就在今年年初,佳能關閉了運營32年的珠海工廠。盡管,巔峰時期,這里曾一度占了佳能全球卡片數碼相機的一半產量。
到了下半年,不斷收縮中的佳能,卻大手一揮表示要投資500億日元(約25億人民幣),新建半導體設備工廠。以2021年數據來看,佳能光刻機均價約為:
7857萬。
更具體來說,去年總計銷售140臺光刻機的佳能,想要將其產能提高兩倍,同時,佳能還要研制一種名叫NIL的低成本高端設備,試圖在全球高端光刻機領域分一杯羹。
畢竟一臺最最基礎的EUV光刻機就要超過1億元,還是美刀。
故事似乎有些反常?
目前,全球半導體產業都處于周期底部,就連長期供不應求的臺積電,也準備于今年關閉4臺EUV光刻機,鼓勵員工多休息。對于擴產、購買光刻機的意愿更是一降再降。
那么問題來了,晶圓廠們都不愿擴產了,佳能為何在此時增加光刻機產能?
01
佳能擴產,意在中國
項莊舞劍,意在沛公;佳能擴產,意在中國。
這么說,原因主要有二:
第一,雖然全球產能過剩,但中國芯片仍在擴張,需要光刻機。
首先來看看中國芯片企業的數量。
企查查搜索芯片,一年內成立的企業有63017家;成立1-2年的企業有45511家;成立2-3年的有20678家。盡管中國芯片產業沒有按照摩爾定律發展,但是企業數量卻按照摩爾定律在穩步推進。企業多了,實力不一定成正比增加,但對光刻機的需求,一定會暴漲。
其次看看企業愿意付出的代價。
在2021年史無前例大缺芯中,一臺三十年前佳能的二手光刻機身價暴漲17倍,2014年售價不到10萬美元,卻足足被炒作賣到了170萬美元。盡管這臺光刻機僅適用于4至8英寸的晶圓,只能用于350nm的技術。
第二,中國光刻機產業的自主化還有一段距離。
目前,要生產7nm以下先進芯片制程,極紫外線光刻機(EUV)是必選項。但全球范圍內,僅阿斯麥一家具備EUV光刻機的生產能力。
那我們距離EUV的距離有多遠呢?
目前國內最先進的光刻機來自上海微電子,其最先進的光刻機是一款代號SSA600/20的DUV設備,只能用于90nm芯片的生產。而90nm,是臺積電兩千年前后就已經量產的芯片制程。
因此,擴產中的中國芯片事業,迫切需要補上光刻機的短板。
02
為什么是佳能?
全球范圍內,能做光刻機的企業不少,為什么是佳能?
最直接的原因是,佳能更容易繞過長臂管轄。
當前,全球的光刻機主要可以分為兩類,EUV與DUV。簡單來說,EUV主要用于7nm及更先進的制程,在這個市場中,來自荷蘭的阿斯麥一家獨大。而在14nm以及更成熟的制程中,則主要使用的是DUV設備,這一市場則由阿斯麥以及來自日本的佳能、尼康三分天下。
由于歷史的原因,在光刻機的生產中,阿斯麥采用全球分工,尤其是光刻機的核心零部件光源主要來自美國,因此會受到更多的美國長臂管轄,而日本企業更多采用垂直一體化的生產模式,相對來說受限較小。
一邊是山高皇帝遠的美國管轄,一邊是不斷增長的中國市場,孰輕孰重,佳能自然早有結論。
政治原因之外,于佳能而言,借助中國市場,實現光刻機產業的“彎道超車”,則是另一重它的隱秘“芯事”。
根據爆料,佳能計劃開發的該新一代設備很可能就是2021年成功研發的米壓印光刻(NIL)的升級版。
所謂NIL技術,是將三維結構的掩膜壓在晶圓的感光材料上,同時照射光線完成一次性轉印,被稱為是最有前景的光刻技術之一。
相比EUV,NIL主要有兩大優勢。
