日本能造多少納米晶元
A. 日本為什麼不擔心晶元和光刻機的問題
日本自己就能生產,當然不擔心了。
高端光刻機被稱為世界上最精密的儀器,零部件數量達數萬甚至十幾萬個,供應商幾百家,最貴報價數億美元一台,堪稱現代光學工業之花,製造難度非常大。
現在全世界只有少數幾家公司能夠製造,主要以荷蘭ASML、日本Nikon和日本Canon三大品牌為主。從市場佔有率來講,ASML占據80%以上,在EUV極紫外光領域,ASML是獨家生產者。
另一方面,美國現在佔到零部件供應鏈的25%,就擁有了非常大的話語權;日本不僅在零部件供應鏈之中,而且還是歐美同盟中的一員,沒有面臨制裁的風險。
即使如此,日本企業從早期一統晶元和光刻機天下,到現在逐步沒落,要看美國和ASML臉色行事,也是另一番苦惱。
日本並不會面臨晶元和光刻機的問題。從目前來看,逼急了,世界上只有美國、中國和日本有能力建設晶元自主技術和自主產業鏈,這其中當然也包括光刻機。但是,因為美國可以輕松控制日本,所以並不存在晶元和光刻機的問題。從世界范圍內來看,能夠挑戰美國地位的只有中國、俄羅斯,而從經濟上挑戰美國地位的只有中國,因此美國才會選擇在各個方面掣肘中國。
從光刻度這一領域來看,它是一個費力不討好的事情,因此,國際上很多大 科技 公司並未染指這個產品。一是它需求比較小,市場規模也不大,二是它需要大量超級技術,整個零部件產業鏈比較復雜。所以包括美國著名 科技 公司、日本著名 科技 公司以及中國 科技 公司此前並未染指這一領域。要不是中國早已意識到光刻機可能會面臨卡脖子,中國也不會有光刻機產品。其實,世界上有一家ASML光刻機企業完全就夠了。
假設日後有一天,美國想要打壓日本、韓國或歐洲國家的晶元市場,也不一定會通過光刻機來打壓,完全有其他不同的手段。原因就是美國高 科技 體量幾乎是歐洲、日韓各國的總和。當然,本身光刻機技術本身就是歐洲公司,有一定的美國技術。
從目前世界格局來看,歐美再怎麼打,他們始終是一家人,無論文化背景還是經濟聯系,中國只能尋求與歐美世界保持良好的經濟關系,永遠不要期待著歐美世界能夠跟中國實現文化理念上的認同。而中日韓東南亞又是另外一個文化背景,雖然近100年來,出現很多關系困境,但終究是文化的根源和人種根源是一致的,未來能夠團結在一起,就是非常好的情況。
雖然現階段頂尖的光刻機生產製造企業在荷蘭,可是我覺得這不意味著荷蘭把握著全部重要零部件,實際上日本在晶元和光刻機行業依然占據十足的份量, 尤其是在原料層面,在全部半導體材料行業的19種重要原材料中,有14種日本的生產能力是佔了全世界50%之上的,換句話說假如缺乏日本生產製造的重要原料,荷蘭的頂尖光刻機也難以造出 ,例如去年的光刻機事件,日本即便晶元半導體技術再牛,一旦被日本卡死重要原材料就麻煩了。
日本的半導體技術在多年前也是很厲害的,可是之後由於美國的施壓,也有韓國三星的興起,因此日本的半導體技術落在了後邊,但是瘦死的駱駝比馬大,日本依然有著一定的晶元製造能力,並且歸功於貼近壟斷性的重要原料,因此日本分毫不擔憂缺少晶元和光刻機生產製造的難題,掏錢買便是了,終究三星和其他半導體企業也十分擔心日本斷供。
包含中國的中芯,雖然盡量避免了對美國技術的依靠,可是在半導體器件層面,依然十分依靠日本,許多原料都從日本進口的,一旦日本不出口了,也是會遭遇十分多的不便。但是依照現階段的發展趨勢,我國的晶元製造能力跨越日本並不是問題,對於原料供貨,這實際上便是一個現代化職責分工的難題,終究一個國家不太可能徹底把握全部的供應鏈管理。
【日本怎麼從來不擔心光刻機的問題,要知道荷蘭ASML幾乎是壟斷式的】
世界有數的光刻機企業中,我們除了知道ASML之外,還有尼康,佳能,歐泰克,上海微電子裝備等等,這里尼康和佳能就是日本企業。
確實尼康在很長一段時間內可以說是光刻機的霸主,但是因為ASML和台積電合作浸潤式DUV的光刻機,將尼康佳能給超越。
尼康,在「乾式微影技術」在「浸入式光刻技術」已經成為光刻機主流的時候,它卻依然固守自己的技術,擁抱「乾式微影技術」。
可以說,它還放棄了和台積電合作,這給ASML帶來了機會,尼康光刻機已經越來越不能滿足當下對於光刻機的需求,台積電英特爾在一批企業轉投到ASML的懷抱,在尼康的固步自封中,ASML迅速發展,一舉奪得了光刻機霸主地位。
ASML的成功之路——
1.一方面積極的收購一些重要企業,比如美國Cymer等,另外一方面不斷的使用國際最先進的技術,德國,荷蘭等等全世界最新進的技術都會被ASML使用。
2.非常聰明的將台積電,英特爾,三星等等企業作為自己的股東。這一種政策,能夠獲得更多的技術和資金的支持。
3.從來不固步自封,開放創新式的發展,讓ASML能夠立即獲得各大企業的認同,成功的開啟自己的霸主之業。
當然,我們也知道,雖然說你看尼康,佳能沒有了當年的雄風。但是對於日本半導體來說,光刻機已經能夠滿足它們需求,因此它們並不需要去進口ASML,甚至於如果進口的話,這不是承認自己的失敗嗎?
