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棘手的光刻机,近期再次成为公众关注的焦点。
8 w& _( t: R2 R1 ] 3月14日,光刻机板块盘中探底回升。其中金力泰大涨超10%,晶瑞电材、宝通科技大涨8%,扬帆新材、强力新材、富创精密、安集科技等涨幅靠前。* [$ D0 D; T' I8 ]8 D) a
此次光刻机概念股集体上涨事出有因。报道称,消息面上,全球光刻机巨头ASML预计2023年在中国的销售额将保持在22亿欧元左右(约合人民币超162亿元),其正在加快拓展在中国的业务和销售。5 {6 [0 C! P: G; W0 F5 n1 ?9 k
而ASML急于拓展其在华业务,主要与近期荷兰推出的最新半导体制造设备出口管制有关。这导致ASML不能自由出货,尤其是占比较大的中国市场。" n# A! }- G' p; L: l3 Y/ H- |$ L
图源:ASML
1 b: V; o5 X' V4 @. ]5 x 管制范围扩大到DUV,国内企业和ASML都不好过
, m( }! ?& l' [+ i# s 当地时间3月8日,在跟美国政府达成协议1个多月后,荷兰政府以“国家安全”为由,宣布将对包括“最先进的”深紫外光刻机(DUV)在内的特定半导体制造设备实施新的出口管制。0 A3 Q1 H8 p. j
这意味着,荷兰方面已将光刻机出口管制的范围,由极紫外光刻机(EUV)扩大到了DUV。
/ j5 T$ S2 ~; ^: U0 D5 p 由于DUV仍占很大出货比重,荷兰光刻机巨头ASML很快发布声明,称该公司需要申请许可证,才能出口最先进的浸没式DUV光刻机。
! X1 l; O& d. D 目前主流光刻机主要有两种:EUV光刻机和DUV光刻机。3 P4 P8 S9 @( s* _9 o
前者为当下光刻机最高技术,主要用于7nm及以下先进芯片制造工艺,目前全球只有ASML一家可生产,2022年的出货量为40台,较2021年减少2台;后者可以制造7nm及以上制程的芯片,目前全球仅荷兰ASML和日本尼康两家可供货生产。其中,ASML占据绝对优势。
; K: }& m5 |# A% N- m7 G1 b' Y. L8 } 可以看出,ASML拥有极紫外(EUV)和浸没式深紫外(DUV)两种最先进的光刻技术,占据了全球市场份额的80%以上。
7 f: h" ?' c+ t( f! K# ]8 z) H, m# m7 C 其中,DUV光刻机将是ASML的业务重点。这主要是因为,此前,ASML的最大利润来源是EUV光刻机,三大主要客户分别是台积电、三星和Intel。# v6 u6 w0 [" P! C& |
但是,台积电因为先进工艺产能过剩而关闭了部分EUV光刻机,其在美国的5nm工厂也未大举采购EUV光刻机而是将台湾的部分EUV光刻机运往美国;三星受到先进工艺产能过剩的影响,转而发展成熟工艺,为了争取成熟工艺客户主动降低芯片代工价格一成争抢客户;2022年底,由于需求下滑,Intel传出让Intel 4工厂员工放长假的消息,所以Intel也不太可能大规模采购EUV光刻机。
1 J; ]: n- @2 X- c* j 图源:三星官网 ' @' I4 O7 `& O+ B
如此一来,ASML会将业务重心放在DUV上。这一点,从ASML的产能规划也能看出端倪。数据显示,ASML计划到2025年将DUV光刻机的产能提升至600台。此外,由于台积电、三星等芯片巨头把注意力集中在扩大5nm、3nm等先进制程工艺,不会采购DUV光刻机这类中低端设备,那么,对DUV光刻机需求依然旺盛的中国市场就成为了ASML的主要业务对象之一。
* ~) b7 R0 {: C 相关数据显示,中国大陆是ASML第三大市场,2021年出货量占ASML全球出货量总量的16%,2022年ASML对中国大陆的出货量下降到全球14%。如果继续下降,ASML在中国大陆的运营状况值得考量。% k+ f7 V+ ?9 [% f
更加值得注意的是,我国计划在2025年实现七成芯片自给率,如今国产芯片自给率才达到三成,芯片产能扩张规模庞大,对DUV光刻机需求极大,这是ASML急需抓住的机会。
# l* ]( n- |; P* ` C& k: o+ J 智能化趋势下,光刻机对汽车产业的影响今非昔比
# I( e2 ~* g4 p- F) g) N" R1 R 实际上,自2019年以来,ASML研发的最先进极紫外光(EUV)设备就已禁止销往中国。
8 n4 v/ C$ ~+ e. h4 _ 中国汽车芯片产业创新战略联盟的数据显示,2019年中国汽车芯片进口率超90%。但值得注意的是,彼时,我国汽车产业还处于新能源转型时期,多数汽车芯片只需要28nm制程就可以满足。
