荷蘭ASML那幾臺EUV光刻機傳成了神話,可要是沒了日本這瓶膠水,ASML那幾億美金的機器就是一堆廢鐵。
臺積電九州工廠那邊傳出消息,3納米芯片要大量出貨。他們為啥非得往日本跑?除了地緣政治那點事,最關鍵的圖的就是離材料近。
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光刻膠這玩意兒,看著像膠水,其實是化工領域的頂尖貨。拿芯片制造來說,得把這膠涂在晶圓上,光一照,電路圖就“印”上去了。
這好比在米粒上雕花,刀是光,但這米粒上的涂層,就是光刻膠。
日本在這塊兒有多狠?在全球高端EUV光刻膠市場上,日本企業拿走了超過90%的份額!像信越化學、JSR、東京應化這幾家巨頭,簡直就是坐在門口收過路費。
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沒日本光刻膠,ASML真就成廢鐵?
要搞明白日本光刻膠的分量,首先得弄清楚這玩意兒到底是干啥的。很多人一聽“光刻膠”這名字,就覺得它跟咱們平時用的膠水沒啥區別,無非就是粘性大一點、質量好一點。可實際上,這東西看似不起眼,卻是芯片制造中不可或缺的核心材料,屬于化工領域的頂尖難題,難度一點不比光刻機低。
咱們用通俗的話來講,芯片的核心就是晶圓上密密麻麻的電路圖,這些電路圖細到什么程度?比頭發絲的萬分之一還要細,要把這么精細的圖案“印”在晶圓上,靠的就是光刻膠。
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具體來說,就是先把光刻膠均勻地涂在晶圓表面,然后用光刻機發出的極紫外光(EUV)照射,光刻膠會根據光照發生化學反應,從而把電路圖的圖案“刻”在晶圓上,后續再經過蝕刻、沉積等一系列復雜步驟,最終做出咱們手機、電腦里用的芯片。
這就好比咱們在一粒米上雕刻清明上河圖,光刻機是雕刻用的小刀,鋒利又精準,而光刻膠就是米表面的那層“底膜”,沒有這層底膜,小刀再鋒利,也刻不出清晰的圖案,反而會把米粒刻碎、刻壞。而日本,就是全球最會做這種“高端底膜”的國家,沒有之一。
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這些年,荷蘭ASML的EUV光刻機被無數人奉為“芯片制造的天花板”,覺得只要能買到這臺機器,就能搞定高端芯片。可很少有人知道,ASML的光刻機再厲害,也離不開日本的光刻膠。因為EUV光刻機的光刻波長只有13.5納米,對光刻膠的純度、分辨率、感光速度要求極高,差一點點雜質,就會導致整個芯片報廢,而目前全球范圍內,能生產出符合要求的EUV光刻膠的,只有日本的幾家企業。
說白了,ASML和日本光刻膠企業,就是“唇齒相依”的關系,ASML負責造“小刀”,日本負責配“底膜”,少了任何一方,高端芯片制造都玩不轉。也正因為如此,才有了“沒日本光刻膠,ASML就是廢鐵”的說法。但這并不意味著日本光刻膠就真的能“一家獨大”到無人能及,更不代表它就能領先中國30年,這種說法,其實已經夸張了不少。
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咱們客觀說,日本光刻膠確實厲害,在高端領域的優勢非常明顯,但要說領先30年,就有點言過其實了。要知道,中國在光刻膠領域的研發起步雖然晚,但進步速度非常快,尤其是最近幾年,在中低端光刻膠領域已經實現了突破,甚至開始向高端領域進軍,兩者之間的差距正在不斷縮小,根本達不到30年那么夸張。
壟斷底氣:日本憑啥占據全球90%的高端市場?
雖然“領先30年”的說法有些夸張,但不可否認的是,日本在光刻膠領域,尤其是高端EUV光刻膠領域,確實擁有絕對的壟斷地位。根據相關數據顯示,在全球高端EUV光刻膠市場上,日本企業的份額直接占到了90%以上,也就是說,全世界幾乎所有的高端芯片制造,都要依賴日本的光刻膠,這種壟斷程度,確實讓人不得不重視。
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而日本之所以能做到這一點,絕非偶然,背后是幾十年的技術沉淀、完善的產業鏈布局,以及近乎壟斷的專利壁壘,這也是它敢于“坐地起價”、穩收“過路費”的核心底氣。
首先,是幾十年的技術沉淀,絕非一蹴而就。日本的光刻膠研發,早在70年代就已經開始了,比中國早了幾十年。就拿日本的信越化學來說,這家企業從70年代就開始搗鼓光刻膠,光核心配方就修改了300多次,就連攪拌速度都精確到了秒,這種精益求精的態度,讓它在光刻膠領域積累了雄厚的技術實力。
經過幾十年的發展,日本企業已經掌握了光刻膠研發、生產的核心技術,尤其是在純度控制、分辨率提升等關鍵環節,更是形成了自己的技術優勢,別人很難超越。
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是完善的產業鏈布局,實現了“自給自足”。日本不僅能生產光刻膠,還壟斷了光刻膠生產所需的核心原料。比如生產光刻膠必不可少的高純度酚醛樹脂,信越化學一家就拿下了全球80%的市場份額,其他國家想要生產光刻膠,連原料都很難買到,更別說實現量產了。除此之外,日本還擁有完善的光刻膠檢測、提純產業鏈,從原料到成品,每一個環節都能做到嚴格把控,確保光刻膠的質量符合高端芯片制造的要求。
再者,是壟斷性的專利壁壘,堵死了其他國家的追趕之路。日本企業在光刻膠領域深耕幾十年,申請了大量的核心專利,全球光刻膠相關專利中,日本企業占比超過60%,其中EUV光刻膠的核心組分專利,僅JSR和東京應化兩家企業就占了85%。
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這就意味著,其他國家的企業想要研發光刻膠,很容易就會侵犯日本企業的專利,要么面臨巨額的專利罰款,要么只能放棄研發,這也極大地阻礙了其他國家在光刻膠領域的發展。
目前,全球高端光刻膠市場,基本被日本的信越化學、JSR、東京應化、富士膠片四家企業壟斷,這四家企業各有側重,形成了互補,幾乎掌控了整個高端光刻膠的供應鏈。這也是為什么臺積電要跑到日本九州建工廠,而且重點生產3納米芯片。
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很多人以為這只是地緣政治的考量,其實不然,最核心的原因,就是為了離日本的光刻膠供應鏈近一點。3納米芯片對光刻膠的要求極為苛刻,不僅純度要夠高,而且供應要絕對穩定,一旦光刻膠出現質量問題或者供應中斷,整個生產線都會停滯,損失難以估量。
而日本九州地區,正好聚集了信越化學、JSR等企業的生產基地,臺積電把工廠建在這兒,既能第一時間拿到最新的光刻膠,減少運輸過程中的損耗和延遲,還能和日本企業深度合作,根據自己的需求定制光刻膠,從而保證3納米芯片的生產效率和產品質量。
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除此之外,日本政府也在全力扶持光刻膠產業,為相關企業提供大量的資金補貼和政策支持,鼓勵企業加大研發投入,鞏固自己的壟斷地位。比如日本經濟產業省,就經常為信越化學、JSR等企業提供研發補貼,幫助它們攻克更先進的光刻膠技術,進一步拉開和其他國家的差距。
中國突圍:差距存在,但絕非無法打破壟斷
看到日本在光刻膠領域的壟斷地位,很多人可能會覺得氣餒,甚至會覺得,中國在光刻膠領域永遠都趕不上日本,永遠都要被日本“卡脖子”。其實不然,咱們既要正視和日本之間的差距,不妄自菲薄,也要看到自己的進步和潛力,不盲目自大,畢竟這世界上,還沒有什么技術,是中國人琢磨不透、做不出來的。
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當然,我們也不能盲目自大,覺得喊兩句“彎道超車”的口號就能輕松追上日本。光刻膠的研發需要時間和耐心,不能急于求成,日本企業幾十年的技術沉淀,不是我們幾年就能超越的。我們要正視差距,虛心學習日本企業精益求精的研發態度,在研發過程中不斷積累經驗,解決遇到的問題,一步一個腳印地往前走。
ASML離不開日本的光刻膠,而全球芯片產業,也不可能永遠被日本一家掌控。隨著中國企業的不斷努力,隨著國家科研投入的不斷加大,相信用不了多久,我們就能打破日本在光刻膠領域的壟斷,實現核心材料的自主可控。
至于那些唱衰中國的聲音,咱們不用理會,走著瞧就好——這世界上,從來沒有永遠的壟斷,只有不斷的進步,而中國人,從來都不怕挑戰,也從來不會認輸。
參考資料:
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