日本肯定不用擔心,一方面美,日同(lang)盟(bei),另一方面,第一次電子產業轉移是送美國到日本,日本尼康,佳能其實是DUV(453nm—193nm光源)時代的霸主。
在晶元28nm製程之前的時代,尼康,佳能的光刻機才是行業內最大的玩家。
目前來說,日本在28nm,22nm光刻機領域仍然非常強橫。在2010年之後,才真正是荷蘭的ASML的霸主地位。
大部分人可能覺得,這又不是7nm,5nm,沒有多少先進的技術。
但是在一些邏輯晶元,存儲器,14nm以上的製程工藝,還是大量的應用工藝。
例如日本東芝仍然是全球存儲的主要供應商。
佳能1970年製造的第一台光刻機
在晶元領域,日本通過多年的發展,尤其是在CIS晶元,各類感測器應用的晶元,MEMS晶元領域,具有很強的實力。我們常說的晶圓的應用,並不單單的應用在CPU方面,還有邏輯晶元,存儲器,快閃記憶體這價格領域。
日本的感測器,其實就是屬於CIS集成電路的一種高端應用。
大部分熟悉手機攝像頭的朋友都知道,目前全球高端攝像頭的晶元多數來自於日本的索尼。同時日本還有不少做各類感測器的企業,也都是依託於這一類晶元的應用。
日本其實是經受過一次美國發起的晶元戰爭的。
1963年,日本電氣公司(NEC)自美國仙童半導體獲得planar technology的授權,開始了日本半導體技術研究。
1976年,在日本產經省的主導下,日本的多個大企業參與其中,NEC、三菱、京都電氣,東芝共同成立了——「VLSI 技術研究所」。主力向DRAM攻堅,那個時候半導體,還主要是存儲器應用天下。在日本的沖擊下,DRAM市場價格下降了一倍。英特爾不得不轉型,向微處理(CPU)市場冒進的拓展。
1978年,英特爾就是在日本的打壓,真的是無可奈何了,好不容易開發出了i8086,第一款微處理器原型。
本身日本的晶元工藝,確實要超過美國,歐洲。美國怎麼可能放任這么發展下去,然後就開始針對日本的針對性打擊!
1985年,日本DRAM坐擁全球80%市場。(那個時候,晶圓並不是主要是用來做DRAM,不是用來做CPU)。
1985年,美國半導體產業協會開始向美國商務部投訴日本半導體產業不正當競爭,啟用了WTO裡面的301反傾銷條款。(美國慣用的伎倆)
1985年,美國和日本在經濟上簽訂了《廣場協議》,廣場協定是一個美元,對日元的戰爭。直接讓日元大幅度貶值。
大量的日本優質資產,被美國資本收購!
同時美國要求美國半導體在日本的市場提升到20%-30%,防止出現傾銷的情況。在明爭暗鬥了幾年之後,美國強硬的要求日本簽訂,《日美半導體保障協定》,開放日本半導體產業的知識產權、專利。1991年,日本的統計口徑美國已經佔到22%,但是美國仍舊認為是20%以下,美國再次強迫日本簽訂了第二次半導體協議。(引自:35年前美國對日本發動晶元戰爭,日本坐擁全球80%市場卻慘敗,半導體設備資訊站)
所有在美國對日本晶元戰爭奏效之後,日本徹底服軟了。
日本商業市場,還在想網高端走:軟銀收購ARM如今手機市場,以及各類移動電子設備,基本都是基於ARM的架構開發的晶元。ARM原本是英國的晶元企業,軟銀出資310億美金收購了ARM。
這應該算是日本仍然把持著晶元領域的一個高峰吧。
綜合來說:在晶元市場,真正玩家,只有美國,日本,未來一定會有中國。
為什麼日本不擔心晶元和光刻機的問題?因為日本自己可以製造,其次,沒有對美國構成威脅。
事實上,目前全球可以製造光刻機的國家只有三個:荷蘭、中國和日本。
荷蘭ASML是全球最大的光刻機廠商,在EUV光刻機領域處於壟斷地位。ASML一台EUV光刻機售價1.2億美元,有10萬個零配件,大部分零配件需要從美國、日本、德國進口。
中國也可以製造光刻機,上海微電子是中國唯一的光刻機廠商,目前可以製造90nm光刻機,24nm也在路上,與ASML相比還有很大差距。
日本的尼康和佳能也可以製造光刻機。事實上,在2007年以前,尼康和佳能才是全球光刻機市場的霸主,但是後來被ASML擊敗。目前,日本光刻機把持著中端市場,高端市場只有ASML一家。
此外,日本半導體對美國不構成威脅。美國早在上世紀80年代就對日本「下手」了,曾經一度獨霸全球的日本半導體被美國一舉擊敗,最後只剩下半導體上游產業把持在日本手中。
當然了,美國和日本是同盟關系,日本沒有制裁美國的實力,只有美國制裁日本的份兒,在日本半導體產業一舉潰敗之後,已經對美國沒有什麼威脅。
再者,日本如果需要高端光刻機只需要從荷蘭進口即可,這方面對日本並沒有限制。日本也不用自己去研發,畢竟市場就那麼大,而且ASML已經壟斷市場,日本不會傻到這時候再去研發高端光刻機。
總之,日本不需要擔心晶元和光刻機的問題。首先,中低端光刻機,日本自己可以製造,高端光刻機只需要從荷蘭進口就行,這方面沒有限制。
為什麼日本不擔心晶元和光刻機問題?
