雁默专栏》笑大陆光刻机落后?但台湾有吗?

光刻机类型。(图片来源:梓豪谈芯)

大陆光刻机实现飞跃性突破了吗?若有人想这样下标,请先定义「飞跃性」。如果这是指大陆有能力生产先进制程晶片所需的光刻机,那就没有「飞跃」,然而,公允地说,当前的进展确实是「重大突破」无误。

本文就定义何谓「重大突破」。

晶片行业在近年备受普罗大众关注,是从美国技术围堵中国大陆才开始的,此一领域内容复杂,大陆民众对技术端追根究底的意愿又十分强烈,因此关注焦点往往集中于一般人难以简单理解的参数上,许多人(包含时评人)为了赶热度,不免在技术端上被错误引导,最终以讹传讹。

最近大陆工信部公告并推广氟化氩光刻机,由于公布参数中有一相「套刻<=8nm」,被关心光刻机技术的大陆网民误认为技术已突破8nm制程,连外媒也搞不清楚状况加以渲染,于是兴奋感迅速传播,大有举国欢腾之势,致使陆媒不得不推出详细解释的文章,以正视听。

其实,我觉得大陆传媒给出的大部分解释,也是流于复杂,已经超过科普范围,所以我想给台湾读者比较「科普」的简洁说明。

简单说,目前大陆官方推广的是可实现55至65奈米的本土DUV光刻机,远不是8奈米。此其一。工信部推广的是两种DUV光刻机,氟化氩光刻机(Arf)以及氟化氪光刻机(Krf),前者可粗略理解为65奈米,后者则是110奈米。

光刻机从低阶到高阶总共三大光源类型,依序为UV,DUV,EUV。而这三大类中,UV又分成g-line与i-line,DUV则分成 KrF、ArF(dry)、ArFi 。最先进的EUV也有三种规格,由于与本文较无关,就不细说。

工信部这次推广的是ArF(dry)以及KrF。在DUV这个领域,大陆还需突破到ArFi,其「可实现制程」可理解为45nm - 7nm。

技术科普到这里就可以了,讲太多对大众而言缺乏意义,也会侵蚀传播效力。

了解了设备先进程度,我们还需了解大陆官方所谓「推广」的意义。官方「推广」意味着此一技术已经可以量产,并可在国际接受市场考验。此外,这并不代表大陆没有突破到ArFi技术,只是还没到推广阶段。

从技术的眼光看,这是从零到一的进展,也就是最难的一关被突破了,此后的发展就是「升级」阶段,理论上会比「无中生有」快速得多。

因此之故,有些不入流的台媒嘲笑大陆光刻机还落后ASML15年,我也笑了,但笑的是台湾本土光刻机连一台都没有,却要笑人家有本土技术能力的。

真正该质疑的是,为何台积电没投资于光刻机研发。这答案其实我也有,即在国际分工时代,台湾不需要自己研发本土光刻机设备。只是,现在台积电被美国卡脖子了,为何还不投资于光刻机的从零到一?

接下来的说明才是本文重点——市场。

根据2022年数据,光刻机由三家公司垄断:ASML(市占82.1%),佳能(市占10.2%),尼康(市占7.7%)。

佳能的产品线主要是i-line与KrF,针对中低端市场,可实现制程为90奈米。尼康的产品线是i-line,KrF,ArF,ArFi,也是针对中低端市场,但有企图挑战中高阶市场,其ArFi 可实现制程为38奈米。ASML则生产全系列光刻机。

需要强调的是,光刻机市场目前仍以中低端为主,也就是UV与DUV为大宗,EUV销量其实不多,这与先进制程晶片占整体市占仅约3成相匹配。

仅从ASML 2022年销售来看,总销量449台,ArFi、ArF、KrF销售量分别为125台、32台、184台。换言之,大陆光刻机对ASML市占的威胁是ArF与KrF,以2022年数据看,大陆这两种DUV可威胁ASML全球近半(48%)的市占。当然,尼康与佳能就更别提了。

尼康光刻机的等级比佳能高,但2022年销量是45台,专攻中低阶光刻机的佳能却是187台,这么看就知道光刻机的市场主力确然是中低阶,而大陆当前推广的光刻机,白话说,就是最好卖的那一种。

再者,中国大陆与台湾是光刻机的主要买家(大陆买了50%的ASML设备),若只看这两个市场,ASML将可能因大陆光刻机国产化而少掉20%销售额,甚至更多,因为大陆也可以推出政策,要求在大陆的台厂使用本土光刻机。

从ArF再升级至ArFi,自然不会比从零到1还要花更长的时间,而在此期间,大陆光刻机已可布局全球,用销量与利润来吸引投资,精进研发能力,攻坚EUV。

这意味着什么呢?直观来说,这意味着中国大陆的成熟制程晶片制造成本将更低,全球市占将更大,并将台韩与美欧围困在先进制程里。

因此,看技术的人会说,大陆还落后ASML 15年,但看市场的人会说,10年以内,ASML起码会少掉50%以上的市占。因为晶片产业是如此重要,想发展的国家并不止西方,而现在供应链的选项更多了。那么,ASML现在反对「技术围中」,未来就不一定了。

因此之故,称大陆光刻机发展已出现重大突破,毫不为过。

从最近英特尔的惨况可见,攻坚先进制程的风险有多大,任何厂商若盯着先进制程不放,而忽略了成熟制程「打底」的重要性,都有可能遭前后夹击,在销量与技术上双双落空。

如果先进制程晶片相关产品是「王冠上的明珠」,成熟制程晶片相关产品就是「王冠」,当前大陆工信部推广的本土ArF与KrF,就是王冠,可不是什么过气的工业制品。

这就能解释,为何ASML频频放话批评美国技术围堵中国,从第一品牌的角度看,美国完全是在「资敌」,刺激中国自主的同时,还让中方有光明正大的理由,政策性要求本土晶片厂购买本土光刻机,甚至借此推广到其他企图发展晶片业的友岸国家。

面向普罗大众,若要相对客观地阐述半导体产业发展,只讲技术不讲市场的报导或评论,就算是业内人士也纯属外行,谈产业要先以生意眼光看,然后才去看技术,因为技术靠研发,而研发靠营收。政府补贴不可能永远持续。

想减缓中国大陆的自主速度,唯有回到国际分工的轨道,但看样子是回不去了,就算美国放弃技术围堵,中国也不可能再冒着被卡脖子的风险而放弃自主之路。从这个角度看,中国的崛起,真该感谢美国。(作者为专栏作家)

※以上言论不代表旺中媒体集团立场※