你知道手机、电脑里的芯片是怎么制造出来的吗?其中有一个关键材料叫做"光刻胶",它就像芯片制造的"墨水",没有它,再好的芯片设计也无法变成现实。特别是用于7纳米及以下先进制程的EUV(极紫外)光刻胶,长期被日本企业垄断,成为许多**芯片产业的"心头之痛"。
当韩国东进世美肯公司宣布其EUV光刻胶通过三星电子认证并用于量产线时,这不仅是技术上的突破,更意味着全球半导体材料供应链格局正在悄然改变。从完全依赖进口到实现国产化,这条自主之路充满了挑战与机遇。
EUV光刻胶是半导体制造中的关键材料,主要用于7纳米及以下先进制程的光刻工艺。它的作用是在硅片上**"绘制"出微小的电路图案,这些图案的精细程度直接决定了芯片的性能和集成度。
技术门槛**是EUV光刻胶难以突破的首要原因。光刻胶产业有着**的行业壁垒,它对树脂和感光剂等原材料要求较高,并且制作技术壁垒高,在研发和量产上都需要企业的长期技术积累。此外,在产品送样前,光刻胶生产商还需要购置光刻机用于内部配方测试,根据验证结果调整配方,这需要巨大的资金投入。
全球市场高度集中也增加了后来者的难度。全球光刻胶市场高度集中,日本和美国企业把控着市场绝大部分市场份额。尤其是日本的JSR、TOK、信越化学、住友化学以及富士胶片四家企业便占据了超过全球80%左右的市场份额,且侧重中高端光刻胶布局,垄断地位稳固。
严格的认证壁垒不容忽视。光刻胶从研发成功到进入客户验证阶段,并被大规模使用,中间所需要的时间都是按照年为单位计算。芯片制造厂商对材料供应商的认证极其严格,因为一旦材料出现问题,可能导致整批晶圆报废,损失巨大。
东进世美肯的成功并非偶然,而是多方面因素共同作用的结果。
抓住历史机遇是关键因素。2019年日本对韩国实施半导体材料出口管制后,东进世美肯加快了EUV光刻胶的开发步伐。他们利用现有的氟化氩曝光机等自身的基础设施,以及比利时半导体研究所的IMEC EUV设备等,开始致力于实现EUV光刻胶韩国国产化开发。
与三星电子的紧密合作提供了重要支持。三星电子积极支持EUV测试环境,实现了现场可利用的质量高度化。东进世美肯在其位于京畿道的华城工厂开发了EUV光刻胶,并在三星电子的华城EUV生产线进行了测试,*终获得了资格。这种深度的产业链合作大大加速了研发进程。
持续的人才和技术投入是基础。2021年初,东进世美肯充实了EUV光刻胶领域的专业人才,加快了技术开发的步伐。据报道,东进世美肯*近通过了三星电子EUV光刻胶的信赖性测试(品质认证),表明其产品质量已经达到了量产要求。
循序渐进的产品开发策略也很重要。东进世美肯并非一开始就攻克EUV光刻胶,而是先掌握了KrF和ArF光刻胶技术,在此基础上向更先进的EUV光刻胶进军。这种循序渐进的方式降低了研发风险和技术难度。
EUV光刻胶的国产化进程面临多重挑战,需要系统的策略来应对。
原材料和设备的限制是首要挑战。光刻胶生产所需的高纯度树脂、光敏剂等原材料同样被少数企业垄断,而测试用的EUV光刻机价格昂贵且受到出口管制。解决之道在于加强与上游供应商的合作,同时推动原材料技术的自主研发。
技术积累和专利壁垒需要突破。光刻胶已经是一个相当成熟且固化的产业,先行者高筑专利壁垒,将后来者拒之门外。从EUV光刻胶专利申请量来看,前10位申请人中,有7名申请人来自日本,专利申请数量占比高达90%。这就需要后来者通过创新绕开专利限制,或通过授权谈判获得技术使用许可。
人才短缺是另一个瓶颈。光刻胶研发需要既懂化学材料又懂半导体工艺的复合型人才,这类人才在全球范围内都很稀缺。吸引**人才和加强本土人才培养双管齐下是必要的策略。
市场接受度需要时间培育。即使技术突破,芯片制造商对更换材料供应商也持谨慎态度,因为材料稳定性关系到大量晶圆的安全。这就需要材料企业通过长期小批量供货证明产品可靠性,逐步建立市场信任。
韩国EUV光刻胶国产化的成功经验对中国有重要借鉴意义。
政府支持与产业协同至关重要。韩国政府为芯片产业新设了3000亿韩元基金,三星电子和SK海力士两大芯片厂商承诺投入750亿韩元。这种***的大规模投入为产业发展提供了坚实基础。
产业链龙头企业带动作用明显。三星电子作为全球半导体巨头,主动支持本土材料企业发展,提供测试环境和认证机会,大大加速了东进世美肯的技术成熟进程。中国也需要华为、中芯**等龙头企业发挥类似作用。