因為,我們現在正在遭遇的事情,當年在日本早就發生過了!
美國強迫日本簽署協議限制半導體產業日美兩國簽署的廣場協議大家都知道,但上世紀80年代中期美國還強迫日本簽署了《美日半導體協議》,這份協議直接限制了日本半導體產業對美國出口,並增加100%關稅,同時還規定其他國家的半導體產品在日本市場份額得超過20%。
這一協議直接將當期發展得如期中天的日本半導體產業打殘了,當時全球TOP10的半導體公司前三都是日本公司,分布是NEC、東芝、日立,而整個TOP10中日企達到了6家。
但是,我們現在看看日企中,那還有誰是比較強的半導體公司?沒了!唯獨就剩個東芝還苟延殘喘。也就是說美國在上世紀80年通過強力手段徹底肢解了日本半導體產業,使得對應的日企無法在全球范圍內攻城掠地,只能偏安一隅的生存,日本晶元基本處於崩盤狀態。
從此之後美國的半導體產業徹底崛起,誕生了一大波現在大家如雷貫耳的美企,他們的成功很大部分的歸功於當年的《美日半導體協議》。此外,韓國部分企業乘勢崛起。
日本另闢蹊徑偏安一隅成功也許有人疑惑,既然美國肢解了日本半導體產業,為何現在的日本半導體看上去還是很強的,這裡面的原因也是挺簡單的,被美國限制之後日企也是要生存下去的,一些核心領域敗下陣來,那就只能轉向轉型,在美國半導體不參與的地方以及適合發揮自己專長的地方進行猛攻。
也就是日本現在比較強的半導體材料和部分半導體設備,目前日企在上述占的市場份額較大,10大半導體設備日企佔了近一半的份額,等於是從另一層面捏住了很多下游晶元企業的命脈。你看前階段日韓兩國半導體的相互制裁,就是因為日本能在原材料這塊掌握有優勢地位。
此外,部分日企也在利用自己的一些優勢來進行突破,比如索尼,他們將CMOS作為最優先發展的業務,地位遠高於 游戲 、電影等業務,當其他業務不行時更是不斷加大這塊的研發投入,為了提高技術壁壘還收購晶圓廠自行設計感測器的製造。
日本光刻機暫處於中端地位最後這里再提提日企的光刻機,日本是有自己的光刻機製造企業,也就是尼康和佳能兩家,這兩家為人所熟知是因為相機。但是很多人可能不知道相機領域涉及的光學技術正好是光刻機所需要的。
也因為如此,這兩家企業都曾經擁有自己的光刻機技術,但是在和荷蘭ASML的競爭中已經落敗下來,目前他們量產的機型只能算是中端光刻機。對這兩家企業來說,光刻機領域的下坡路不可避免,未來或許他們還將落後下去,會被我們超過。
Lscssh 科技 官觀點:
說了那麼多,總結下!日本的晶元產業早在30年前就已經被美國摧毀,所以美國人自然是不擔心的,而無法威脅到美國半導體產業的日本自然也不擔心買不到,美國會順暢的給他供貨。同時,由於晶元產業被扼殺,日本只能另闢蹊徑走另外的一條路,最終在半導體材料和設備製造取得了一定的成績。
日本自己就可以生產光刻機,日本的尼康和佳能以前造光刻機也非常厲害,只不過後來被荷蘭阿斯麥爾公司給超越了,徒弟超越了師傅,現在佔到了市場的80% 以上,幾乎快把師傅給逼上絕路了,但是瘦死的駱駝比馬大啊,日本的光刻機技術基礎是有的,技術是有的,根本不用擔心什麼。
我們中國一定要爭氣啊,早日早出來屬於自己的光刻機和晶元,全球高端產業,也就是晶元技術是最後未被我們攻克的陣地了,相信只要我們掌握了這項技術,很快晶元就會變成白菜價。
雖說目前頂級的光刻機製造公司在荷蘭,但是這不代表荷蘭掌握著所有關鍵零部件,其實日本在晶元和光刻領域仍然佔有十足的份量,尤其是在原材料方面,在整個半導體領域的19種關鍵材料中,有14種日本的產能是佔了全球50%以上的,也就是說如果缺少日本生產的關鍵原材料,荷蘭的頂級光刻機也很難造出來,比如去年的光刻膠事件,韓國即使晶元半導體技術再牛,一旦被日本卡住關鍵材料就麻煩了。
日本的晶元技術在多年前也是很厲害的,但是後來因為美國的打壓,還有韓國三星的崛起,所以日本的半導體技術落在了後面,不過瘦死的駱駝比馬大,日本仍然擁有一定的晶元製造能力,而且得益於接近壟斷的關鍵原材料,所以日本絲毫不擔心缺失晶元和光刻機製造的問題,花錢買就是了,畢竟三星和其它半導體企業也十分害怕日本斷供。
包括國內的中芯國際,雖說盡量減少了對美國技術的依賴,但是在半導體材料方面,仍然非常依賴日本,很多原材料都從日本進口的,一旦日本不出口了,也是會面臨非常多的麻煩。不過按照目前的發展態勢,中國的晶元製造能力超越日本不是問題,至於原材料供應,這其實就是一個國際化分工的問題,畢竟一個國家不可能完全掌握所有的供應鏈。
因為日本不用擔心了,日本半導體產業基本全軍覆沒了。高端光刻機用不上,日本擔心什麼?
