近日擁有ASML公司的荷蘭正式官宣,將斥資11億歐元研發(fā)下一代芯片技術光子芯片,為何荷蘭也在投入芯片新技術的研發(fā),原因是隨著芯片制造技術日益接近天花板,全球都已展開了芯片新技術的研發(fā)。
一、芯片技術變革
當下的芯片基本上都是硅芯片,通過更先進的工藝提升芯片性能,20多年來,芯片制造工藝從微米技術發(fā)展到納米技術,當前正在推進3nm工藝量產(chǎn),這已越來越接近原子的0.1納米,可以預期以硅作為芯片材料終究會達到極限。
事實上目前的芯片制造工藝就有人認為臺積電和三星玩了數(shù)字游戲,它們的芯片制造工藝與之前的納米、微米技術命名規(guī)則發(fā)生了重大改變,Intel也拿出了數(shù)據(jù)指出臺積電和三星的10nm、7nm工藝分別對應于Intel的14nm、10nm工藝,在名字方面取巧,而并非遵從此前的芯片制造工藝命名規(guī)則,因此芯片制造工藝性能提升幅度遠無法達到預期。
工藝制程的進展面臨困難,促使芯片行業(yè)開展了芯片新技術的研發(fā),全球開始研發(fā)碳基芯片,碳基芯片可以做到更先進的工藝,同時碳基芯片的功耗比硅基芯片更低,碳基芯片的功耗只有硅基芯片的十分之一左右。
除了研發(fā)碳基芯片之外,全球還在研發(fā)量子芯片、光子芯片,或者將這兩項技術合為光量子芯片,其中美國的谷歌早在2019年測試量子計算而宣稱獲得“量子霸權”,然而卻遭到了科技巨頭IBM的質(zhì)疑,最終該項技術未獲得科學界承認。
中國也在推進碳基芯片、量子芯片、光子芯片的技術研發(fā),力求跟上全球的腳步。歐洲、美國和中國是全球三大經(jīng)濟體,在美國和中國都在展開芯片新技術研發(fā)的情況下,歐洲當然不甘落后,而荷蘭作為歐洲經(jīng)濟體之一自然也按照歐盟的布局展開芯片新技術的研發(fā)。
二、ASML可能被拋棄
上述說到的碳基芯片、量子芯片、光子芯片等先進的芯片技術離商用還很遠,暫時對于ASML的光刻機業(yè)務影響還比較小,不過當下正在推進的芯片制造技術變革卻已對ASML產(chǎn)生實實在在的影響。
首先是日本已經(jīng)商用的NIL技術,該技術完全舍棄了ASML的光刻機。日本研發(fā)無需ASML光刻機的芯片制造技術,則是因為EUV光刻機的成本太高了,一臺EUV光刻機的售價高達1.5億美元,而下一代更精準的EUV光刻機售價可望進一步提高到3億美元,昂貴的EUV光刻機讓日本企業(yè)難以接受,它們因此而在數(shù)年前就開始研發(fā)無需ASML光刻機的芯片制造技術。2020年成功研發(fā)出納米壓印微影(NIL)技術,并已應用于Kioxia公司的NAND flash芯片生產(chǎn)中。
其次是北方某國計劃以X射線進行光刻,它早就在研究無掩模X射線光刻機,此舉具有一定的可行性,因為它的波長比ASML所采用極紫外線還要短,X射線波長基于0.01nm至10nm之間,而EUV極紫外線波長長度為13.5nm,X射線光刻機無需光掩模就可以直接光刻,此舉可以大幅降低芯片制造成本,同時在精準度方面也更高。
再次是當前大量采用光刻機的臺積電、Intel、三星等正在推進的Chiplet技術,該技術旨在利用現(xiàn)有的芯片制造工藝,通過封裝技術的變革,以成熟工藝開發(fā)出性能與先進工藝相當?shù)男酒?,臺積電推出的3D WOW技術為英國公司生產(chǎn)的芯片就以7nm工藝輔以3D WOW技術大幅提升性能,性能提升幅度達到四成,超過5nm工藝的性能提升幅度,而且成本更低。
中國則延續(xù)了當下的芯片制造技術方向,據(jù)悉中芯國際即將以DUV光刻機生產(chǎn)7nm工藝,這個技術其實已由臺積電實現(xiàn),此前臺積電的第一代7nm工藝就是以DUV光刻機生產(chǎn)的,后來再升級至7nmEUV,7nm工藝將足以滿足中國多數(shù)芯片的需求。同時華為研發(fā)的芯片堆疊技術,也可歸類為Chiplet技術,與7nm工藝相結(jié)合可望達到5nm工藝的性能。
北方某國和日本推進的芯片制造技術已完全拋棄了ASML的光刻機,臺積電、Intel等和中國大陸芯片行業(yè)推進的技術則無需再大舉采購ASML先進的EUV光刻機,這都將對ASML的業(yè)績造成重大打擊,而面向未來的碳基芯片、光子芯片、量子芯片等更是完全拋棄了光刻機,可以說ASML的好日子已到了結(jié)束的時候。