第一,NIL更省錢。眾所周知,EUV設備就是一臺吞金獸,光購買價款就超過了一臺波音客機,還有一年超一千萬度的耗電量。而NIL不僅設備投資僅有EUV的40%,耗電量更是僅有10%。
第二,技術更加獨立自主。傳統光刻機市場中,DUV自主并不罕見,但到了EUV階段,則需要來自美國的光源、德國的鏡片、英國的真空腔,舉全球之力完成。但是對NIL技術來說,主要技術以及零件來源是日本的佳能,鎧俠以及大日本印刷株式會社(DNP),并早在2017年就開始在日本三重縣四日市的鎧俠工廠內研發NIL量產。因此技術上并不受美國的長臂管轄。
當然,這些目前也僅僅只是佳能的官方宣傳,而且主要被用在存儲芯片的生產。
03
不可忽視的日本半導體實力
一直以來,對于中國芯片產業鏈的安全,我們常常將其與全面國產畫上等號。但必須承認的是,我們的芯片產業鏈安全,是分兩步走的:
第一步,左手去美化,右手全球化,減少美系設備、美系技術對我們的制約。
第二步,加快關于芯片設備、軟件等上游環節的研發,實現國產。
顯然,拉近與佳能在內的日本企業的距離,正是我們走第一步的重要一環。畢竟,日本企業在半導體產業上的實力不可小覷,全球半導體設備TOP20供應商中,有11家來自日本。
拆開各個環節來看,可以發現:
在光刻機領域,除了佳能之外,日本尼康同樣是DUV領域的代表性玩家,并在3D芯片堆疊的封裝光刻機等細分領域做到了全球領先。
再比如,除去光刻之外,一顆芯片的制造還需要許多其他環節的配合。半導體前7道工藝環節按照設備產線投資,可以分為“三大四小”七個環節,光刻、刻蝕、沉積這三大是重中之重。
三大之中,除了光刻機可以直接決定芯片的尺寸之外,刻蝕、沉積設備同樣也決定著芯片的制程良率。甚至在7nm芯片的DUV時代,刻蝕機的投入一度超過光刻機,成為采購占比最高的芯片設備。
而日本的東京電子,正是一個從刻蝕到沉積,再到涂布多個領域四面開花的全能選手。尤其在涂布設備環節,東京電子的市占率高達九成,幾近壟斷。體現在營收上,東京電子是2021年全球半導體設備廠商營收的TOP3,僅次于美國的應用材料和荷蘭的ASML。
設備之外,在芯片的上游材料方面,日本同樣打滿全場:譬如,在氟聚酰亞胺領域,日本企業的占比高達90%。但日本的材料實力,可不只一個小小的氟聚酰亞胺,在19種芯片生產必備材料中,日本在其中的14種都處于行業領先,乃至壟斷地位。
尾聲
關于中國的半導體產業,總會有一種觀點認為,我們成為了一座孤立無援的孤島。但果真如此嘛?
一個最近的小切口,可以幫助我們更好的了解事情的全貌。
政客不斷層層施壓的當下,在今年上海的第五屆進博會上,被美國點名的全球大型半導體及設備企業們踴躍參加:
阿斯麥表示,為了滿足在華業務的日益增長,阿斯麥中國團隊人數近年來穩定增加。
美籍的英特爾、超威半導體、高通、泛林、科磊等半導體巨頭也亮相其中,直言“可推進新一代半導體技術的突破”。
而最近被美國屢屢點名,不能對中國出口A100、H100等高性能芯片的英偉達,則干脆選擇“偷梁換柱”,推出了“中國特制版”先進計算芯片A800,既符合美國新的出口管制規定,同時也讓那些對A100、H100有需求的中國企業,找到了低配平替。
毫無疑問,在一場所有人都身不由己的芯片政治中,政客要的是權利,企業要的是盈利,即使千難萬險,他們仍會選擇用腳投票。