日本自己有28納米的光刻機,有極紫外光源。但是這些都用不上,沒有像intel,三星,台積電那樣的半導體製造企業。也沒有像海思,高通,聯發科,展銳,AMD,NVIDIA那樣的晶元設計企業。
做做液晶面板,濾波器件,圖像感測器,28納米光刻機足夠了。28納米最低能做7納米晶元,日本有28納米光刻機,還擔心什麼?
我們今年能夠突破28納米光刻機,如果我們不做手機SOC晶元,我們也不必擔心了。但我們沒有理由放棄手機晶元,所以我們必須要突破極紫外光刻機,在突破之前,我們自然是擔心。
B. 美、日將聯手研發2nm晶元
美、日將聯手研發2nm晶元
美、日將聯手研發2nm晶元,日美兩國將啟動次世代晶元(2納米晶元)的量產研發,力拚在2025年量產,此時間點也與台積電、三星所喊出的2納米目標一致。美、日將聯手研發2nm晶元。
美、日將聯手研發2nm晶元1
目前全球能做到2nm工藝的公司沒有幾家,主要是台積電、Intel及三星,日本公司在設備及材料上競爭力有優勢,但先進工藝是其弱點,現在日本要聯合美國研發2nm工藝,不依賴台積電,最快2025年量產。
日本與美國合作2nm工藝的消息有段時間了,不過7月29日日本與美國經濟領域有高官會面,2nm工藝的合作應該會是其中的重點。
據悉,在2nm工藝研發合作上,日本將在今年內設立次世代半導體製造技術研發中心(暫定名),與美國的國立半導體技術中心NSTC合作,利用後者的設備和人才研發2nm工藝,涉及晶元涉及、製造設備/材料及生產線等3個領域。
這次的研發也不只是學術合作,會招募企業參加,一旦技術可以量產,就會轉移給日本國內外的企業,最快會在2025年量產。
對於日美合作2nm並企圖繞過台積電一事,此前台積電方面已有回應,台積電稱,半導體產業的特性是不管花多少錢、用多少人,都無法模仿的,要經年累月去累積,台積電20年前技術距最先進的技術約2世代,花了20年才超越,這是堅持自主研發的結果。
台積電不會掉以輕心,研發支出會持續增加,台積電3nm製程將會是相當領先,2nm正在發展中,尋找解決方案。
美、日將聯手研發2nm晶元2
現在全球最先進的晶元約有9成是由台積電生產,各國想分散風險以確保更穩定的供應,像是日本與美國將在半導體產業進行合作,日經新聞29日報道,日美兩國將啟動次世代晶元(2納米晶元)的量產研發,力拚在2025年量產,而此時間點也與台積電、三星所喊出的2納米目標一致。
報道指出,日美強化供應鏈合作,日本將在今年新設一個研發據點,其為和美國之間的窗口,並將設置測試產線,值得注意的是,日美也將在本月29日,於華盛頓首度召開外交經濟閣僚協議「經濟版2+2」,上述2納米合作將納入該協議的聯合聲明。
報道提到,日本將在今年新設次世代半導體製造技術研發中心,並將活用美國國立半導體技術中心的設備和人才,著手進行研發。因美國擁有Nvidia、高通等企業,而在晶元量產不可或缺的.設備、材料上,日本企業包括東京威力科創、Screen Holdgins、信越化學、JSR等擁有很強的競爭力,為日美合作奠下基礎。
報道稱,全球10納米以下晶元產能,台灣市佔率高達9成,台灣企業也計劃在2025年開始生產2納米晶元,不過日美憂心台海沖突恐升高,兩國的目標是即便「台灣有事」,也能確保先進晶元的供應數量。
美、日將聯手研發2nm晶元3
據媒體報道,日美兩國將通過經濟協商,就確保新一代半導體安全來源的共同研究達成協議。7月29日,日本外務大臣林吉正(Yoshimasa Hayashi)和貿易大臣萩生田光一(Koichi Hagiuda)將在華盛頓與美國國務卿布林肯(Antony Blinken)和商務部長雷蒙多(Gina Raimondo)舉行第一輪經濟「二加二」會談,預計供應鏈安全將是一個主要議題。
據悉,日本將於今年年底建立一個聯合研發中心「新一代半導體製造技術開發中心(暫定名)」,用於研究2納米半導體晶元。該中心將包括一條原型生產線,並將於2025年開始量產半導體。建立該中心的協議將列入會議結束後發表的聲明中。報道還表示,產業技術綜合研究所、理化學研究所、東京大學將是新中心的參與者之一,其他企業也可能被邀請參與。
從產業鏈來看,美國和日本在半導體領域中有很強的互補性。上世紀80-90年代,日本半導體在美國的打壓之下,其半導體製造環節基本從全球半導體製造格局中退出,轉而布局上游半導體材料和設備。目前日本在半導體材料和半導體設備領域兩大環節擁有優勢,特別是半導體材料領域的「壟斷」地位。
