俄羅斯是一個(gè)神奇的國度,軍事很強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)很弱、地大物博、人口稀少。
很多網(wǎng)友不解,為什么網(wǎng)上全是中國芯片受制,無法購買荷蘭ASML公司的光刻機(jī)。而很少看到俄羅斯這方面的新聞。那么俄羅斯的芯片處于什么水平?俄羅斯可以購買荷蘭的光刻機(jī)嗎?
首先來了解一下美俄關(guān)系
早在蘇聯(lián)時(shí)期兩國就不對付了。
二戰(zhàn)結(jié)束后,英國首相丘吉爾發(fā)表了著名的“鐵幕演說”,拉開了冷戰(zhàn)的序幕。1947年3月,美國杜魯門主義出臺,冷戰(zhàn)正式開始。
冷戰(zhàn)的兩大派系分別為:美國為首的資本主義陣營、蘇聯(lián)為首的社會(huì)主義陣營。
美蘇冷戰(zhàn)就是美國和蘇聯(lián)除了戰(zhàn)爭以外,在軍事、科技、經(jīng)濟(jì)、金融等領(lǐng)域展開了全面的對抗,其中科技和軍事競賽尤為嚴(yán)重。
- 蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星,把人第一次送上太空;
- 在數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科上也頗有建樹;
- 再加上導(dǎo)彈、原子彈,可以說蘇聯(lián)實(shí)現(xiàn)了跨越式的發(fā)展;
- 蘇27的問世,讓美國都自嘆不如。
原本美英的目的是通過軍事裝備競賽,最終拖垮蘇聯(lián)。然而沒想到的是蘇聯(lián)居然實(shí)現(xiàn)了軍事大發(fā)展。甚至依靠軍事上的優(yōu)勢把國家整體實(shí)力拉動(dòng)了起來,蘇聯(lián)一度超越了美國。這讓美國十分擔(dān)憂。
蘇聯(lián)解體后,最大的受益國就是俄羅斯,因?yàn)?strong>蘇聯(lián)的軍事裝備和技術(shù)大部分留在了俄羅斯,包括庫茲涅佐夫號航空母艦。
除了俄羅斯以外蘇聯(lián)的軍事成果還有一部分留在烏克蘭。例如:烏克蘭的核武器,但是令人奇怪的是這些核武器的發(fā)射按鈕在莫斯科,維護(hù)技術(shù)也在莫斯科。
之后,烏克蘭在西方國家的“忽悠”下,把核武器全部銷毀了,而美國所謂的承諾保護(hù)烏克蘭,也成為了一句空話。
俄羅斯擁有1700萬平方公里的土地,又是蘇聯(lián)的繼承者,雖然不再是超級大國,但是依然是世界級大國,具有很大的影響力,尤其是在軍事方面。
目前俄羅斯國土開發(fā)水平不高,但是如果哪天出現(xiàn)了“黑科技”,國土開發(fā)能力提升,依靠著2倍于美國的國土,俄羅斯隨時(shí)可能會(huì)崛起,再來一次“冷戰(zhàn)”也是有可能的。
因此,美國必須打壓俄羅斯,確保俄羅斯對美國不會(huì)造成“威脅”,從根本上防止俄羅斯成為超級大國。
而縱觀全球,具備威脅美國霸權(quán)的國家,除了俄羅斯還有中國。
俄羅斯早在蘇聯(lián)時(shí)期就遭受到美國的打壓,至今經(jīng)濟(jì)、工業(yè)、科技等領(lǐng)域十分孱弱。而中國在經(jīng)濟(jì)、科技、工業(yè)領(lǐng)域明顯要強(qiáng)于俄羅斯,因此在近幾年,美國對中國的打壓要大于俄羅斯。
早在美國大選期間,特朗普與普京就開始“眉來眼去”,“緋聞”鬧得全球皆知,而隨著特朗普當(dāng)選總統(tǒng),美俄關(guān)系出現(xiàn)了緩和,中美關(guān)系則急轉(zhuǎn)而下。
先是中興遭遇10億美元天價(jià)罰款,然后孟晚舟在加拿大被捕,接著華為被被打壓,限制“芯片代工”,大量的中國科技企業(yè)被列入黑名單。
從種種表現(xiàn)看,特朗普想改變美俄關(guān)系,至少是先緩和一下,而將打壓中國,放到前臺。
