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鑽石光刻機：誰有資格製造2nm晶元？(圖)

發表：2022-04-01 09:30

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【看中國2022年4月1日訊】自新冠疫情開始之後，全球就陷入缺芯的窘境，包括手機、平板、汽車、電子手錶，市場需求一直非常強勁，但就是缺「芯」眼兒。如今的晶元就跟鑽石一樣，是電子產業鏈的硬通貨，總之，存錢不如屯點兒晶元。基於這些背景，台積電、三星、英特爾等具備晶元製造能力的大廠，賺得盆滿缽滿，訂單已然安排到2025年。這些企業的公眾形象，也好像掛著一輪巨大的彩虹光圈，光芒萬丈。但熟悉晶元產業鏈的人都知道，當台積電、三星面對自己的供應商時，也常常只能一臉諂媚地「求出貨」，包括一些99.9999%純度矽片、薄膜絕緣材料和EDA軟體，這些都是比鑽石還難搞到的東西。這也是為什麼日韓貿易剛剛開戰，三星的晶元生產線就立即癱瘓，畢竟，日本是真「有料」。

除了材料之外，更重要的晶元生產要素應該是「光刻機」，事實上，每一次晶元製程升級，從14nm到7nm，再到5nm、3nm都勢必伴隨著光刻機的升級。如今各大廠商紛紛布局2nm晶元製程，同樣需要超新款的EUV光刻機。毫無疑問，這是個稀罕貨，依舊需要台積電、三星、英特爾們拉下身段哄搶。

EUV光刻機，大概是物以稀為貴

在5nm晶元生產線上，EUV光刻機是非常重要的生產設備，也是整個製造過程的脊樑。目前，EUV光刻機製造商僅有一家，就是荷蘭的ASML。本來如此底層的供應商，總是不屑於曝光在大眾視野中的，畢竟，ASML的運營邏輯早就超越了常規的企業經營範疇，就好像原子內部的夸克運動不會遵循經典的牛頓力學一樣。按照正常商業邏輯，利潤率達到35%的生意就屬於暴利，即便是在中國房地產非常瘋狂的幾年，利潤率也僅此而已。況且，還有很多企業根本無法消化30%以上的利潤，而一些低端的製造業，利潤率更是低得可憐，比如iPhone組裝的代工利潤僅有2%，大家只能賺到辛苦錢。

全球唯一製造EUV光刻機的廠商——荷蘭ASML公司（圖片來源：EMMANUEL DUNAND/AFP via Getty Images）

相比之下，ASML的利率潤就很是超綱。去年，他們全年營收達到186億歐元，EUV光刻機淨利潤59億歐元，毛利率高達52.7%。而且，隨著AMSL走向臺前，各路資本紛紛湧入，試圖要再推高光刻機售價，利潤率水漲船高。

魯迅說：大概是物以稀為貴吧。電子產業鏈就是這樣，利潤率比較低的訂單，到處都是競爭者，商務人士、談判策略、有關部門還經常過來找茬，事實上，他們搞的就是「賺辛苦錢的企業」。面對AMSL，大家卻束手無策，52.7%的利潤率已然誇張，但依舊有上漲的趨勢，這都來自於其獨門技術。據說，一臺EUV光刻機有100000+個零件，軟排線總長兩公里，運輸需要40個貨運集裝箱，總價值1.4億美元。單就這一缸子的硬體，就已經令人眼花繚亂，製作難度不亞於宇宙飛船。此外，任何一臺EUV光刻機都要配備2000人的調試團隊，而從粗調到精調，再到完成光刻，大概需要3年的時間，比起生一個孩子還要費勁3.6倍。正因如此，ASML產能相當有限，全年僅有40臺。但正是這40臺光刻機，支撐起全球龐大的產業鏈。平心而論，ASML現在是出於人道主義，沒有把利潤率提高到200%，但光刻機的稀有程度，有資格要這個價錢。

高NA光刻機，2nm時代的金剛鑽

全球陷入缺芯的窘境，ASML不得不考慮提高產能，目標是把EUV光刻機的產能提高到60臺，而更大的布局在於：新款光刻機，也就是高NA光刻機，有望揭開2nm晶元時代的序幕。要知道，5nm晶元製程覆蓋率尚小，現在2nm製程規劃就已經被提出，可見升級晶元製程是一件非常漫長的事情。相比於EUV光刻機，高NA光刻機具有更高的解析度，晶元密度可以藉此提高2.9倍，更關鍵的是，新設備可以減少晶元製程的工站數量。要知道，一般的晶元生產步驟基本上是1000起步，如果想要保持90%的良率，需要單工站的光刻良率達到99.999%，這對於製造人員來說，是一種精神上的折磨。

目前，高NA光刻機樣機仍在開發中，預計2023年完成試產報告，標準流程可供上遊客戶學習適應，並基於相關特性來調整自家布局。而對於台積電、三星等晶元巨頭來說，如何搶到高NA光刻機已成為頭等大事。

現在，晶元製造已經被寡頭把持，包括台積電、三星、英特爾、SK海力士、美光等等，都是有頭有臉、不差錢的主兒。毫無疑問，高NA、高解析度、更複雜的線路意味著更高的售價，專家預測高NA光刻機單臺報價應該在3億美元左右，是現有EUV設備的兩倍之多。為了能搶佔先機，台積電宣布其新一年的資本支出將達到400億美元，目標拿下一半數量的新款光刻機，正如他們現在霸佔著全球50%的EUV光刻機；而三星也不甘示弱，推出3年投資2000億美元計畫，他們的目標更加具體：希望能先得到一臺樣品，以調整自己2nm製程的工藝設計。至於說，英特爾、SK海力士和美光等等，自然也要捨得一身剮。

但是想要購買高NA光刻機這種金剛鑽般的設備，有錢只是基礎前提，更要看公司的發展前景。台積電、三星沉浸在蘋果產業鏈中，春風得意，他們甚至擁有一些ASML的股份，英特爾則因無法滿足蘋果的要求，而遭到庫克放棄，自己也因財務問題而收緊投資。此外，ASML雖然是荷蘭企業，但有很大股份都掌握在美國手中。可見，搶到光刻機真是一件特複雜的事情。

責任編輯:宇真

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