. E8 ~! ~- n j6 x6 J H* |1 V 然而时至今日,2023年是新能源汽车产业逐步转向智能化重点攻关,自2022年底,国内自动驾驶产业如雨后春笋般成长起来。激光雷达企业禾赛科技已赴美IPO;也有消息称自动驾驶企业文远知行已秘密在美国申请IPO。且甚至连此前被阴霾笼罩的国外自动驾驶企业也开始重新振作,比如Argo AI创始人创办了全新自动驾驶公司。 _* ~3 M5 g! F# K6 E5 G
图源:文远知行 9 ?1 l& i+ ~$ h/ ~3 Q4 G$ Y
换言之,随着汽车行业电动化与智能化的转型,辅助驾驶功能渗透率越来越高,这些功能的实现需借助于摄像头、雷达等新增的传感器数据。车用芯片的供应压力,只会在未来成倍增长。7 r( a- C$ z% J/ J6 X$ s: T9 }
有汽车行业专家表示,在未来高端智能电动车领域,单车芯片搭载量将数倍增加,达到3000片以上;汽车半导体占整车物料成本比重,将从2019年的4%提升至2025年的12%,并或将在2030年提升至20%。
3 j- B- X! B ]' F. u3 x 这不仅意味着电动智能化时代,车辆对于芯片的需求量升高,也侧面反映出车辆所需的芯片技术难度与成本快速攀升。
* |/ x! Z! v" B* V! L: H 从技术角度看,传统汽车半导体器件至少有40种以上,单车使用总量在500-600个,其中主要包含MCU、功率半导体(IGBT、MOSFET等)、传感器和各类模拟器件,自动驾驶汽车还会用到如ADAS辅助类芯片、CIS、AI处理器、激光雷达、毫米波雷达和MEMS等一系列产品。: B S- J4 _/ h/ T1 |
目前,市面上主流及高端电动车在40-45nm制程的芯片占比已经下降至45%,而45nm制程以上的芯片占比则仅为5%。40nm以下的成熟高阶制程芯片以及更先进的10nm、7nm制程芯片无疑是汽车行业新时代下的全新竞争领域,所以光刻机的先进制程芯片需求也会变得更加强烈。
: P+ f' ?! j. N' t0 G 也就是说,无论是EUV还是DUV,ASML被荷兰出口管制,对我国汽车芯片的影响将比以往更加严重。且有消息称,日本也会本月跟进美国新政。如今看来,我国光刻机产业孤立无援,只能依靠自己。
! `) f2 C4 }2 p" U) K, | 孤立无援,光刻机只是国产替代的缩影
" s2 `; O" u( R1 Y 生产光刻机很难,除了技术难度外,光刻机的生产复杂程度也超乎想象。据悉,随便一台光刻机内部的零部件就不少于10万个,而且这些零件还来自全球超5000家供应商。& m5 S. n7 c( P& u
眼下,我国光刻机产业主要向28nm及以下制造工艺攻关,并且已经取得相应进展。
( P" Z3 ~ I7 \& t, u 据悉,2022年,上海微电子过了28nm光刻机的技术检测和认证,并最快将于2023年向国内芯片制造企业交付28nm光刻机;中芯国际14nm已经基本可以量产,正在开展7nm和5nm的攻关;华为申请了“反射镜、光刻装置及控制方法”相关专利,在该光刻装置中,相干光源发出的光线经过旋转的反射镜反射后,再通过内置的照明系统分割为多个子光束并投射到掩膜版上,最后进行光刻环节。3 {% I" b6 M* i5 A
图源:华为 0 E6 w2 Q. ^1 v( H. ?
值得注意的是,彼时,日经亚洲评论相关报道,华为已经将这项技术分别授权给了梅赛德斯奔驰、宝马、奥迪以及保时捷等国际知名顶级汽车品牌,此现象足以说明华为正在积极寻求另外的技术转化,这也能够在未来成为华为新增收入来源之一。4 i8 W, V( j% W8 l; S
在产业链方面,也有不少相关厂商在EUV光刻机领域取得了阶段性突破:像清华攻克了光源技术壁垒,掌握了一种可以用于EUV光刻机的新光源、中科院也掌握了物镜系统技术等。 h( q( O$ l% i# m- X2 z
此外,由于我国芯片产业接连被限制,各国开始居安思危,开发替代EUV光刻机的技术,如NIL纳米压印;电子束光刻机(EBL);自组装(DSA)光刻等。
8 |+ C3 e4 w% B: V% y$ E! ^ 不可否认的事实是,在汽车产业快速变革下,整车制造能力的竞争注定将向着全新的产业链技术储备竞争转变。如此一来,光刻机只是国产替代的一个缩影,未来将会有更多产业在国内经历从0-1,甚至从1-10的发展历程。 |
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