也因此造成了俄羅斯不再受美國打壓的錯(cuò)覺,其實(shí),俄羅斯和中國都受到了美國的“特殊照顧”,只是在不同時(shí)期,先后順序和側(cè)重點(diǎn)不同而已。
《瓦森納協(xié)定》
1996年,美國、日本、英國、俄羅斯等42個(gè)成員國簽署了《瓦森納協(xié)定》。
瓦森納協(xié)定是西方國家為了技術(shù)封鎖簽署的一份文件,其主要目的就是為了監(jiān)督和控制常規(guī)武器和先進(jìn)材料、設(shè)備及技術(shù)轉(zhuǎn)讓。
瓦森納協(xié)定包含兩份清單,一份是軍用,涵蓋了各類武器彈藥、設(shè)備及作戰(zhàn)平臺等共22類;
另一份為軍民兩用:涵蓋了先進(jìn)材料、材料處理、電子器件、計(jì)算機(jī)、電信與信息安全、傳感與激光、導(dǎo)航與航空電子儀器、船舶與海事設(shè)備、推進(jìn)系統(tǒng)等9大類;
中國不是《瓦森納協(xié)定》成員國,因此在被禁運(yùn)國家之列。也就是說根據(jù)這份協(xié)定,光刻機(jī)上的核心技術(shù)是不能夠出售給中國的,當(dāng)然成品和配件也是禁止的。
但是俄羅斯簽署了《瓦森納協(xié)定》,難道也沒有購買荷蘭光刻機(jī)的權(quán)利嗎?
這還要看美國是否同意!
荷蘭ASML是在20世紀(jì)90年代從飛利浦中分拆出來的公司,總部設(shè)在靠近比利時(shí)邊境的韋爾德霍芬。該公司專門從事光刻技術(shù),利用光學(xué)手段在光敏表面進(jìn)行刻蝕的工藝。
- 首先ASML的大股東是美國資本,ASML大股東是美國國際集團(tuán)、美國貝萊德集團(tuán)和英國的吉福德集團(tuán);
- 其次,ASML的EUV技術(shù)得益于EUV LLC聯(lián)盟,這個(gè)聯(lián)盟壟斷了EUV研究領(lǐng)域初期絕大部分甚至是幾乎所有的核心專利;
- 最后,ASML的鏡頭來自德國蔡司,光源來自美國Cymer,大約有一半的零部件來自美國。
可以說ASML表面上是荷蘭的公司,但是本質(zhì)上卻是美國控制,最先進(jìn)的EUV光刻機(jī)賣不賣,賣給誰,還是美國說了算。
購買優(yōu)先權(quán)
其實(shí)ASML每年制造的EUV光刻機(jī),被臺積電、三星、英特爾三家瓜分完畢。別的公司即便有錢也買不到。這是為什么呢?
這就要從ASML的發(fā)家史說起了。
ASML是如何登上龍頭寶座的:
1、依靠沉浸式技術(shù)超越ASML
一直以來日本尼康都是光刻機(jī)市場的領(lǐng)導(dǎo)者,并率先將工藝推進(jìn)到157nm。而ASML果斷放棄干法刻蝕,采用了獨(dú)創(chuàng)的浸沒式技術(shù),成功地將光刻工藝推進(jìn)到了134nm。
ASML第一次占到了領(lǐng)先地位。
2、依靠EUV光刻技術(shù)成為光刻機(jī)霸主
1997年ASML加入了EUV LLC聯(lián)盟,而尼康被排除在外,近水樓臺先得月,站在巨人的肩膀上,成功是遲早的事情。。再加上臺積電、三星、英特爾等科技公司的助力下,EUV光刻技術(shù)成功突破。
7nm及以下的光刻機(jī)技術(shù)徹底被ASML壟斷,尼康被甩了三條街。
為了穩(wěn)住這個(gè)龍頭地位,需要不斷地砸錢,ASML的資金遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,于是決定拍賣部分股權(quán)獲取資金。

臺積電
最終ASML以23%的股權(quán)籌得到了53億歐元的資金。這些資金都來自誰呢?
- 臺積電8.38億歐元的股權(quán)投資,
- 三星5.03億歐元股權(quán)投資+2.75億歐元技術(shù)研發(fā);
- 英特爾41億美元股權(quán)投資+10億美元技術(shù)研發(fā);
細(xì)心的網(wǎng)友發(fā)現(xiàn)了一個(gè)問題,臺積電出資最少,獲得的光刻機(jī)數(shù)量最多。這是為什么呢?