代表性企業為大矽片(日本信越、Sumco)、掩膜版(日本DNP、Toppan)、光刻膠(日本JSR、東京應化、富士電子材料)、濺射材料(日礦金屬、日本東曹、住友化學等)。
美國則在半導體設備業在全球同樣處於壟斷地位,擁有除光刻機以外幾乎所有的設備生產能力,如應用材料。在EDA工具、IP及計算光刻軟體等領域,美國處於絕對壟斷地位,主要為Cadence、Synopsys、Siemens EDA三大巨頭壟斷。
整體來看,美國和日本在半導體材料、設備、設計領域占據優勢,加之兩國「緊密」的政治關系,在先進晶元工藝研發上有先天的優勢與基礎。在很大程度上,對美國提出「四方晶元聯盟」,美日兩國有最「堅定」的政治可能和經濟基礎。
至於為什麼急於發展2納米先進工藝,主要有以下兩點:一是晶元是所有高科技產業的「底座」,是綜合國力競爭的制高點,加之疫情以來的晶元短缺,讓美日進一步認識到半導體製造的重要性;二是東亞晶圓代工實力強勁,規模龐大,除了台積電、三星之外,中國大陸晶元代工發展迅速,比如中芯國際、華虹半導體;三是推動高端產業鏈本土化回遷,掌控科技競爭主動權。
C. 台積電開始加速,聯手日本沖刺2nm晶元,比三星3nm更先進
長久以來,台積電在晶元代工領域一直都是扮演著霸主角色。 無論代工技術,還是代工規模,均是領先對手 。不過最近一段時間,網上關於「晶元代工市場變天」、「三星取代台積電」的消息層出不窮。
原因在於 三星在不久前舉辦的IEEE ISSCC國際固態電路大會上,展示了全球首款3nm晶元。
而且,三星展示的這款晶元不僅使用最先進製程工藝, 還快台積電一步升級了GAAFET(環繞柵極場效應晶體管)技術。
簡單來說,目前台積電和三星生產5nm晶元時,都是使用FinFET(鰭式場效應晶體管)技術。 三星3nm晶元所採用的GAAFET技術,被視為是FinFET的次世代技術。
這項技術優點是構造優秀,採用FinFET技術的晶元,能夠包容更多的晶體管。
而 GAAFET技術不僅保持FinFET技術優點,還能對晶元上的晶體管進行排序調整, 最大限度提升能源利用率。以此達到節能、減熱的效果。
根據三星官方給出的數據,使用GAAFET技術的3nm晶元,比使用FinFET技術的3nm晶元, 功耗降低了50%,性能提升了30%。
如果三星給出的數據真實, 那麼擁有GAAFET技術加持的三星3nm晶元,表現必然勝過同時期的台積電晶元 。三星反超台積電,成為世界第一晶元代工廠商的目標或將在近兩年就可以實現。
不過,台積電並非是沒有後手。要知道,台積電在市場上一直都是以精湛的技術傲視群雄。此次面對來勢洶洶的三星,台積電也開始提速,並且在晶元工藝上進行了技術升級。
根據台媒報道, 台積電將聯手日本晶元產業共同沖刺2nm晶元 。日本雖然沒有先進的晶圓代工廠,但是日本在先進工藝的上游卻佔有很重要的位置。
以國內用戶最為熟悉的EUV光刻機為例,眾所周知,全球只有ASML一家公司擁有生產EUV光刻機的能力。但很多人都不知道, ASML公司缺少日本企業幫助,也根本不可能造出EUV光刻機。
日本企業在EUV光刻機製造的多個環節都發揮著重要作用。 日本東京電子占據光刻機塗布顯影設備市場100%份額,日本Lasertec Corp公司還是全球唯一能生產EUV光罩檢測設備的企業 ,而在光刻膠銷售方面,日本廠商的份額同樣遙遙領先。
對於台積電而言,藉助日本半導體產業深厚的技術基礎,新技術研發將會事半功倍。而日本同樣十分期待與台積電合作。事實上早在2020年 ,日本就向台積電伸出了橄欖枝,邀請台積電赴日建立先進的晶元製造工廠。
此外, 日本還將東京電子、佳能、SCREEN等本土晶元設備巨頭拉攏到一起,組出了一支研發團隊 ,計劃在今年年中確立2nm之後的次世代半導體製造技術,並要求這些公司設立測試產線,研發相關的細微電加工、洗凈技術。可以說,日本為此次合作已經做好了充足的准備。
結合之前台積電公布的消息來看, 台積電將在2nm工藝上使用MBCFET(多橋通道場效應晶體管)技術,這也是GAAFET技術的一種,這項工藝會在2023年小規模試產,2024年開始普及 。比三星的3nmGAAFET技術更先進。
而除了三星和台積電,另外一家晶元巨頭英特爾也對晶元代工市場虎視眈眈。不過,短期來看,英特爾的實力與三星、台積電還有不小的差距。
三星和台積電的強強對話將是未來五到十年晶元代工市場最常見的景象。
你認為三星和台積電哪家廠商會笑到最後?
