本垄断,2019年日本政府宣布对韩国实施一系列出口限制措施,其中就包括光刻胶,这一举动直接导致韩国半导体行业供应链中断,三星和海力士受创,给整个韩国经济带来了压力。

后来韩国就开始了光刻胶的自主研发,目前欧美日韩是光刻胶的主要供货方。

中国已经有一些企业能够生产光刻胶,但主要集中在中低端市场。高端光刻胶,特别是用于先进制程(如7纳米及以下)的EUV光刻胶,目前仍然依赖进口。

不过中国的光刻胶产业正在快速发展,一些企业在KrF(248纳米)和ArF(193纳米)光刻胶领域取得了重要进展。

尤其是麒麟9000s芯片已经量产,配套的DUV光刻机的光刻胶已经可以满足,EUV光刻胶或有可能是卡脖子技术。

4.光刻机

光刻机分为DUV(深紫外)光刻机和EUV(极紫外)光刻机。

DUV(深紫外)光刻机使用的是深紫外线,通常波长为193纳米(ArF准分子激光器)或248纳米(KrF准分子激光器),技术相对成熟且成本较低,广泛应用于从130纳米到7纳米甚至更先进的制程节点。

EUV(极紫外)光刻机使用的是极紫外线,波长约为13.5纳米。这种短得多的波长允许在单次曝光下实现更高的分辨率,从而能够生产出更为精密的集成电路;技术极其复杂,涉及到高度真空环境下的操作、特殊的反射镜系统(因为EUV光会被大多数材料吸收)、强大的激光系统来产生所需的EUV光线,因此成本高昂,每台设备可能需要数亿美元,主要用于7纳米及以下的先进制程节点,EUV技术被认为是继续缩小芯片尺寸的关键。

目前中国已实现DUV光刻机的制作,但EUV光刻机的情况仍然不详。

5.蚀刻

光刻胶上的“模”雕刻好后,下一步就是蚀刻,需要用蚀刻机把光刻胶上被镂空的部分蚀刻下去一层,以形成电路图案。

我国研发的蚀刻机目前已达到了5纳米及以下的技术水平,并且被国际大厂如台积电采用,介质蚀刻机(针对二氧化硅等绝缘材料)和导体蚀刻机(针对金属材料)这些设备在性能上可以与国际领先企业的产品相媲美。

虽然在3纳米甚至更小制程的最尖端技术节点上还有一些挑战,但中国的蚀刻技术无疑是世界领先的。

6.沉积

蚀刻掉的部分需要用硅原子重新填满,回填进去的硅要求是N型硅。离子注入技术是高温加热使磷元素离子化,然后利用电磁场加速,打入硅里面,这就形成了N型硅,之后再经过退火等工艺,使其达到稳定状态。

所以沉积部分,最核心的就是离子注入技术,而国产离子注入机已经实现了在28纳米工艺制程上的全覆盖,这意味着中国有能力生产适用于28纳米及更先进制程的离子注入设备。

不仅如此,中国还实现了离子注入机全谱系产品的国产化,这标志着中国能够独立生产适用于不同工艺节点和应用场景的离子注入设备,不再依赖进口。

至此,我们总结一下,芯片制作的核心流程里,晶圆、掩模、蚀刻和沉积都可以完全国产化,光刻胶和光刻机也可以实现部分国产化,只有EUV光刻胶和EUV光刻机还存在技术挑战。

国产光刻机的发展现状与前景

美国对中国芯片制造封锁的层层加码,让中国逐步加大对半导体设备自主化的投入。

巨头阿斯麦(ASML)业绩「暴雷」,国产光刻机将迎来井喷式爆发?

就像环球时报的社评,“小院高墙”倒逼世界“去美国化”,尤其是中国的芯片制造。

2020年10月22日,华为发布一款基于5nm制程工艺的手机SOC,也是全球首款5nm 5G SOC,搭载的是华为自主研发的麒麟9000芯片;

2023年8月29日,搭载麒麟9000S芯片的华为Mate60 Pro正式发售,麒麟9000S芯片在处理器性能、图形性能和电池续航、能效表现方面更胜一筹。

而麒麟9000S芯片,在极紫外光刻机(EUV)的核心技术上取得了一些进展,尤其是在反射镜光刻装置及其控制方法方面获得了专利,外界纷纷猜测中国是不是已经生产出了自己的极紫外光刻机(EUV)。

据目前的公开信息,中国的光刻机产业链正在逐步完善,包括光源系统、物理镜头系统、曝光光学系统、双工作台等核心组件都有国内企业参与研发和生产。例如,福晶科技、奥普光电、新源威等公司都在相关领域有所布局。

巨头阿斯麦(ASML)业绩「暴雷」,国产光刻机将迎来井喷式爆发?

据海关总署数据显示,2024年1-8月份,中国一共生产芯片2845.1亿颗,同比增长26.6%,超过全球平均水平,日均生产芯片高达11.86亿颗。

中国向海外出口芯片5427亿元,较去年同期增长25.6%,超过同时期的韩国芯片出口额(658.3亿美元,约4690亿元人民币)。 更为重要的是,在7nm以上芯片上,国内已经形成了完整的产业链和配套设施,芯片产业的自给率从十年前的不足10%,提升到如今的25%。

再下沉到芯片制造的关键技术上,我们发现,国家已经“低调”地又达到了一个里程碑事件。

今年9月中旬,我国成功研制出分辨率≤65nm的氟化氩光刻机,该光刻机的套刻精度≤8nm,最高精度为65nm,要知道在四年之前,我国国产光刻机的精度还维持在90nm水平

这次突破是一个重要的里程碑事件,标志着我国对于光刻机的推进计划正在起效,接下来的10年里,国产光刻机将迎来井喷式爆发。

巨头阿斯麦(ASML)业绩「暴雷」,国产光刻机将迎来井喷式爆发?

同时,中国光谷发布文章称,国产的T150A光刻胶通过量产验证,分辨率达120nm,可应用于5nm及以下芯片生产。

这意味着在光刻胶环节上,我们已经走到了世界一流水平,有望在国际市场与巨头竞争。

巨头阿斯麦(ASML)业绩「暴雷」,国产光刻机将迎来井喷式爆发?

将芯片的核心技术进行逐一分解后,我们发现其实芯片生产并不需要多少理论高度,它更多的是要沉下心来打磨工艺水平,需要更高的技术精度和技术细节。

艺精心更苦,何患不成功!

参考文章:

2.全面禁光刻机和先进技术!美国联手荷兰扩大对华芯片出口限制,今年中国已“扫货”250亿美金|硅基世界 https://finance.ifeng.com/c/8cjFJHnmlPv

3.中国光刻机行业现状深度分析与发展前景预测报告(2023-2030年)https://m.sohu.com/a/765426239_121222943/?pvid=000115_3w_a#pictures

4.光刻机巨头阿斯麦业绩「暴雷」,Q3 订单数据仅为市场预期的一半,股价跌超 16%,哪些因素影响的?https://www.zhihu.com/question/1026035593

5.2024年中国光刻机现状(附产业链、头部企业分析)https://zhuanlan.zhihu.com/p/676238628

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