科技时代,科技是改变国运的利器。华为作为我国科技公司的代表,其实力有目共睹,但是强大的研发实力并不代表华为就是万能的,华为也有它所不能抵达的高度。
光刻机:光刻机又名曝光机,是生产大规模集成电路的关键设备,制造和维护需要高度的光学和精密制造技术。高端光刻机被称为“现代光学工业之花”,制造难度很大,全世界只有少数几家公司能制造。
如果说半导体是现代工业的皇冠,那么光刻机就是这顶皇冠上的明珠。
我们知道芯片的研发制造的难度是非常大的,目前5nm工艺制程只有台积电和三星能够量产,其他企业无法达到这个精密程度。
首先硅提纯,纯度达到99.9999%才能用来制造芯片,也就是100万单质硅中最多只能含有1个杂质,如果超过1个,这批芯片就报废了,后期的光刻、刻蚀等每一项工艺要求都十分的高。
而作为制作芯片的核心设备就光刻机,其难度可以说比芯片制作有过之而无不及。
目前世界最先进的光刻机是荷兰ASML(阿斯麦)生产的EUV(极紫外光源)光刻机,它核心技术集中在三大领域:顶级的光源(极紫外光系统)、高精度的镜头(物镜系统)、精密仪器制造技术(工作台)。
极紫外光系统来自于美国公司Cymer,一种波长极短的极紫外光,该技术是使用激光产生等离子源产生13nm的紫外波长。这种光源工作在真空环境下,产生紫外光,然后由光学聚焦形成光束,光束经由用于扫描图形的反射掩膜版反射,由于极紫外光的固有特性,产生极紫外光的方式十分低效。能源转换效率只有0.02%左右。
高精度镜头采用蔡司技术,蔡司是德国历史悠久的光学仪器厂商,其产品向来是“高贵”的代名词。同样的一个镜片,不同工人打磨,光洁度相差十倍。镜片材质均匀,更需要几十年甚至上百年的技术沉淀,EUV光刻机采用的镜头要求:制作一个地球表面积大小的镜头,误差在一根头发丝大小。
高端化学材料:光刻还需要大量的高端化学材料,如光刻胶等,这些高端化学材料又掌握在日本企业手里。
精密工作台,工作台要求:绝对稳定的工作环境,芯片的曝光必须在真空中,并且采取恒温技术,工作室的空气要比外界干净1万倍,工作台高速运动期间,系统不能振动。而光刻机要多的事情,就好比在真空、恒温、无尘、高速运动的环境中,在一粒米上雕刻清明上河图,机械动作误差为皮秒(百万分之一秒),这些基本都是挑战人类极限的工作。
单台EUV设备里超过十万个零件、4万个螺栓,以及3000多条线路。仅仅软管加起来,就有两公里长,这么一台庞大的设备,重量足足有180吨。安装调试就需要几个月。
如果你的芯片厂房下面有地铁通过,那么你的厂房只能重新选址了。因为在芯片制作过程中恰好有地铁通过,那么地铁引起的微小震动就足够令这批芯片报废了。
我国的光刻机处于什么水平
目前我国光刻机水平在90nm制程。
自2002年起,我国就开始研发光刻机了,当时在科技部和上海市政府大力支持下,多家科技公司共同组建了上海微电子公司,重点研发的是100nm步进式扫描投影光刻机
上海微电子公司总经理贺荣明提出“中国人也要做光刻机”时,外国专家眼中充满了不屑和蔑视,一名德国工程师甚至撂下一句狠话:“就是给你们全套图纸,你们也做不出来!”
然而就是在这样的不屑和蔑视中,上海微电子制造出了第一台国产封装光刻机,并交付台湾客户。上海微电子终于获得了同行的尊重,!
但在用于芯片制造的前道光刻机领域,上海微电子可量产的最先进设备仅处于90nm工艺制程纵然其披露将于2021年交付28nm制程光刻机,也与荷兰企业阿斯麦(ASML)的5nm制程设备相差甚远。
我们再来看看华为
华为技术有限公司,1987年由任正非在深圳注册成立,主营业务为通讯设备,2019年营业额达到8858亿元人民币,净利润627亿元人民币,位列世界500强第61位,但是华为绝不仅仅是世界500强。
华为主营业务是IT、无线电,微电子,通讯,路由,交换,其中:5G、芯片设计、智能手机、操作系统是其引以为傲的四大业务。
1、5G通讯
华为在5G领域的专利排名第一,德国的专利数据公司IPlytics的最新统计数据显示中国的华为稳居第一,一共拥有3147项5G标准的必要专利;紧随其后的就是高通、诺基亚、贝尔、三星、LG和我们国家另一家通讯公司中兴。也就是说世界上任何国家绕开华为单独完成5G应用,几乎毫无可能。
2、华为海思芯片
华为海思设计的芯片包含:手机芯片麒麟系列、AI芯片昇腾系列、服务器芯片鲲鹏系列、5G通讯芯片巴龙、天罡系列、路由器芯片凌霄系列等,人工智能、手机、服务器、通讯等都在做,而且这些芯片都具有很强的竞争力。
华为海思芯片设计能力已经进入世界前三,麒麟9000更是第一款5nm制程的5GSoc。
3、高端智能手机
高端智能手机是各大手机厂商的必争之地,不仅仅意味着更高的利润,更代表着更先进的技术。
IDC公布的2020年上半年,600美元以上的中国高端手机市场数据,华为占比达到44.1%,位居榜首,苹果占比44%。看上去差距在毫厘之间,但是回顾过去3年,华为份额从3%,一路追赶超越,而苹果从86%市场份额一路下滑。
《华尔街日报》直言:苹果在中国高端市场的表现让人担心。在中国的高端手机市场,只有两家厂商:苹果和华为。
而华为Mate系列和P系列,已经在国内打败了苹果。
4、鸿蒙操作系统
2020年9月10日鸿蒙2.0正式亮相华为开发者大会。华为CEO余承东表示鸿蒙2.0是“首个真正为全场景时代打造的分布式操作系统”
鸿蒙2.0相比1.0,有了非常大的本质的提升,具体如下:
1、分布式能力大大提升;
2、技术上得到了实质的提升;
3、从智慧屏扩展到手表、手机、平板;
4、开源系统,可以应用于第三方设备,向硬件和软件厂商开源;
5、安全性,确保正确的人、正确的设备、正确的使用数据。
我们可以看出华为并没有涉及光刻机领域的业务,极紫外光源、镜头、化工材料等都没有。让一个企业从零开始研发光刻机,再到世界领先,这基本是不可能完成的任务。
看到这些,你觉得华为凭一己之力能够研发光刻机吗?答案是“不能”。
显然,在光刻机的自主攻坚之路上,依然任重道远,仅凭华为一家门外汉是远远不够的,需要所有科技企业和政府的共同努力,才能攻关克难。
芯片,是一种工程;
手机,是一种工程;
基站,是一种工程;
光刻机,终究也是一种工程…
只要是个工程,就按工程的方法来搞呗…
搞工程我们唯一欠缺的是时间和基础研究。
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