俄羅斯是一個神奇的國度,軍事很強、經濟很弱、地大物博、人口稀少。
很多網友不解,為什么網上全是中國芯片受制,無法購買荷蘭ASML公司的光刻機。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嗎?
首先來了解一下美俄關系
早在蘇聯時期兩國就不對付了。
二戰結束后,英國首相丘吉爾發表了著名的“鐵幕演說”,拉開了冷戰的序幕。1947年3月,美國杜魯門主義出臺,冷戰正式開始。
冷戰的兩大派系分別為:美國為首的資本主義陣營、蘇聯為首的社會主義陣營。
美蘇冷戰就是美國和蘇聯除了戰爭以外,在軍事、科技、經濟、金融等領域展開了全面的對抗,其中科技和軍事競賽尤為嚴重。
- 蘇聯發射了第一顆人造衛星,把人第一次送上太空;
- 在數學、物理、化學等基礎學科上也頗有建樹;
- 再加上導彈、原子彈,可以說蘇聯實現了跨越式的發展;
- 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。然而沒想到的是蘇聯居然實現了軍事大發展。甚至依靠軍事上的優勢把國家整體實力拉動了起來,蘇聯一度超越了美國。這讓美國十分擔憂。
蘇聯解體后,最大的受益國就是俄羅斯,因為蘇聯的軍事裝備和技術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射按鈕在莫斯科,維護技術也在莫斯科。
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水平不高,但是如果哪天出現了“黑科技”,國土開發能力提升,依靠著2倍于美國的國土,俄羅斯隨時可能會崛起,再來一次“冷戰”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,具備威脅美國霸權的國家,除了俄羅斯還有中國。
俄羅斯早在蘇聯時期就遭受到美國的打壓,至今經濟、工業、科技等領域十分孱弱。而中國在經濟、科技、工業領域明顯要強于俄羅斯,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,而隨著特朗普當選總統,美俄關系出現了緩和,中美關系則急轉而下。
先是中興遭遇10億美元天價罰款,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被列入黑名單。
從種種表現看,特朗普想改變美俄關系,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覺,其實,俄羅斯和中國都受到了美國的“特殊照顧”,只是在不同時期,先后順序和側重點不同而已。
《瓦森納協定》
1996年,美國、日本、英國、俄羅斯等42個成員國簽署了《瓦森納協定》。
瓦森納協定是西方國家為了技術封鎖簽署的一份文件,其主要目的就是為了監督和控制常規武器和先進材料、設備及技術轉讓。
瓦森納協定包含兩份清單,一份是軍用,涵蓋了各類武器彈藥、設備及作戰平臺等共22類;
另一份為軍民兩用:涵蓋了先進材料、材料處理、電子器件、計算機、電信與信息安全、傳感與激光、導航與航空電子儀器、船舶與海事設備、推進系統等9大類;
中國不是《瓦森納協定》成員國,因此在被禁運國家之列。也就是說根據這份協定,光刻機上的核心技術是不能夠出售給中國的,當然成品和配件也是禁止的。
但是俄羅斯簽署了《瓦森納協定》,難道也沒有購買荷蘭光刻機的權利嗎?
這還要看美國是否同意!
荷蘭ASML是在20世紀90年代從飛利浦中分拆出來的公司,總部設在靠近比利時邊境的韋爾德霍芬。該公司專門從事光刻技術,利用光學手段在光敏表面進行刻蝕的工藝。
- 首先ASML的大股東是美國資本,ASML大股東是美國國際集團、美國貝萊德集團和英國的吉福德集團;
- 其次,ASML的EUV技術得益于EUV LLC聯盟,這個聯盟壟斷了EUV研究領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,但是本質上卻是美國控制,最先進的EUV光刻機賣不賣,賣給誰,還是美國說了算。
購買優先權
其實ASML每年制造的EUV光刻機,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的發家史說起了。
ASML是如何登上龍頭寶座的:
1、依靠沉浸式技術超越ASML
一直以來日本尼康都是光刻機市場的領導者,并率先將工藝推進到157nm。而ASML果斷放棄干法刻蝕,采用了獨創的浸沒式技術,成功地將光刻工藝推進到了134nm。
ASML第一次占到了領先地位。
2、依靠EUV光刻技術成為光刻機霸主
1997年ASML加入了EUV LLC聯盟,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光刻技術成功突破。
7nm及以下的光刻機技術徹底被ASML壟斷,尼康被甩了三條街。
為了穩住這個龍頭地位,需要不斷地砸錢,ASML的資金遠遠不夠,于是決定拍賣部分股權獲取資金。

臺積電
最終ASML以23%的股權籌得到了53億歐元的資金。這些資金都來自誰呢?