D. 美國的刀:30年前的日本晶元已經挨過,蕭條至今
9月15號華為麒麟系列高端晶元,包括全新的麒麟9000,在售的麒麟990或都將迎來斷供。這意味著接下來即將發布的全新旗艦,Mate40系列手機不僅產能有限,而且將會是麒麟系列晶元的絕版手機。華為手機或將退回聯發科時代。
而這樣的結果,原因已經人盡皆知,美國的瘋狂制裁,遏制華為這類中國半導體企業。就是為了限制中國半導體產業的天花板高度,你可以做得比別人好 但是你不能超過我,歸根到底就是錢。
目前中國每年的半導體產品進口額,已超過三千億美元。貿易逆差超兩千億美元。這樣的逆差是什麼概念?也就是說我們每年要給半導體全球產業鏈上的國家,貢獻兩千多億美元,兩千億美元的外匯又是什麼概念,我們每年的原油進口額不到兩千億美元。隨著中國互聯網的全面擴大,半導體產品進口已經悄無聲息地成為進口商品第一大項目。如果我們在半導體上取得突破,某些人不僅會失去全球最大的客戶,還會被自己的客戶搶去飯碗,也正是因為這樣的逆差,我們更要下定決心發展自己的半導體產業。
目前舊版的EDA軟體還能用,各種公版晶元架構也還沒被限制授權。華為晶元設計水平依然能處於世界一流水平,麒麟9000晶元製程已經縮小到5納米級別。能夠媲美蘋果旗艦晶元。其實,看美國人有多緊張,就能知道今天的華為有多出色。目前被抓住咽喉的是如何把設計變成產品,至於為什麼說是目前,不言而喻,EDA設計軟體停更 架構限制授權,都會成為美國接下來的限制工具。目前美國砍向華為的大刀是讓華為喘不過氣來的荷蘭阿斯麥爾EUV光刻機。我們不生產晶元,我們只是光刻機製造商。這是一家一年賣222套機器,凈利潤就有14.67億歐元的光刻機壟斷企業。
阿斯麥爾也是全球唯一一家,能夠提供7納米及以下製程的企業,為什麼這么牛X的企業不在法國,不在美國。而是在一個以發達農業著稱。全球工作時間最短的荷蘭。
1984年阿斯麥爾和飛利浦合資成立阿斯麥爾,後來阿斯麥爾買下了飛利浦的股份,成為阿斯麥爾獨資公司。成立之初只有31名員工,那時候的光刻機還是日本和美國企業的天下。
一直到2007年,阿斯麥爾都沒辦法在尼康面前抬起頭,直到台積電的工程師林本堅提出浸潤式光刻機。阿斯麥爾翻身的日子來了。日美沒有光刻機公司願意和台積電聯合研發浸潤式光刻機。阿斯麥爾決定賭一把,和台積電合作,最終成功實現了132納米的晶元工藝。一把把尼康甩在身後,阿斯麥爾的EUV光刻機迅速走紅。台積電、英特爾年年砸錢搶著要,荷蘭只是阿斯麥爾的注冊地背後是整個歐洲和美國的支持。德國工業的蔡司鏡頭,Cymer的光源技術,HMI的電子束檢測設備等。阿斯麥爾自然也受到美國的監管和扶持,也正是因為荷蘭實力較弱,把阿斯麥爾放在荷蘭讓美國人很放心。
兩年前我們好說歹說,為荷蘭送去天價的貿易訂單,換來阿斯麥爾2019年向中芯國際,交付兩台極紫外EUV光刻機,但是這兩台光刻機目前來看已經是化為泡影。等到若干年後阿斯麥爾履行合同已經是老舊產品,人類文明發展到如今,一塊晶元是目前人類文明最為頂尖的體現,一台頂級光刻機是比航母戰斗群還要致命的國之重器。
美國人自然要牢牢抓著光刻機,美國掌握全球半導體產業的話語權這點不奇怪。要分析的是美國為什麼會掌握著全球半導體產業的話語權,向來在 科技 領域藐視美國的日本,為什麼突然顯得無聲無息。
早在1946年,世界第一塊PN結型晶體管在美國人威廉·肖克利的手中誕生。1960世界第一塊硅集成電路在美國仙童半導體公司出現。標志著半導體產業進入「硅」時代。彼時的日本還是一個意氣風發的少年,完全看不出是首都被炸得滿目瘡痍。兩個城市挨過原子彈的國家,戰後的日本人什麼都想做 也什麼都能做。對於半導體而言,日本人志在必得。
1955年,索尼成立僅十年,開始涉足半導體產業,用來製造收音機。日本企業紛紛加入生產,大量爆款收音機湧入美國。十年後的1959年,一年內日本就製造了8600萬個晶體管直接超越美國成為世界第一晶體管生產國,真的是初生牛犢不怕虎。日本又在一個行業超越了老大哥三菱、京都電氣等也在日本政府的扶持下,在美國技術的基礎上 涉足半導體產業,這種上下一心通力合作的單一民族國家,不可謂不可怕。
1973年石油危機爆發。經濟衰退,歐美家庭加不起油也買不起電腦,半導體產業衰退。日本人的卡西歐計算器遭遇了滑鐵盧。美國人又研發出了更先進的 IC集成電路。日本人就從危機中看到了機會,日本迅速落實DRAM製法革新,日本政府出資320億日元。民間企業抱團出資400億日元。差不多有2.36億美元 這是70年代,日本VLSI 技術研究所由此成立,專攻電子計算機領域。日本最終實現了DRAM的全國產化,DRAM這個東西很常見,也就是現在計算機上的內存條,是一種作為存儲功能的半導體元件。而這時候的中國,選擇了解決溫飽加強國防 科技 為優先的道路。
