雁默專欄》笑大陸光刻機落後?但臺灣有嗎?

光刻機類型。(圖片來源:梓豪談芯)

大陸光刻機實現飛躍性突破了嗎?若有人想這樣下標,請先定義「飛躍性」。如果這是指大陸有能力生產先進製程晶片所需的光刻機,那就沒有「飛躍」,然而,公允地說,當前的進展確實是「重大突破」無誤。

本文就定義何謂「重大突破」。

晶片行業在近年備受普羅大衆關注,是從美國技術圍堵中國大陸纔開始的,此一領域內容複雜,大陸民衆對技術端追根究底的意願又十分強烈,因此關注焦點往往集中於一般人難以簡單理解的參數上,許多人(包含時評人)爲了趕熱度,不免在技術端上被錯誤引導,最終以訛傳訛。

最近大陸工信部公告並推廣氟化氬光刻機,由於公佈參數中有一相「套刻<=8nm」,被關心光刻機技術的大陸網民誤認爲技術已突破8nm製程,連外媒也搞不清楚狀況加以渲染,於是興奮感迅速傳播,大有舉國歡騰之勢,致使陸媒不得不推出詳細解釋的文章,以正視聽。

其實,我覺得大陸傳媒給出的大部分解釋,也是流於複雜,已經超過科普範圍,所以我想給臺灣讀者比較「科普」的簡潔說明。

簡單說,目前大陸官方推廣的是可實現55至65奈米的本土DUV光刻機,遠不是8奈米。此其一。工信部推廣的是兩種DUV光刻機,氟化氬光刻機(Arf)以及氟化氪光刻機(Krf),前者可粗略理解爲65奈米,後者則是110奈米。

光刻機從低階到高階總共三大光源類型,依序爲UV,DUV,EUV。而這三大類中,UV又分成g-line與i-line,DUV則分成 KrF、ArF(dry)、ArFi 。最先進的EUV也有三種規格,由於與本文較無關,就不細說。

工信部這次推廣的是ArF(dry)以及KrF。在DUV這個領域,大陸還需突破到ArFi,其「可實現製程」可理解爲45nm - 7nm。

技術科普到這裡就可以了,講太多對大衆而言缺乏意義,也會侵蝕傳播效力。

瞭解了設備先進程度,我們還需瞭解大陸官方所謂「推廣」的意義。官方「推廣」意味着此一技術已經可以量產,並可在國際接受市場考驗。此外,這並不代表大陸沒有突破到ArFi技術,只是還沒到推廣階段。

從技術的眼光看,這是從零到一的進展,也就是最難的一關被突破了,此後的發展就是「升級」階段,理論上會比「無中生有」快速得多。

因此之故,有些不入流的臺媒嘲笑大陸光刻機還落後ASML15年,我也笑了,但笑的是臺灣本土光刻機連一臺都沒有,卻要笑人家有本土技術能力的。

真正該質疑的是,爲何臺積電沒投資於光刻機研發。這答案其實我也有,即在國際分工時代,臺灣不需要自己研發本土光刻機設備。只是,現在臺積電被美國卡脖子了,爲何還不投資於光刻機的從零到一?

接下來的說明纔是本文重點——市場。

根據2022年數據,光刻機由三家公司壟斷:ASML(市佔82.1%),佳能(市佔10.2%),尼康(市佔7.7%)。

佳能的產品線主要是i-line與KrF,針對中低端市場,可實現製程爲90奈米。尼康的產品線是i-line,KrF,ArF,ArFi,也是針對中低端市場,但有企圖挑戰中高階市場,其ArFi 可實現製程爲38奈米。ASML則生產全系列光刻機。

需要強調的是,光刻機市場目前仍以中低端爲主,也就是UV與DUV爲大宗,EUV銷量其實不多,這與先進製程晶片佔整體市佔僅約3成相匹配。

僅從ASML 2022年銷售來看,總銷量449臺,ArFi、ArF、KrF銷售量分別爲125臺、32臺、184臺。換言之,大陸光刻機對ASML市佔的威脅是ArF與KrF,以2022年數據看,大陸這兩種DUV可威脅ASML全球近半(48%)的市佔。當然,尼康與佳能就更別提了。

尼康光刻機的等級比佳能高,但2022年銷量是45臺,專攻中低階光刻機的佳能卻是187臺,這麼看就知道光刻機的市場主力確然是中低階,而大陸當前推廣的光刻機,白話說,就是最好賣的那一種。

再者,中國大陸與臺灣是光刻機的主要買家(大陸買了50%的ASML設備),若只看這兩個市場,ASML將可能因大陸光刻機國產化而少掉20%銷售額,甚至更多,因爲大陸也可以推出政策,要求在大陸的臺廠使用本土光刻機。

從ArF再升級至ArFi,自然不會比從零到1還要花更長的時間,而在此期間,大陸光刻機已可佈局全球,用銷量與利潤來吸引投資,精進研發能力,攻堅EUV。

這意味着什麼呢?直觀來說,這意味着中國大陸的成熟製程晶片製造成本將更低,全球市佔將更大,並將臺韓與美歐圍困在先進製程裡。

因此,看技術的人會說,大陸還落後ASML 15年,但看市場的人會說,10年以內,ASML起碼會少掉50%以上的市佔。因爲晶片產業是如此重要,想發展的國家並不止西方,而現在供應鏈的選項更多了。那麼,ASML現在反對「技術圍中」,未來就不一定了。

因此之故,稱大陸光刻機發展已出現重大突破,毫不爲過。

從最近英特爾的慘況可見,攻堅先進製程的風險有多大,任何廠商若盯着先進製程不放,而忽略了成熟製程「打底」的重要性,都有可能遭前後夾擊,在銷量與技術上雙雙落空。

如果先進製程晶片相關產品是「王冠上的明珠」,成熟製程晶片相關產品就是「王冠」,當前大陸工信部推廣的本土ArF與KrF,就是王冠,可不是什麼過氣的工業製品。

這就能解釋,爲何ASML頻頻放話批評美國技術圍堵中國,從第一品牌的角度看,美國完全是在「資敵」,刺激中國自主的同時,還讓中方有光明正大的理由,政策性要求本土晶片廠購買本土光刻機,甚至藉此推廣到其他企圖發展晶片業的友岸國家。

面向普羅大衆,若要相對客觀地闡述半導體產業發展,只講技術不講市場的報導或評論,就算是業內人士也純屬外行,談產業要先以生意眼光看,然後纔去看技術,因爲技術靠研發,而研發靠營收。政府補貼不可能永遠持續。

想減緩中國大陸的自主速度,唯有回到國際分工的軌道,但看樣子是回不去了,就算美國放棄技術圍堵,中國也不可能再冒着被卡脖子的風險而放棄自主之路。從這個角度看,中國的崛起,真該感謝美國。(作者爲專欄作家)

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