- 臺積電8.38億歐元的股權投資,
- 三星5.03億歐元股權投資+2.75億歐元技術研發;
- 英特爾41億美元股權投資+10億美元技術研發;
細心的網友發現了一個問題,臺積電出資最少,獲得的光刻機數量最多。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。因此在很早的時候,臺積電和ASML就開始合作。
ASML在被尼康吊打時候,是臺積電不遺余力地支持它,曾經一口氣買了ASML17臺光刻機。而ASML的浸沒式技術也是臺積電提出的。這給羸弱的ASML非常大的信心和鼓勵。
“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+技術投資,令臺積電、三星、英特爾獲得了ASML的購買優先權,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,排著隊也買不到的。
俄羅斯買光刻機毫無意義
眾所周知,光刻機是制造芯片的核心設備。
那么俄羅斯的芯片是什么水平呢?一言難盡!
芯片從設計到應用一款芯片從設計到應用經過哪些步驟呢?主要分為設計、制作、封裝、測試
設計流程:前端設計、前仿真、后端設計、后仿真、signoff檢查、交與代工。
制作流程:清洗、預烘、涂膠、前烘、對準、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、環境安全可靠性測試、老化壽命測試、機械性能測試、焊接性能測試。
看到這么多復雜的步驟是不是感覺到芯片制造的難度了,其實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,在高溫下發生還原反應得到冶金級硅(硅純度98%以上)。然后將粉碎的冶金級硅與氣態的氯化氫反應,生成液態的硅烷,然后通過蒸餾和化學還原工藝,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,同時慢慢地、垂直地由硅熔化物中向上拉出,熔化的多晶硅會粘在籽晶的底端,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,半導體晶圓是單質硅,要求其純度達到99.999999999%,而普通的碳反應只能得到純度為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用于芯片的,因此必須進一步提純。
將粉碎的冶金級硅與氣態的氯化氫反應,生成液態的硅烷,然后通過蒸餾和化學還原工藝,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。
再看芯片設計,全球芯片設計前二十強都沒有俄羅斯的企業,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,沒有設計也就無從談制造了,無法制造就無需光刻機了。
芯片制造是一件非常燒錢的事情。俄羅斯的經濟根本無法支撐。
單臺EUV光刻機價格已經高達1.5億美元,約合9億多人民幣。可以購買3架C919大飛機,或者2架F35戰斗機。
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光刻機都買不起。
造芯片第一步就是設計,國內芯片研發最牛的當屬華為海思,但還是虧損了七年才盈利,從2008年到2017年,華為為研發投入了4000億,其中芯片研發占了40%,約1600億資金。如果華為海思要確保處于研發第一梯隊,還要繼續加大資金投入。
設計芯片還要IP公司(ARM)授權,造5000萬顆芯片大概要支付IP費用20億左右。
設計好了,還需進行三到四次流片,流片費用是制造芯片成本里較大的組成部分,一次流片要幾個月,每次流片要花費2000多萬。
據說,比特大陸(專門設計挖礦芯片)曾經4次流片失敗損失至少 60 億到 80 億人民幣。
流片好了,就要生產了,根據 IC Insights 數據,2018 年每片晶圓代工費用約為 1138 美元。臺積電每片晶圓費用為 1382 美元,格芯每片晶圓費用為 1014 美元,中芯國際平均每片晶圓費用為 720 美元左右。
生產的話,還要投資生產線,中國大陸已經投產和在建的 28 條的 12 英寸晶圓生產線,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就達到了300億。而這僅僅是一款手機芯片。
可以看出,芯片投資的花費是巨大的,而且還需要持續的投資。
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,俄羅斯的經濟水平甚至比不上我國的廣東省。
俄羅斯的經濟來源主要依靠出售石油、天然氣等資源,但是持續低迷的油價讓俄羅斯經濟雪上加霜。隨著對碳排放的嚴格要求,未來石油的消耗會逐漸減少,俄羅斯經濟會進一步低迷。
這樣的經濟情況,俄羅斯即便是想造芯片也是有心無力。
問答總結
盡管俄羅斯簽署了《瓦森納協定》,但是俄羅斯仍然無法從荷蘭ASML公司手上購買光刻機。
因為ASML的大股東是美國資本,而且ASML公司很多專利和技術都受美國掌控。
此外,俄羅斯即便是購買了荷蘭光刻機也是毫無意義的。
- 俄羅斯芯片設計能力太低,無法設計出新進的芯片;
- 俄羅斯沒有完善的芯片生產線;
- 俄羅斯的經濟不足以支撐其研發芯片。
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!