在芯片产业六十余年的发展历程中,摩尔定律始终是技术进步的刻度尺,这个定律的核心就是晶体管密度每18-24个月翻番。
如何保证摩尔定律的运行?其核心是光刻机,可以说光刻机正是镌刻这组数字的核心刻刀。
ASML不断推进的光刻机技术,保证了芯片不断的提高工艺,不断的缩小制程,让摩尔定律持续下去。
不过我们也发现当ASML的极紫外光刻机(EUV)将制程节点推向3nm以下时,整个行业突然发现,这把精密刻刀的刀锋正在逼近物理极限的崖壁。
光刻机:摩尔定律的执剑者EUV光刻机的诞生本身就是国际科技协作的产物。这项由美欧科研机构联合突破关键技术、最终由ASML实现工程化的设备,构成了现代半导体产业的基石。
从第一代数值孔径(NA)0.33的Low NA EUV,到正在向英特尔交付的第二代 NA 0.55 High NA EUV,光刻机精度每提升0.01,都意味着数十亿上百亿美元的研发投入和十年以上的技术积累。
High NA EUV虽能支撑2nm乃至1nm制程,但其技术实现已逼近光学原理的边界——当光波长压缩至13.5nm时,任何微小的光学畸变都将导致图案失真,这如同在原子尺度上进行精密雕刻。
技术天花板下的产业震荡ASML技术人员对第三代EUV光刻机,也就是Hyper NA EUV(NA= 0.77)的谨慎态度,他们甚至认为,在NA=0.55的High NA EUV后,可能无法推出更先进的光刻机了,因为现在已经是达到技术极限了。
而一旦光刻机精度提升遭遇物理定律的"红灯",芯片制程的迭代速度必然放缓,所谓的1nm、0.7nm等,最多就是玩一玩数字游戏了。
而这种停滞对美国半导体产业的影响尤为深远:过去二十年,美国企业通过主导EUV生态攫取了全球芯片市场60%以上的利润,一旦工艺迭代停滞,不仅设备厂商将面临订单萎缩,更可能让中国等追赶者获得缩小差距的窗口期。
中国突围与美国的战略困境技术停滞的阴影下,地缘政治博弈愈发激烈。中国目前以成熟芯片为主,因为获到不到EUV光刻机,难以向7nm以下进发。
但是,如果EUV无法前进,意味着先进工艺也无法再持续,而是要原地踏步了,那么中国就可以快速的追上来了,缩小与美国芯片的代差了,毕竟别人在等你了,你就肯定更容易追。
并且非常有可能,当EUV光刻机无法继续充当"技术阀门",全球芯片产业将进入真正的公平竞争阶段,这是美国从未遭遇过的挑战。
后摩尔时代的破局之路并且很大可能性,在EUV无法再进步的情况之下,行业会发生一种转向,比如从现在的主流硅基芯片,转向碳基芯片、光子芯片、量子芯片等等。
而这些新的赛道,大家都在同一起步线,美国并不领先,中国完全有可能改写游戏规则,改变整个行业格局。