半導體產業爭霸賽誰能勝出?關鍵仍在光學技術

作者 | 發布日期 2020 年 02 月 05 日 8:45 | 分類 光電科技 , 材料、設備 , 零組件 follow us in feedly


荷蘭政府近日根據瓦森納國際協議(Wassenaar Arrangement),禁止 ASML 公司向中國出口極紫外光刻機(Extreme Ultraviolet,EUV Lithography);中國駐荷蘭大使反嗆要以中荷關係為要脅,要求荷蘭政府取消禁令。光刻設備是半導體製程中最重要的設備,全球又僅有 ASML 能提供最高階的光刻設備,美國要求荷蘭政府禁止 ASML 向中國輸出這設備,可說是掐住中國半導體產業的咽喉。半導體產業爭霸賽的關鍵,無疑就是光刻設備需要仰賴的「光學技術」。

半導體朝 7 奈米以下邁進,需要更短的極紫外光

半導體製程中要將晶片上的電路更縮小化,就需要更短波長的雷射光源,以便在光刻製程中,用雷射光刻出間距更小的電路圖。光線的波長決定了焦點的尺寸(數值孔徑),也就決定了電路的線距。現今半導體製程往 7 奈米以下邁進,便需要 13.5 奈米極紫外(EUV)波長的光刻設備,用更短的波長製作更精細、密度更高的電路,從而構建更快、更節能的晶片。

荷蘭的 ASML 是世界上唯一一家可以提供 EUV 光刻設備的公司。台積電、三星、英特爾、中芯國際等半導體大廠全都需要 ASML 的 EUV 光刻設備才能步入更先進的奈米製程。EUV 光刻設備成為 ASML 傲視全球的獨門生意,一台光刻設備金額高達一億歐元(約新台幣 33 億元)。

根據 ASML 在 1 月 22 日所公布的 2019 年第四季財報顯示,該公司 2019 全年營收 118 億歐元(約新台幣 3,931 億元),全年淨利 26 億歐元(約新台幣 866 億元)。

「對於 ASML 而言,2019 年又是一個成長的年度,主要是因為 DUV 與 EUV 所生產之邏輯晶片的強勁需求。」ASML 總裁兼執行長 Peter Wennink 表示:「我們預計 2020 年業績將受益於 EUV 需求和安裝好的機台數,銷售與獲利都會有兩位數成長……受惠於智慧手機和 5G 的投資,預計邏輯晶片市場在 2020 年仍將保持強勁。記憶體市場方面,我們的客戶有看到市場復甦的跡象。」

ASML 能成為現今半導體設備的霸主,主要原因是 2016 年時 ASML 與和德國卡爾蔡司(ZEISS)旗下的蔡司半導體公司(Carl Zeiss SMT)的策略合作。當時 ASML 收購了 Carl Zeiss SMT 約四分之一的股權,以強化雙方在半導體微影技術的合作,其目標是發展下一代 EUV 光刻系統,並預計在 2018 年問世。

當時 ASML 在曝光機市場上並非沒有競爭者,還與日本 Canon、Nikon 維持三國鼎立的局面。ASML 有全球最頂尖的光學老牌公司的加持,在 4 年內逐漸拉大了與競爭者的差距。

圍堵可以阻止中國發展的決心?反思光學之重要性

這一次荷蘭政府禁止 ASML 向中國輸出 EUV 光刻機,讓中芯國際等中國半導體廠吃了悶虧,但是中國發展半導體的戰略中,從來沒有忽視過光刻機的重要性,比如在 2018 年底,中國科學院發表了「超分辨光刻裝備」專案成果,號稱能夠利用 365 奈米的波長進行 22 奈米的製程,並還可以透過多重曝光的手法,實現 10 奈米以下的製程,號稱可以打破壟斷局面。

整體來說,美國聯合西方世界,阻止關鍵零組件、高速電腦、關鍵設備與材料進入中國,以圍堵中國半導體等高科技的發展,成效的確立竿見影。但是科技產業的根本仍是在深耕技術所需的基礎科學,尤其是光學、材料等,中國強化發展自主技術、國產化的意圖,不容小覷。

(首圖來源:ASML)

延伸閱讀: