近期,“沒日本膠水,ASML幾億美金的機(jī)器就是廢鐵”以及“日本技術(shù)領(lǐng)先中國30年”的論調(diào)充斥網(wǎng)絡(luò)。
臺積電遠(yuǎn)赴日本九州設(shè)廠,更被解讀為對日本半導(dǎo)體材料的高度依賴。
這些傳聞究竟是客觀事實(shí),還是言過其實(shí)的焦慮?
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要理解日本光刻膠的地位,首先要打破“膠水”這個(gè)名字帶來的廉價(jià)感。
光刻膠本質(zhì)上是一種復(fù)雜的感光化學(xué)材料,它是芯片制造過程中精密圖案轉(zhuǎn)移的介質(zhì)。
如果把光刻機(jī)比作一把極度精密的雕刻刀,那么光刻膠就是那層被雕刻的“底膜”。
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在先進(jìn)制程(如3納米、5納米)中,光刻機(jī)發(fā)射的極紫外光(EUV)波長僅為13.5納米。
這意味著光刻膠必須具備極高的分辨率和感光靈敏度。一旦光刻膠的純度不夠,或者化學(xué)反應(yīng)速度存在毫秒級的偏差,電路圖案就會模糊,導(dǎo)致整片價(jià)值數(shù)萬美元的晶圓報(bào)廢。
據(jù)國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(SEMI)的數(shù)據(jù)顯示,全球光刻膠市場雖僅百億美元規(guī)模,卻支撐著數(shù)千億美元的芯片產(chǎn)值。
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這種“小而精”的領(lǐng)域,正是日本化學(xué)企業(yè)的拿手好戲。
信越化學(xué)、東京應(yīng)化(TOK)、JSR和富士膠片這四家巨頭,幾乎構(gòu)建了一道密不透風(fēng)的圍墻。
日本企業(yè)的壟斷并非僅僅體現(xiàn)在成品產(chǎn)出上,更在于其對產(chǎn)業(yè)鏈上游的絕對掌控。
根據(jù)日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省(METI)的公開資料,生產(chǎn)高端光刻膠所需的核心原材料,高純度酚醛樹脂和感光劑,日本企業(yè)的全球市場占有率常年維持在80%以上。
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以信越化學(xué)為例,其在研發(fā)過程中對配方的精細(xì)化管理到了令人發(fā)指的程度:一個(gè)核心組分的比例調(diào)整可能經(jīng)過上萬次實(shí)驗(yàn),甚至攪拌桶的轉(zhuǎn)速、車間的溫濕度波動(dòng)都有著嚴(yán)苛的專利保護(hù)。
這種“工匠精神”結(jié)合幾十年的研發(fā)投入,讓日本企業(yè)在EUV光刻膠領(lǐng)域的全球份額超過了90%。
2019年,日本曾對韓國實(shí)施了三種半導(dǎo)體材料的出口管制,其中就包括光刻膠。
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當(dāng)時(shí)三星電子等韓國巨頭的先進(jìn)產(chǎn)線一度面臨停產(chǎn)危機(jī),這直接向世界證明了:沒有這瓶“膠水”,哪怕你有最先進(jìn)的光刻機(jī),也造不出一顆能用的芯片。
臺積電選擇在九州建廠,很大程度上是為了實(shí)現(xiàn)“就近取材”,將材料供應(yīng)鏈的風(fēng)險(xiǎn)降至最低。
關(guān)于“日本領(lǐng)先中國30年”的說法,其實(shí)帶有明顯的信息差誤導(dǎo)。
誠然日本在光刻膠領(lǐng)域的深耕始于20世紀(jì)70年代,而中國大規(guī)模進(jìn)入高端光刻膠研發(fā)領(lǐng)域是在2010年之后,時(shí)間跨度確實(shí)有約30年。
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但技術(shù)的發(fā)展從來不是線性的勻速運(yùn)動(dòng),而是存在“后發(fā)優(yōu)勢”和“跳躍式發(fā)展”。
從官方信源來看,中國在光刻膠領(lǐng)域正采取“從低到高、逐點(diǎn)突破”的策略。
目前中國在PCB(印制電路板)光刻膠領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了較高的自給率,在LCD光刻膠領(lǐng)域也取得了顯著突破。
而在技術(shù)難度極高的半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域,根據(jù)中國科技部及相關(guān)行業(yè)協(xié)會的通報(bào),國內(nèi)企業(yè)如南大光電、容大感光、上海新陽等,已在ArF(193納米)制程上實(shí)現(xiàn)了部分量產(chǎn),并已開始布局EUV光刻膠的早期研發(fā)。
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所謂的“30年差距”,是指從零起步到完全壟斷的過程,但在全球化技術(shù)協(xié)作和科研投入加大的背景下,追趕周期正在大幅縮短。
即便目前EUV光刻膠仍是日本的天下,但在成熟制程(28納米及以上)領(lǐng)域,國產(chǎn)替代的比例正在穩(wěn)步上升。
要打破壟斷最難的不是資金,而是日本企業(yè)構(gòu)筑的龐大專利群。
全球光刻膠相關(guān)專利中,日本企業(yè)占比超過60%。這種“專利地雷陣”讓后來者極易觸雷。
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中國企業(yè)的應(yīng)對策略是“自主創(chuàng)新”與“生態(tài)協(xié)同”。例如通過開發(fā)全新的分子結(jié)構(gòu)避開日本的專利路徑,或者在提純技術(shù)上尋找新的物理方案。
同時(shí)中國龐大的下游市場是最大的籌碼。隨著中芯國際、華虹半導(dǎo)體等本土晶圓代工廠產(chǎn)能的擴(kuò)張,國產(chǎn)光刻膠擁有了絕佳的試錯(cuò)空間和驗(yàn)證機(jī)會。
國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金(大基金)的扶持,也讓企業(yè)有底氣進(jìn)行長達(dá)十年的“冷板凳”研發(fā)。
雖然我們必須承認(rèn),在EUV這種頂尖材料上,我們與信越化學(xué)等巨頭仍有明顯的技術(shù)代差,但這種差距正從“無法逾越”轉(zhuǎn)變?yōu)椤凹铀僮汾s”。
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“沒日本光刻膠,ASML就是廢鐵”在客觀技術(shù)層面上確實(shí)描述了目前的產(chǎn)業(yè)鏈依賴現(xiàn)狀,但“領(lǐng)先30年”則帶有一種靜止的、片面的夸張色彩。
日本的優(yōu)勢源于歷史的沉淀和精細(xì)化工的底蘊(yùn),而中國的潛力則在于全產(chǎn)業(yè)鏈的動(dòng)員能力和巨大的市場腹地。
半導(dǎo)體競爭是一場沒有終點(diǎn)的馬拉松,壟斷從不是永久的護(hù)身符,唯有不斷的自我革新與技術(shù)突圍,才是大國產(chǎn)業(yè)長青的唯一正解。
在科技的星辰大海中,暫時(shí)的落后并不可怕,可怕的是失去追趕的志氣。中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),正在這條布滿荊棘的路上,步履不停。
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