芯片,现代信息社会的基础,大到超级计算机小到电脑手机,芯片是支撑起人类信息化社会的物质基础,而制造芯片,就离不开一样机器——光刻机。所以当2018年美国挑起对华贸易战的时候,首先提到的就是芯片,这是美国所能想到的,还能卡中国脖子的极少数高端装备之一。
根据介绍,一台最高端的EUV光刻机价格约为1亿多美元,里面有超过十万个零部件,需要全球5000家供应商共同合作,才能真正制造出来,光刻机的技术难点由此可见一斑。正因为光刻机技术复杂,且研制代价高昂,在2021数博会——第五届大数据科学与工程国际会议上,中国工程院院士吴汉明公开表示:“它是一个全球化的结晶,如果让一个国家或者一个地区做一个光刻机是不现实的。”
中国是全球公认的工业全科大国,但是在光刻机技术方面却存在明显不足,目前中国所使用的芯片主要源自国外进口,全球生产芯片的大户几乎全部是国外厂商,包括英特尔、三星、英伟达、高通、AMD等等,除三星是亚洲企业外,其余全部是清一色的美国公司,而要生产芯片,有一种装备就绕不过去——光刻机。
芯片的制造过程简单说,就是首先由设计人员绘制出需要加工制作的芯片线路图,然后再通过光刻机将设计好的电路刻在硅片上,然后再通过其他环节的制作,最终做成一块目前我们能够使用的芯片。
在芯片的制作过程中,光刻机蚀刻芯片的工作量大约占到芯片制作全部工作量的35%~40%之间,而光刻机的精度也直接影响芯片的性能。例如现在最顶尖的光刻机可以刻出7nm的电路,甚至是5nm的电路,芯片电路越小,则发热量越小,能耗越小而运算速度也越快。
目前全世界最顶尖的光刻机生产企业有3家,分别是荷兰的ASML、日本的佳能和尼康。其中ASML占据全球光刻机大约90%的市场份额,听起来很大,但是实际上ASML在2020年的营业额也不过140亿欧元,净利润仅为36亿欧元。单纯从企业规模上来说,ASML是一家小公司,小到甚至进不了世界500强的名单,从这个角度上说,光刻机客观上是一个很小的市场。而且对于中国而言,我们对于芯片的依赖主要表现在民用方面,而且更多的是数量需要,并非是我们自己无法生产芯片。
(ASML公司的年报,尽管是光刻机行业的龙头老大,但是其整体的营业额实际很小)
根据公开的消息可知,中国用于国防工业的核心芯片国产率在80%以上,其余20%的芯片也都有替代产品。而芯片需求量最大的,是民用领域,现在中国芯片行业供需之间存在矛盾。客观上说,中国并不是没有芯片产业,别的不说,上海微电子装备(集团)股份有限公司(英文缩写SMEE)就是一个典型,SMEE目前量产的光刻机可以制作90nm的芯片,占据全球低端光刻机市场约40%的份额,国内的低端光刻机约有80%都是SMEE的产品。
(虽然SMEE现在只能生产低端光刻机,但是可以解决“卡脖子”的问题,今年SMEE就能交付28nm的光刻机)
从另一个角度上说,光刻机是一台机器,尽管荷兰的ASML是全球顶级光刻机生产商,但是生产一台光刻机需要10多万个零件,这些零件同样来自全球不同国家的超过5000家供应商,可以说光刻机的产业链是一个全球性的产业,所以尽管美国可以通过某些手段迫使ASML限制对华出口光刻机,但是ASML说到底本身只是一家组装企业,在ASML身后的那5000家供应商,美国都能限制吗?
(中国有完整的微电子产业,芯片和光刻机根本卡不住中国)
事实上即使美国限制了ASML,中国也可以绕过ASML直接和其背后的供应商联络,以中国的技术实力,只要能采购零部件,我们自己完全可以组装自己的光刻机,而美国显然不可能限制ASML身后足足5000家供货商。
所以我们看到,在美国宣布禁止对华出口芯片后,中国的芯片制造技术突然发力,很快就推出了国产28nm和14nm的芯片,距离7nm的顶级水平差距也不大,而SMEE在今年就可以交付中国首台自产的28nm光刻机,美国企图卡中国芯片的脖子,现在实际上已经失败了。中国能够在这么短的时间内就在光刻机技术上从90nm升级到28nm的水平,要说ASML身后的那5000家供应商没出力,你信吗?
中国坚持追求的“人类命运共同体”,如果中国把全部产业都吃光抹净了,啥也不留给伙伴,那何谈“共同体”呢?光刻机的事情,我们不妨参考圆珠笔钢,就是专门制作圆珠笔尖那颗钢珠的特种钢,当时有所谓的公知宣扬中国连圆珠笔尖的钢珠都做不了,然后中国的太钢炼了一炉,60吨,足足够全世界用上整整10年,然后我们看到,国外原本一整条圆珠笔钢的产业链全崩溃了,这是一个真实的事件,并不是网友制造的“梗”。
(芯片恐慌,本质上和“圆珠笔钢恐慌”是一样的,主要是某些媒体和公知们在贩卖焦虑,不过这也在客观上促进中国相关产业的发展,也算是“因祸得福”吧)
网友们对于光刻机的关注是出自于最朴素的爱国心,担心中国被其他国家,特别是美国卡脖子。但是作为世界唯一的工业全科大国,美国本质上根本就卡不住中国的脖子,任何一个领域都办不到!
从2018年开始,美国虽然主动挑起贸易战,但是几年来,中美贸易额依然稳中有升,这就说明了很多问题,美国嚷嚷的中美“脱钩”,实际上是美国脱不起,而不是我们。就如同圆珠笔产业的例子一样,中国不是做不了圆珠笔专用钢,而是这个行业太小,中国来做意义不大,一炉钢足够全世界用十年,而且太钢这一炉还炼亏了,因为要慢慢卖,卖十年才能卖完……
(SMEE的国产光刻机;其实长期来看,芯片、光刻机真的没办法卡我们,大家尽管放心吧)
对于光刻机而言,ASML背后那5000家供应商,同样可以成为我们的供应商,而我们只要控制住光刻机的核心技术和零部件,其他部分完全可以交由产业链上的其他厂商提供,用一句通俗的话说,就是“我们吃肉,给别人留一口汤喝”,让所有跟着我们的友好国家都能得到相应的发展,大家都有饭吃,才是大国意志的最好体现。中国的目标是整合全世界的产业链,建立以我们为主导的全球体系,这才叫“人类共同体”,而不是像西方国家那样自己吃光喝净,让别人都饿死。