据知情人士透露,中国最大的晶圆代工厂中芯国际已经订购了一台 EUV 设备,在中美两国贸易紧张的情况下,此举旨在缩小与市场领先者的技术差距,确保关键设备的供应。EUV 是当前半导体产业中最先进也最昂贵的芯片制造设备。


中芯国际的首台 EUV 设备购自荷兰半导体设备制造商 ASML,价值 1.2 亿美元。尽管中芯目前在制造工艺上仍落后于台积电等市场领导者两到三代,此举仍突显了该公司帮助提升中国本土半导体制造技术的雄心壮志,也保证了在最先进的光刻设备方面的供应。目前包括英特尔、三星、台积电等巨头都在购买该设备,以确保在此后的先进工艺中能制造性能更强大、设计更领先的芯片。


目前,台积电、英特尔、三星等公司都订购了 ASML 的 EUV 设备。据供应链消息人士透露,台积电今年已预订了多达 10 台该设备,三星预订了大约 6 台,英特尔在今年则预计需要 3 台,全球第二大代工厂格芯也预订了一台。ASML 在 4 月中旬的财报中表示,计划在今年内出货 20 台 EUV 设备,但没有指明采购者详情。


知情人士透露,中芯国际是在 4 月份美国宣布对中兴制裁的第二天下的订单。他表示,中芯国际购买该价格不菲的设备获得了来自政府背景基金的部分资助,这台 EUV 设备成本与中芯去年的净利润 1.264 亿美元大致相当。消息显示,中芯预定的 EUV 预计在 2019 年初交付。


长期以来,中国进口前沿芯片制造设备一直受到限制。业内皆知的瓦森纳协定是一种建立在自愿基础上的集团性出口控制机制,涵盖出口可能具有军事用途的技术,这些限制是合理的, 但是公司可以免除这些限制。ASML 的一位发言人对日经记者表示,公司对待包括中国在内的全球客户都是一视同仁的,根据瓦森纳协议向中国客户出售 EUV 设备没有限制。但是他拒绝对中芯国际、台积电、三星等公司的订单作出评论。中芯国际也未立即回应日经的置评请求。


一位接近中芯的业内人士对记者表示,1.2 亿美元的价格和 2019 年的交付时间可能不太准确,但是下了订单是确实的。他表示,如果真的是 1.2 亿美元的话,台积电、三星拿到设备的价格可能都不会比这个更低了。也就是说,这个价格已经算是很便宜了。


虽然目前中芯国际 14nm 取得飞速进展,但是进一步迈进 7nm 还有较大距离。上述业内人士表示,中芯国际对未来先进工艺做储备是意料之中的,也证明该公司对未来发展的路径非常清晰。他指出,EUV 这种新型的光刻设备还未经过大规模量产的检验,而且成本极高,因此 ASML 对设备更新换代的周期相对会较长。此时中芯国际若能成功购买到 EUV 设备,也能争取到更多的学习时间。而且取得设备只是硬件前提,后面还有一系列制造工艺流程、良率等软性条件,以及在设计上是否有芯片设计企业合作等方面都会面临更大挑战。


半导体行业专家莫大康对记者表示,中芯有钱提前布局 7nm 是件好事,由于 EUV 光刻与之前的 193nm 不同,从原理到配套是个产业链,包括如 EUV 光刻胶、掩膜、pellicle、检测设备等。目前该设备实用性方面还有一些问题,例如光源连 250 瓦都还稳定不了,所以需要做许多配套工作。对于中芯来说,要从人员培训开始,正好是个学习机会,等中芯能做 7nm 可能至少 5 年以上,还赶得上。他强调,1.2 亿美元,加上配套是个大投资,是为研发作好准备。在没有拿到货之前,尚不能说 ok,因为设备的出口许可证,不是 ASML 说了算,还要听美国的。


全球领先芯片制造商竞抢 EUV
中国和美国目前正在就贸易问题谈判,美国总统特朗普在上周日晚间的推文中似乎透露出关于此前对中兴禁售的决定发生了 180 度的转变。目前刘鹤副总理一行于 5 月 15 日至 19 日赴美访问,同美方经济团队继续就两国经贸问题进行磋商。


但即便特朗普扭转美国对中兴的禁令,在双方举行新一轮贸易谈判前释出善意,先前对中兴的严厉打击举措也已使中国明确地意识到,中国需要尽快推动自主芯片技术的发展,以减少对国外的过度依赖。
EUV 对于未来芯片技术的发展至关重要,并一直被视为摩尔定律的救星。1965 年提出的摩尔定律,随着工艺演进,晶体管尺寸缩微越来越困难,在近年来越来越多人担心它将走到尽头。该光刻设备采用波长为 13.5nm 的极紫外光源,相比于现在主流光刻机用的 193nm 光源,新的 EUV 光源能给硅片刻下更精细的沟道,从而能在芯片上集成更多的晶体管,继续延续摩尔定律。


领先的几家芯片制造商仍在努力安装和测试 EUV 设备,由于还没有成功生产这一先进工艺芯片(7nm 以下)的经验,仍有很多挑战需要克服。


拓璞产业研究院的分析师 Lin Jian-hung 指出,如果成功安装,EUV 扫描机可以帮助缩短芯片生产周期,并替代一些先进制程上非常复杂的工艺。但同时该设备也要求许多新材料的支撑,并且还需要通过许多测试。


目前,苹果 iPhone X 和 iPhone 8 系列的核心处理器采用了台积电的 10nm 工艺,今年新款 iPhone 的处理器预计将采用 7nm 工艺。工艺尺寸越小,开发越昂贵且难度越大,当然芯片性能也越强大。行业共识认为,更尖端的芯片制造工艺将小于 5nm,并且必须使用 EUV 才能实现。


中芯国际在制造工艺方面大约比台积电、三星和英特尔落后两到三代。三星是全球最大的内存芯片制造商,而英特尔在个人电脑和服务器微处理器领域占据主导地位。目前中芯国际仍在努力改进自己的 28nm 工艺,去年梁孟松加盟使其 14nm 工艺研发进程提速不少。三星和台积电则正在 7nm 领域展开竞争。


一位业内人士表示,中芯国际的努力表明,尽管费用高昂而且可能需要多年时间才能赶上行业领先者,它仍将在半导体技术方面继续投资,购买这样昂贵的设备并不能保证中芯国际芯片制造技术顺利取得进展,但至少表明了这一承诺。


在中芯国际刚发布的第一季度财报中,公司实现营收 8.31 亿美元,不含技术授权收入的销售额为 7.23 亿美元,毛利率为 26.5%,去年同期为 27.8%;净利润 2937.7 万美元,同比下降 57.9%。中芯联合首席执行官兼执行董事赵海军透露,公司今年将全年资本支出从 19 亿美元上调至 23 亿美元,用于先进制程的研发、设备开支以及扩充产能。


他预测未来几年中国芯片设计厂商数量将继续以每年 20%的速度增长,中芯作为本土的晶圆代工厂处于有利地位,能够抓住有潜力的市场,并通过加速公司制造工艺的发展来扩大可预期的市场空间。