全球9成被日本垄断!华为麒麟9000S芯片出现后,我国光刻胶“窘境”昭然若揭
时间2023-09-25
近日,华为公司发布了旗下新机型Mate60Pro,该手机搭载了全新的麒麟9000S芯片。这一芯片采用了最先进的ArFi光刻技术,带来了更出色的图像处理能力。然而,这也给国内光刻胶行业带来了一些挑战,因为与之匹配的ArF光刻胶在国内供应不足,导致国内光刻胶企业“焦头烂额”。
近年来,随着科技的飞速发展,芯片技术成为了一个国家科技实力的重要标志。在这个领域,华为麒麟9000S芯片的出现,让国人对国产芯片的未来充满了期待。众所周知,在目前的芯片制造工艺中,光刻工艺是必不可少的。而光刻工艺中,光刻机不能少,光刻胶也不能少。光刻胶的技术水平直接影响着芯片性能的好坏。
光刻胶是芯片制造过程中的关键材料之一,它通过光刻工艺将芯片的设计图转移到硅晶圆上,从而实现芯片的制造。在这个环节中,光刻胶的质量和性能直接影响着芯片的集成度、性能和功耗。目前,全球高端光刻胶市场主要被日本和美国企业所垄断,国产光刻胶在技术和市场上都面临巨大的挑战。过去,由于国产光刻胶技术水平较低,国内芯片制造企业不得不依赖进口光刻胶。然而,在当前国际政治经济环境下,国产芯片制造业面临着前所未有的压力。为了保障国家信息安全和科技自主,国产光刻胶的研发和应用已经迫在眉睫。

光刻胶还有另外一个名字,叫做抗光致抗蚀剂,是指通过紫外光、离子束等物使另一个物品之中的耐腐蚀度增加。这就像是准备在一面墙壁上绘制一条横幅,你事先报纸上裁剪好相应的字样后,粘贴在墙壁上,最后用涂料将标语刷在墙上,就算大功告成,而光刻胶就相当于其中刷的那层白色底漆。
好比你拿手中的手机,不停地播放着某个视频,或者弹出各种消息时,其背后都是一块又一块的芯片在高速运转。
别看光刻胶这一块市场很小,但在整个芯片产业链上,都有着举足轻重的地位。一种好的感光抗蚀剂能够改善感光抗蚀剂的精确度,就像一种好的颜料能够使一幅画更加真实。
三星集团的CEO就曾表示:“如果光刻机缺少了光刻胶,那么光刻机就是一堆废铁。”
光刻胶作为一种高粘性、高灵敏度的胶体液,在芯片加工工艺中发挥着非常重要的作用,它能有效地保护芯片内部电路,降低裸露电路受到的外界侵蚀。可想而知光刻胶制造过程的要求有多高,哪怕是存在一丝杂质,都可能造成成品质量下降。所以制备时,必须要在黄光区1000级无尘室内进行,那里的环境比起手术室还要干净,空气中的微粒含量也要低出上千倍。
工作人员在制备时,每时每刻都要穿着全套的防护服,进出都要用真空泵抽走灰尘,结晶车间的墙壁、地板和天花板都要进行抛光处理,以避免灰尘附着,保证了光刻胶不受紫外线和灰尘的影响。

光刻胶的原材料在制备时,还要保证恒温恒湿,否则很可能会出现剥落和凝固的情况。
在混合的时候,需要用氮气搅拌,防止氧化,就像做蛋糕一样,需要将空气隔绝,使面糊顺滑,然后再经过多层的超细筛,将里面的微粒、杂质剔除,这一系列的混合步骤,都需要一丝不苟。

除此之外,还要保证光刻胶的质量,从原材料的纯度、粘稠度,再到产品的均匀性,都要经过层层检验,否则哪怕是一丁点的误差,都可能导致产品的失败。
光刻胶在经过检测之后,还要放入专用的容器,以确保其在储存和运输过程中不被污染,所以,高标准的清洁生产对于确保其质量至关重要。
二、国产光刻胶发展困境
中国作为全球最大的电子产品进出口国,占据了光刻胶最大的市场份额,我国也有企业宣传早就实现了光刻胶的量产。
既然我国有能力制造光刻胶,为何还要进口日本的呢?
由于极高的行业壁垒,全球半导体光刻胶供应市场高度集中在日本,核心技术掌握在少数国际大厂手中,我国光刻胶无论是技术水平还是市场份额均落后于世界先进厂商。
即便是我国光刻胶产品在全球中低端市场占有一席之地,但事实上我国的高端光刻胶基本上还得进口。
另外,光刻胶还是一种消耗性商品,每天都要消耗大量光刻胶,而且这种材料的寿命还很短,最多也就能用一年左右,所以想要囤货来解决燃眉之急几乎是不可能的事情。
日本企业在全世界的光刻胶领域都占据着绝对的垄断地位,尤其是10nm及以下的制程,更是被日本企业所垄断。
日本合成橡胶公司、东京应化公司、美国陶氏公司、住友化学公司、富士公司等,都是光刻胶行业中,为数不多的技术领先的几家公司。
经过多年不断的研究与开发,累积出了相当高的技术壁垒,使得日本公司能继续保持光刻行业的领导地位。
要知道,别看光刻胶只是一种胶水液体,但它的作用却是决定一颗芯片能否成功与否的关键,如果光刻胶断供,那么我国的半导体产业将会在很大程度上受到限制。我国半导体国产光刻胶的发展速度远远慢于其他产业,主要是受限于以下几点:
1. 光刻胶的验证周期长:因为光刻胶的批量化测试,会让工厂在生产线上消耗大量的时间,所以在产能受限的情况下,测试的时间会更长。这个测试,涉及到了一系列的技术,包括了光刻、掩膜、半导体制作等等,成本很高。