日本人沒炸出核彈,卻炸出了一個半導體。日本繼續投入研發在半導體的道路上迅速超越了美國。SUMCO、京瓷、東京電子等很多現在耳熟能詳的日本企業在當年都是日本半導體產業鏈上的功勛企業,而在最關鍵的光刻機領域,日本也實現了國產化。尼康光刻機譽滿全球。沒錯,早期的世界光刻機霸主是尼康。
1985年日本半導體市場佔有率超過美國。日本企業佔有率達53%,美國僅37%,拿得出手的公司只有德州儀器、因特爾、摩托羅拉,此時歐共體佔12%。主要由飛利浦的阿斯麥爾貢獻,當年誰也沒想到這家阿斯麥爾才是最後的贏家。說個題外話,這一年的韓國也有1%的市場份額。總之,全球半導體產業已經由美國轉移到日本。而且日本半導體已經強大到難以想像,用形容美國的詞來說,就是一超多強。
除了戰後美國要扶持日本,更因為日本自己就是一個DRAM大市場。僅 汽車 產業一塊 每年就有源源不斷的訂單,而美國的半導體訂單更多的是來自軍方,其實看很多產業 美國和日本都是亦敵亦友的存在,不過是兄弟又能怎麼樣,本來是我吃肉你喝湯,現在把我的肉都吞了。
在PC還沒普及的年代,全世界已經知道未來的工業引擎一定會從內燃機轉移到半導體晶元上。正好趕上80年代國際局勢緩和,日本在遠東的政治作用下降,美日之間的貿易問題反而浮出水面。
僅在1985年,日本就給美國送去了497億美元的貿易逆差。美國人對日本半導體產業的崛起已經不想忍了,美日半導體戰爭爆發,今天在中興、華為身上發生的。在上個世紀的日本已經上演過。
第一波被針對的日本企業是三菱和日立,FBI假扮成IBM的員工,把10卷包含商業機密的文件,主動發給日立公司高級工程師林賢治。這位不幸的工程就這么上鉤了。
1931年的南滿鐵路路軌和1937年的盧溝橋。日本人也是同樣的手段 現在自己也要挨炮了,日本企業竊取美國技術的新聞迅速傳開,日本威脅論也在美國大行其道。
1989年美國人最喜歡做的民意調查顯示,68%的美國人認為日本是最大的敵人。第一次美日半導體談判,美國要求沒多的半導體,在日本的市場提升到20%~30%。建立價格監督機制。終止第三國傾銷。加上一份《廣場協定》和房地產增值,日本陷入經濟泡沫。沒辦法,如果不讓美國晶元進入日本市場,老大哥的各種的制裁讓你不得安生,就不給你國防扶持。
1986年7月31日日本人簽下了條約,但是美國半導體企業還是不爭氣,老爹都這樣鋪路了 市場份額還是不及日本企業。日本給美國製造的貿易逆差擴大到了586億美元,美國人軟硬兼施,先是在二戰後第一次向日本低頭,肯定日本半導體行業主動漲價。
1987年東芝事件被曝光,美國趁著東芝私自給蘇聯出口大型銑床為由,對東芝好一頓胖揍 目的自然是要打壓東芝的半導體生產,1989年再次和日本簽訂了不平等條約《日美半導體保障協定》。
但是日本的半導體產業真的是小強完全打不死。美國人准備開始搞第三次《日美半導體保障協定》,這一回美國人開始玩起了套路,開始扶持韓國來和日本競爭,這時候全球通訊技術剛好進入1G時代。三星和現在的韓國車一樣,憑借性價比出擊市場,而日本企業還在走品質路線,所以吃了不少虧。美國幫助三星拿下東芝的半導體生產線 從日本企業挖人。美國對日本進口的半導體產品征稅100%,對韓國半導體產品只徵收象徵性的0.74%,做到這一步 第三次《日美半導體保障協定》沒有簽署。因為美國的預期已經達到了。
韓國人也真不是吃素的,鷸蚌相爭漁翁得利。三星迅速崛起,形成了全球半導體產業以美日韓三國鼎立的局面。
時間到了1995年,死扛了十餘年的日本半導體企業終於喘不過氣。NEC(第一)、東芝(第二)、日立製作所(第三)、富士通(第八)、三菱電機(第九)這個排名是1995年全球半導體產業企業排名。日本企業交出的成績單,也是最後的光輝時刻。到了九十年代末期,日本半導體市場不僅被美國超越,還被韓國超越。全球半導體產業從日本轉移到韓國,韓國還超越了美國,僅僅靠三星一家公司,而三星為什麼能活到現在。
作為韓國最大的財閥,三星的股本有多少是美資,心知肚明,20世紀的最後一年,日本還能喘息的幾家半導體企業聯合成立Elpida,也就是爾必達。這個爾必達註定是個南明政權。美國人沒有手下留情,繼續出擊,2012年爾必達宣布破產。
