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中國晶片設計傳突破!荷蘭半導體專家潑冷水:艾司摩爾EUV曝光機仍是「最難跨越的門檻」

鉅亨網編譯莊閔棻
中國晶片設計傳突破!荷蘭半導體專家潑冷水:艾司摩爾EUV曝光機仍是「最難跨越的門檻」。(圖:Shutterstock)
中國晶片設計傳突破!荷蘭半導體專家潑冷水:艾司摩爾EUV曝光機仍是「最難跨越的門檻」。(圖:Shutterstock)

荷蘭半導體觀察家 Marc Hijink 近日在《新鹿特丹報》撰文直言,中國半導體產業目前最難跨越的門檻,仍是先進微影設備,即艾司摩爾 (ASML-US) 的極紫外光(EUV)曝光機,這項技術至今仍無任何替代方案。

根據報導,華為等中國企業正積極在晶片設計領域尋求技術突破,其中一項關鍵策略,是採用開源指令集架構 RISC-V,試圖繞開美國主導的 x86 架構與 ARM(ARM-US) 架構所受到的出口管制限制。

根據陸媒先前的歸納,中國晶片產業的發展路徑大致可分為兩種典型模式。第一種被稱為「高鐵模式」,以海思、海光、飛騰等業者為代表,循「引進—消化—吸收—再創新」的路徑,逐步打造具市場競爭力的產品。

第二種則是「北斗模式」,以龍芯中科 (688047-CN) 為代表,選擇從零打造完全自主的技術體系與產業生態,追求徹底的自主可控。業內普遍認為這兩種模式並非互斥,而是相互補充的發展思路。

以華為 Mate60 系列搭載的麒麟 9000S 晶片為例,部分核心運算單元採用華為自研的「泰山架構」,但整體指令集仍未脫離 ARM 陣營。這也是該款手機能迅速重新融入既有軟體生態、讓華為手機業務快速回春的關鍵原因之一。

除了延續 ARM 相容路線外,華為旗下半導體與器件設計公司海思也同步推進 RISC-V 架構的晶片研發。根據海思官方公開資料,該公司已運用 RISC-V 開發出多款晶片,應用範圍涵蓋智慧家電、電動載具、吹風機、按摩椅等消費性產品,同時也延伸至太陽能逆變器、可攜式儲能裝置等工業應用領域。

分析指出,RISC-V 屬於免費開源的指令集架構,精簡指令集的設計理念與 ARM 有相似之處,但整體產業生態的成熟度目前仍遠不及 ARM。

相較之下,英特爾 (INTC-US) 主導的 x86 屬於複雜指令集架構,主要瀚向個人電腦、行動工作站等高效能運算市場。

值得注意的是,ARM 公司總部雖設於英國,但其技術體系中仍包含大量美國技術元素,產業生態同樣由美國企業主導,因此 ARM 與 x86 一樣,其最新架構的授權與更新都可能受到美國政府政策的牽制。

不過,中國科學院半導體研究所轉載的相關報導也提到,大規模推動 RISC-V 面臨的最大挑戰在於產業生態與經濟成本。

華為海思目前僅在物聯網領域小規模採用 RISC-V,但伺服器主力仍依賴 ARM 指令集。若要全面轉向 RISC-V,意味著必須重建整條供應鏈、重新培訓工程團隊,並改寫底層軟體生態,所需投入的成本相當龐大,業界普遍認為須謹慎評估。

EUV 曝光機:全球唯一的技術孤島

在指令集架構之外,中國本土 EUV 曝光機的研發工作也同步進行中。

Hijink 指出,中國企業在 EUV 領域已投入多年研發資源,並取得若干專利,但他同時提醒,荷蘭設備巨頭艾司摩爾當年也耗費約 15 年時間,才成功讓 EUV 技術從光源原理走向實際量產,這牽涉光源技術與高精度工業製造的複雜整合,過程中已有競爭者因技術難度過高而退場。

Hijink 所提到的退場案例,正是日本光學大廠尼康。尼康過去投入逾 1000 億日元研發 EUV 技術,但截至 2018 年仍未能拿出可實際量產的原型機。

相較之下,艾司摩爾同期已將量產級 EUV 設備交付客戶,投入 7 奈米製程晶片生產,尼康最終在這場競賽中黯然退出。

報導分析認為,相較於晶片設計軟體、架構與指令集領域,中國本土廠商雖技術上仍落後國際先進水準,但已具備一定的技術積累與市場規模,可循不同路徑尋求突破。

然而,EUV 微影設備的處境則更為嚴峻。不僅中國本土尚無商業化量產設備,放眼全球,這項技術也幾乎被荷蘭艾司摩爾一家獨佔,堪稱集結全球頂尖資源才得以實現的技術成果,絕非單一企業所能複製。

報導最後指出,中國企業在現有出口管制環境下投入自主 EUV 研發,等同於踏入一片技術「無人區」。

儘管 EUV 曝光機屬於極尖端的工業設備,但只要是工業製造技術,理論上終究存在可行的研發路徑與技術方法,這也將是觀察中國半導體產業後續發展的重要指標。

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