ASML的親生父親是飛利浦,飛利浦是臺積電的大股東。因此在很早的時(shí)候,臺積電和ASML就開始合作。
ASML在被尼康吊打時(shí)候,是臺積電不遺余力地支持它,曾經(jīng)一口氣買了ASML17臺光刻機(jī)。而ASML的浸沒式技術(shù)也是臺積電提出的。這給羸弱的ASML非常大的信心和鼓勵(lì)。
“錦上添花易、雪中送炭難”,臺積電的雪中送炭,自然比三星、英特爾的錦上添花更難能可貴。因此臺積電拿到一半的訂單,也就說得通了。
股權(quán)+技術(shù)投資,令臺積電、三星、英特爾獲得了ASML的購買優(yōu)先權(quán),即便是其他公司加錢也要排在后面了。
而臺積電、三星、英特爾為了保住自己的龍頭地位,也不惜血本把EUV光刻機(jī)全部拿下,讓其他公司(中芯國際)有錢也買不到。
因此,即便是俄羅斯可以買荷蘭的光刻機(jī),排著隊(duì)也買不到的。
俄羅斯買光刻機(jī)毫無意義
眾所周知,光刻機(jī)是制造芯片的核心設(shè)備。
那么俄羅斯的芯片是什么水平呢?一言難盡!
芯片從設(shè)計(jì)到應(yīng)用一款芯片從設(shè)計(jì)到應(yīng)用經(jīng)過哪些步驟呢?主要分為設(shè)計(jì)、制作、封裝、測試
設(shè)計(jì)流程:前端設(shè)計(jì)、前仿真、后端設(shè)計(jì)、后仿真、signoff檢查、交與代工。
制作流程:清洗、預(yù)烘、涂膠、前烘、對準(zhǔn)、曝光、顯影、豎膜、刻蝕、去膠。
封裝流程:劃片、裝片、鍵合、塑封、去飛邊、電鍍、打印、切筋成型。
測試包含:基本功能測試、電氣性能測試、安全測試、環(huán)境安全可靠性測試、老化壽命測試、機(jī)械性能測試、焊接性能測試。
看到這么多復(fù)雜的步驟是不是感覺到芯片制造的難度了,其實(shí)制作工藝才是真正的高難度。
第一步制作晶圓
晶圓制造分為三步驟:硅提煉及提純、單晶硅生長、晶圓成型。
1、硅提煉及提純
硅的提純是將沙石原料放入一個(gè)溫度超過兩千攝氏度的并有碳源的電弧熔爐中,在高溫下發(fā)生還原反應(yīng)得到冶金級硅(硅純度98%以上)。然后將粉碎的冶金級硅與氣態(tài)的氯化氫反應(yīng),生成液態(tài)的硅烷,然后通過蒸餾和化學(xué)還原工藝,得到了高純度的多晶硅。
2、單晶硅生長
首先將高純度的多晶硅放在石英坩堝中,加熱至一千多攝氏度,使多晶硅熔化。
形成單晶硅還需要控制晶體的方向,把籽晶浸入其中,并且由拉制棒帶著籽晶作反方向旋轉(zhuǎn),同時(shí)慢慢地、垂直地由硅熔化物中向上拉出,熔化的多晶硅會(huì)粘在籽晶的底端,按籽晶晶格排列的方向不斷地生長上去,最終形成硅晶棒。
3、晶圓成型
完成了上述兩道工藝, 硅晶棒再經(jīng)過切段,滾磨,切片,倒角,拋光,激光刻,包裝后,即成為集成電路工廠的基本原料--硅晶圓片,這就是“晶圓”。
晶圓制造到底難在哪?