日本企業全面退出DRAM的全球競爭,尼康光刻機也在2007年敗下陣來,日本半導體行業進入蕭條期。回顧日本半導體產業成長的近半個世紀時間,政府牽頭避免企業間重復研發,敏銳的嗅覺,超高的良品率,都是日本半導體輝煌的原因。失敗的原因也很明顯,除了來自老大哥的壓力 日本也有自己的內因。
90年代末期,日本半導體公司就沒有預期到PC時代的全面普及。在電腦晶元領域完全敗下陣來,更別說在現在的智能手機時代分一杯羹了。不過瘦死的駱駝比馬大,現在的日本半導體產業,還能老老實實為全球提供矽片、濺射靶材、光刻膠等半導體材料。每年依然賺的滿滿當當,而美國重新回到半導體產業的頭把交椅,整個行業一直拿捏得死死的。
日本半導體產業當年挨打的 歷史 ,和今天的華為如出一轍,還有中興的前車之鑒,證明了一隻狼,就算是已經吃飽的狼,不可能喂飽。不斷割肉只會削弱自己的實力。在半導體產業上的落後,我們承認,但是我們不認輸。由中芯國際已經能生產14納米級別晶元,理論上可以在未來幾年內完成對7納米晶元的沖刺,而且能自主製造90納米光刻機,底子還是有的。而擺在華為,中芯國際眼前的掣肘就是這個東西我知道長什麼樣子,但是我要怎麼做出這個樣子的東西,一台光刻機難倒了14億中國人。除了光刻機,還要拿下EDA軟體,更高自主性的架構才能設計出更高性能晶元。
這是一條非常長的路,可能是一場長達十餘年的沒有硝煙的戰爭。我們也沒把雞蛋放在一個籃子里,隨著摩爾定律的逼近。如果阿斯麥爾這幾年不能交付2納米的EUV光刻機,全球半導體產業即將迎來天花板,不然晶元就要從納米級跳進原子級別,想用操刀原子來建造一座指甲蓋大小的超級城市,這就不是地球上的光刻機能完成的了。
其實硅基半導體並不是信息產業唯一的支柱,如果說半導體技術是打開了20世紀的大門,那麼叩響21世紀大門的 則是量子信息技術,在集成電路逐漸觸及天花板的情況下,量子通信有望實現降維打擊。傳統的集成電路只能現實0或者1,需要進行大量運算,需要海量電路,屬於二進制信息單元,即經典比特,而量子晶元能通過亞原子粒子編碼數據,以量子比特進行運算,最大的優勢就是能進行疊加態運算。
經典比特需要一次一次運算,需要更密集的集成電路。而量子比特可以用量子狀態進行表示能同時進行一百次的運算或者存儲,而且量子晶元能擺脫硅基的限制,能改變歐美光刻機壟斷的局面。
中國在量子信息技術上已經走在了世界前列,世界首顆量子衛星「墨子號」世界第一條量子通信保密干線、京滬干線都由出自中國科學家之手,芯動不如行動,只要肯做 肯投入、肯合作、沉得住氣,距離國產晶元擺脫掣肘的一天 並不會太遠。
E. 晶元行業,美日已在突破3nm和2nm晶元,國內院士:14或28nm夠用
一枚晶元的製造,需要上千道的加工程序。目前,全球沒有任何一家公司能夠獨立完成晶元的製造,因此全球的晶元產業供貨鏈一直處於短缺的狀態。
美國用一系列操作,對華為晶元進行打壓。其不僅影響了華為的晶元市場,也影響了美國自己的半導體行業發展。
美國對華為的斷芯操作,使全球晶元產業鏈紊亂,加上疫情的爆發,全球都陷入晶元短缺的恐慌中,各行各業都面臨缺芯問題。
目前,全球最高端的晶元為5nm工藝晶元,華為海思雖然已經能達到5nm麒麟高端晶元的製作,但是其還不能量產,且華為自己不具備量產晶元的能力,又因美方原因,失去了加工廠台積電的代加工,只能止步不前。
目前能量產5nm晶元的只有台積電和三星,台積電正在攻破3nm難關,預計在2022年年末量產。
我國最大晶元生產基地,中芯國際,目前只能量產14nm晶元,7nm晶元技術雖已突破,但完全沒有辦法量產。
美日突破3nm和2nm晶元
全球第一大晶元製造廠商,台積電,表示已經攻破3nm晶元難關,預計在2022年年末進行量產。而三星還處於優化5nm技術層面,中芯國際還在苦苦等待自己的光刻機。
日軍進攻2nm晶元,由於日本在這方面的技術也很吃力,所以邀請台積電前往日本建廠,可以看出日本很想在晶元方面奪回主權。
美國雖然在這方面很有技術實力,但也設下鴻門宴,邀請台積電,拿出500億的補貼,這一系列操作足以看出其心。
國內院士表示:14nm和28nm夠用
不是我們停滯不前,而是現實確實如此。
中芯國際剛剛縮小與台積電在14nm晶元的差距,剛實現14nm晶元量產,本來准備量產7nm晶元,但是卻沒有光刻機。
但是大多應用都是可以用14nm或28nm工藝解決的,中國工程院院長表示,國內市場雖然巨大,但是我們的產能遠遠跟不上,至少相差8個中芯國際的產能。
中芯國際對14nm和28nm晶元的投資,並不是代表其停滯不前,而是如果要追平西方國家的差距,至少需要50年,此時更需要穩住腳更,一步一步地前進。