循序渐进的技术路线更易成功。东进世美肯先攻克了KrF和ArF光刻胶,再向EUV光刻胶进军。中国光刻胶企业也可以采取类似策略,先在中端产品实现突破,再向高端领域进军。
**化合作与自主创新结合。东进世美肯利用了比利时半导体研究所IMEC的EUV设备进行研发,说明在强调自主可控的同时,不排斥**合作和技术交流。中国企业在加强自主研发的同时,也可以积极寻求**合作机会。
长期坚持的战略耐心不可或缺。东进世美肯从2019年开始加速EUV光刻胶研发,到2022年底才实现量产线应用,用了近四年时间。光刻胶研发需要长期投入和坚持,不能期望短期见效。
EUV光刻胶的国产化只是起点,新一代光刻胶技术的竞争已经拉开帷幕。
东进世美肯已开始开发基于无机(MOR)的极紫外(EUV)光刻胶(PR),这是下一代半导体超精细加工必不可少的材料。与此同时,日本的光刻胶大厂JSR也正在开发MOR PR,旨在成为****者。
High-NA EUV光刻胶成为新赛道。东进世美肯正在为下一代的极紫外光刻机,也就是高数值孔径的极紫外光刻机(high-NA EUV)研发光刻胶。阿斯麦高数值孔径的极紫外光刻机,数值孔径将由0.33增至0.55,用于2nm及以下的制程工艺。
材料体系创新加速推进。与有机(CAR)PR相比,MOR PR在光吸收方面是一种更优异的材料,因此有望用于超精细半导体的生产线。这种材料创新可能改变未来光刻胶市场的竞争格局。
全球产业链重构趋势明显。地缘政治因素正在加速半导体产业链的区域化重组,各国都在寻求关键材料的自主可控。这既带来了挑战,也为后来者提供了新的市场机遇。
个人观点:
EUV光刻胶的国产化突破告诉我们,在高科技领域,没有永远的垄断,只有不断的创新。日本企业能够通过长期技术积累形成垄断,韩国企业能够通过产业链协同实现突破,中国企业同样有机会通过适合自己的路径实现赶超。
关键是要找到平衡短期需求与长期战略的发展路径——既要面对现实,满足当前产业发展对中低端光刻胶的需求;又要着眼未来,积极布局新一代光刻胶技术的研发。同时,要避免闭门造车,在强调自主可控的同时,继续保持开放合作的态度,融入全球创新网络。
*重要的是,要尊重技术研发的客观规律,光刻胶这样的高技术材料需要长期投入和积累,不可能一蹴而就。需要政府、企业、科研机构形成合力,共同构建良好的产业生态和创新氛围。
Q:中国目前有哪些企业在研发EUV光刻胶?
A:中国目前有数家企业正在积极研发EUV光刻胶。上海新阳等公司已经涉足EUV光刻胶的早期研发阶段。此外,一些其他的国内半导体材料企业也在进行相关技术储备和前期研究,但整体上还处于相对早期的阶段。
Q:光刻胶的保质期真的只有6个月吗?这会不会给国产化带来额外困难?
A:是的,高端光刻胶的保质期通常很短,一般只有6个月左右甚至更短。这确实给国产化带来了额外的挑战,因为它要求生产企业必须有稳定的市场需求和**的物流配送体系,同时也要有**的生产计划和质量控制能力,以避免产品过期造成的损失。这也是为什么光刻胶产业具有较强地域性的原因之一。
**见解:
东进世美肯的成功不仅仅是技术上的突破,更体现了半导体产业竞争模式的深刻变化——从单个企业的竞争转向了整个产业生态系统的竞争。三星电子作为产业链龙头企业,主动扶持本土材料供应商,这种"以强带弱"的模式可能成为未来半导体产业竞争的新常态。
对中国而言,除了技术研发本身,更需要思考如何构建良好的产业生态,让芯片设计、制造、材料、设备等各个环节形成协同创新的共同体。华为、长江存储、中芯**等龙头企业应当发挥更积极的作用,通过开放需求、共享测试平台、联合研发等方式,带动国内材料企业共同成长。
同时,需要避免重复建设和低水平竞争。光刻胶市场总体规模有限,过多企业涌入可能导致资源分散,难以形成规模效应。**层面需要加强引导和协调,形成差异化分工,让每家企业都能找到自己的定位和优势领域。
*后,要保持开放创新的心态。即使实现了国产化,也不意味着要排斥**合作。相反,应该在核心技术上自主可控的同时,积极参与**标准制定、技术交流和人才培养,融入全球创新网络,这样才能真正实现从跟跑到并跑再到领跑的转变。
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