晶圓的制造難度在于提純,半導(dǎo)體晶圓是單質(zhì)硅,要求其純度達(dá)到99.999999999%,而普通的碳反應(yīng)只能得到純度為98%的純硅,如果使用這種純度的硅,那么制造的芯片是無法應(yīng)用于芯片的,因此必須進(jìn)一步提純。
將粉碎的冶金級硅與氣態(tài)的氯化氫反應(yīng),生成液態(tài)的硅烷,然后通過蒸餾和化學(xué)還原工藝,得到了高純度的多晶硅。
可說俄羅斯在制造芯片的第一步制作晶圓上,就被卡住了。晶圓都無法制造出來。
再看芯片設(shè)計(jì),全球芯片設(shè)計(jì)前二十強(qiáng)都沒有俄羅斯的企業(yè),而我國的華為海思還處于世界前五。
也就是說在最開始的工藝上俄羅斯就無法完成。沒有晶圓就沒有硅片,沒有設(shè)計(jì)也就無從談制造了,無法制造就無需光刻機(jī)了。
芯片制造是一件非常燒錢的事情。俄羅斯的經(jīng)濟(jì)根本無法支撐。
單臺EUV光刻機(jī)價(jià)格已經(jīng)高達(dá)1.5億美元,約合9億多人民幣。可以購買3架C919大飛機(jī),或者2架F35戰(zhàn)斗機(jī)。
要知道中國最大的芯片制造商中芯國際,2018年凈利潤為7.5億人民幣,一年的凈利潤連一臺EUV光刻機(jī)都買不起。
造芯片第一步就是設(shè)計(jì),國內(nèi)芯片研發(fā)最牛的當(dāng)屬華為海思,但還是虧損了七年才盈利,從2008年到2017年,華為為研發(fā)投入了4000億,其中芯片研發(fā)占了40%,約1600億資金。如果華為海思要確保處于研發(fā)第一梯隊(duì),還要繼續(xù)加大資金投入。
設(shè)計(jì)芯片還要IP公司(ARM)授權(quán),造5000萬顆芯片大概要支付IP費(fèi)用20億左右。
設(shè)計(jì)好了,還需進(jìn)行三到四次流片,流片費(fèi)用是制造芯片成本里較大的組成部分,一次流片要幾個(gè)月,每次流片要花費(fèi)2000多萬。
據(jù)說,比特大陸(專門設(shè)計(jì)挖礦芯片)曾經(jīng)4次流片失敗損失至少 60 億到 80 億人民幣。
流片好了,就要生產(chǎn)了,根據(jù) IC Insights 數(shù)據(jù),2018 年每片晶圓代工費(fèi)用約為 1138 美元。臺積電每片晶圓費(fèi)用為 1382 美元,格芯每片晶圓費(fèi)用為 1014 美元,中芯國際平均每片晶圓費(fèi)用為 720 美元左右。
生產(chǎn)的話,還要投資生產(chǎn)線,中國大陸已經(jīng)投產(chǎn)和在建的 28 條的 12 英寸晶圓生產(chǎn)線,總投資額超過 2 萬億元人民幣。
華為每年在麒麟芯片上的花費(fèi)就達(dá)到了300億。而這僅僅是一款手機(jī)芯片。
可以看出,芯片投資的花費(fèi)是巨大的,而且還需要持續(xù)的投資。
俄羅斯2020年GDP約合1.4萬億美元,相比之下,廣東省GDP約合1.6萬億美元,俄羅斯的經(jīng)濟(jì)水平甚至比不上我國的廣東省。
俄羅斯的經(jīng)濟(jì)來源主要依靠出售石油、天然氣等資源,但是持續(xù)低迷的油價(jià)讓俄羅斯經(jīng)濟(jì)雪上加霜。隨著對碳排放的嚴(yán)格要求,未來石油的消耗會(huì)逐漸減少,俄羅斯經(jīng)濟(jì)會(huì)進(jìn)一步低迷。
這樣的經(jīng)濟(jì)情況,俄羅斯即便是想造芯片也是有心無力。
問答總結(jié)
盡管俄羅斯簽署了《瓦森納協(xié)定》,但是俄羅斯仍然無法從荷蘭ASML公司手上購買光刻機(jī)。
因?yàn)锳SML的大股東是美國資本,而且ASML公司很多專利和技術(shù)都受美國掌控。
此外,俄羅斯即便是購買了荷蘭光刻機(jī)也是毫無意義的。
- 俄羅斯芯片設(shè)計(jì)能力太低,無法設(shè)計(jì)出新進(jìn)的芯片;
- 俄羅斯沒有完善的芯片生產(chǎn)線;
- 俄羅斯的經(jīng)濟(jì)不足以支撐其研發(fā)芯片。
我是科技銘程,以上是我的回答,希望可以幫到您,如有不妥之處,敬請批評指正!