2. 原材料成膜树脂技术受限:由于树脂的合成非常困难,因此一般的光阻型材料都是在完成了合成之后才会进行专利申请,而在此之前,在这方面的专利几乎全部被日本企业所垄断。
3. 材料替代的挑战:所有性能必须与晶圆产线上的Baseline一致,不能比其差,但在某些领域也不能比 Baseline 好。

比如7nm工艺的EUV光刻胶,到现在为止,我们还没有实现批量生产,很大程度上,就是因为光刻胶需要提纯原料,去除杂质,特别需要搅拌,还有进口的高端溶剂,这些都是我们现在最缺的。
由此可见,国外企业长期垄断高端光刻胶,已对有可能会出现,对于我国芯片制造产生“卡脖子”的风险。
三、中日光刻胶竞争之路
日本虽然土地贫瘠人口也少,但是它的经济总量已经与中国相当,而且它的发展对高技术的依赖性非常强,而其中主要原因,就是来源于美国的帮助。
美国一直以来都是创新领域的领头羊,但这个纪录却在2014年被日本所超越,在新技术领域这方面,美国和日本占据了全球超过六成的市场份额。
日本的科技技术在多个领域都比中国领先很多,比如半导体、能源等,我国也清楚地认清了和日本之间的差距,这么多年来一直埋头苦干。
国内很多企业也不断从日本知名企业花高薪聘请行业技术专家,以此和他们共同研究科技发展进程,但是基本上都会遭到拒绝。
日本人本来就很少有跳槽的,也几乎没有裁员这一说,我国积极的寻求日本方面的合作,却接二连三的碰壁。

2019年,日本与韩国发生激烈冲突后,日本就宣布向韩国限制出口三种最重要的半导体材料,EUV光刻胶就是其中之一,韩国无奈之下,只能退而求其次,开始自主研发。
在韩国企业的协助下,自主研发出了EUV光刻胶,让三星企业在高端光刻技术上打破了日本企业的垄断,占据了绝对的上风,韩国的半导体产业今后也不用再受制于日本。

随着全球“缺芯潮”、日本信越化学断供等事件的不断发生,我国晶圆厂商也开始意识到保障半导体制造供应链安全、实现自主可控的重要性。
近年来,在国家一系列扶持政策的推动下,中国公司纷纷投入到光刻胶的研发中,使得中国的研发水平不断提高,并且在工艺和配方上积累了大量的经验,使得中国的光刻胶行业得到了迅速的发展。
中国国内公司经过十多年的发展,已在除EUV以外的光刻胶方面有了较大突破,并获得了一些成功,主要有彤程新材、上海新阳、徐州博康、晶瑞等。
就光刻胶而言,中国企业正从低端向高端迈进,特别是在对光刻技术要求极高的智能手机领域,目前中国企业所生产的产品主要应用于印刷电路板等行业。
业界预计,由于国产光致抗蚀剂的开发,今后五年,其在国内的市场占有率将上升至20%左右。
南大光电公司在2020年底时就成功研发出第一种ArF光刻胶,并获得客户好评,实现了一次重要突破。
此外,苏州瑞红、北京科华、容达、上海新阳等在K,A型胶粘剂上取得了一些成果,基本达到了国际市场的需求,虽然我国在高端 EUV光刻胶上还处于空白状态。
四、中国光刻胶必将突破
麒麟9000S芯片采用的是ArFi光刻胶,这种光刻胶适用于45nm-7nm的工艺制程,这对于国产光刻胶行业来说是一个重要的突破。目前,国内的光刻胶生产水平还相对落后,无法满足高端芯片制造的需求。而麒麟9000S芯片的推出,将带动国内光刻胶行业的发展,提高其生产水平和产品质量。麒麟9000S芯片的推出,将带动国内光刻胶行业的发展,提高其生产水平和产品质量。
其次,麒麟9000S芯片的制造需要采用高精度的设备和材料,以及先进的工艺和流程管理能力,这对于国内的光刻胶生产企业来说也是一个机遇。国内企业可以通过引进国外先进技术,通过消化吸收再创新的方式,逐步提高国产光刻胶的质量和性能,满足高端芯片制造的需求。
最后,麒麟9000S芯片的推出也为国内光刻胶行业带来了挑战。为了满足芯片制造的高精度和高分辨率要求,国内企业需要加大研发和投入力度,提高光刻胶的技术水平和生产能力。同时,也需要加强与国外企业的合作和交流,引进先进技术和经验,推动国内光刻胶产业的发展。
总之,麒麟9000S芯片的出现对国内光刻胶产业产生了深远的影响。国内企业需要积极应对挑战,加大研发和投入力度,提高产品质量和性能,以满足高端芯片制造的需求,推动国内光刻胶产业的发展。未来,随着中国光刻胶企业研发经费的持续投入,中国企业的技术力量将会进一步增强,有望打破国外企业在这一方面的垄断,这将是中国企业发展的新机遇。