国外垄断的暴利生意被一个徐州小工厂打破?华为哈勃动作频频,这家企业有多牛?

电子芯技术 2022-01-10

哈勃光刻胶光刻机

3606 字丨阅读本文需 9 分钟

早在2004年任正非就成立海思半导体,由“芯片女王”何庭波扛大旗,每年投资4亿美元,致力于打造出中国人自己的高端芯片,然而如今来看,任正非还是慢了。近些年来,全球芯片下游产业祸不单行。因为限制与缺货,华为只能发布4G手机,三星原定2021年中旬发布的Galaxy S21 FE型号手机,也被迫限量发行,丰田、奥迪、奔驰等车企在2021年也纷纷限产、限工。小小的芯片牵动着全球制造业的神经。

生产智能手机芯片的高通、生产车规级芯片的博世、生产家电芯片的英飞凌等,但凡哪家芯片大厂咳嗽一声,全球制造业都得感冒。而在全球芯片的产业链中,我国科技公司始终无法跻身高端领域。尽管华为的海思半导体拥有全球顶级的芯片设计能力,但具体制造仍要交由台积电完成,其主要原因就是生产10nm制程以内芯片的光刻机我国尚不能独立制造。

不过,最近几年,我国相关产业公司选择弯道超车,成功在光刻机产业的耗材领域实现了突破

每年进口芯片2.48万亿,技术替代刻不容缓

如果把芯片比作电子信息行业的一顶桂冠,那么生产芯片的光刻技术就是这顶桂冠之上的明珠,而光刻机就是光刻技术的重要载体。目前全球光刻机可以分为激光直写光刻机、接触式光刻机和电子束光刻机3大类。因光刻机发出激光波长的不同又分为DUV光刻机和EUV光刻机。

目前,EUV光刻机因其极深紫外光可以将激光波长缩小至7nm以内,成为了全球最先进的光刻机,且这种级别的光刻机只有荷兰ASML公司可以生产。2018年,中国芯片巨头中芯国际曾出资1.2亿美元采购EUV光刻机,因特殊原因至今仍未交货。

用光刻机生产芯片,类似照相馆冲洗胶片。光刻机相当于照相馆的冲洗台,掩膜版相当于胶片。光刻机会将复制到光刻胶薄膜上的芯片电路,再通过刻蚀技术再刻到晶圆上,在此过程中,光刻胶的角色极为重要,因此,光刻机对光刻胶单体的纯度要求极高。然而此前几十年,该技术一直被发达国家垄断。

我国是芯片进口大国,每年全球33%的芯片会销往我国市场。根据数据统计,2021年前11个月,我国进口芯片总额突破3890.6亿美元,折合约2.48万亿人民币,比2020年云南省GDP还要高。面对如此巨大的市场需求,突破芯片产业的核心科技刻不容缓。但就国产光刻机的精度来看,与前段时间三星与台积电争相抢夺的3nm芯片高地比起来,目前我国光刻机的精度只有28nm,追赶之路可谓是路漫漫其修远兮。

但是近日,我国光刻机产业在光刻机耗材领域实现弯道超车,来自江苏徐州占地不到200亩的小厂却打破了国外对光刻胶技术的垄断。

来自徐州的小工厂——徐州博康

一直以来,国内生产光刻胶的企业主要集中在东南沿海地区,且产量十分有限,仅占全球市场份额的10%左右,主要集中在技术含量较低的传统光刻胶领域,但对于技术难度较大的ArF和KrF深紫外光刻胶,却少量替代。但在这个领域,徐州博康公司却实现了突破。

为了让自主研发的光刻胶单体可以面向高端市场,博康的研发团队2021年大部分时间几乎全天无休地做实验,吃住都在公司,最终将光刻胶的金属含量从100ppb降到了10ppb,纯度提高了10倍。可以应用于手机芯片、电脑芯片等对光刻胶纯度要求较高的集成电路生产中,一举打破了外国对光刻胶的技术垄断。

目前,博康已研发出10余款高端光刻胶产品,光刻胶单体销量占全球市场份额的5%,并储备了全球80%的光刻胶技术。

另外,博康还积极布局光刻设备。2013年,博康与中科院微电子所合作成立了江苏影速,仅用3年时间便实现了两大国家级重大科技专项——纳米级制版光刻机设备和PCB激光直接成像设备的研发,对进口光刻设备形成了“国产替代”,也终结了我国半导体设备“零出口”的历史。

2021年8月,华为旗下的哈勃科技向博康投资了3亿资金用于光刻胶技术的研发,华为的到来带动了更多资本的加盟,上市公司华懋科技与博康成立合资公司,并实缴资金2.8亿元。

那么,这家“小”企业到底有多牛?科技巨头和上市公司为何把目光投向江苏邳州这家企业?

“我们自成立至今,一直专注于光刻胶原材料到成品的自主研发及生产。先后攻克了有效去除光刻胶单体金属离子和产品纯化工艺等多项难题,填补了国内在该项技术上的空白。”徐州博康董事长傅志伟说,资本市场看好徐州博康,既是上市公司对发展光刻胶产业的一种战略布局,更是对徐州博康光刻胶领域自主研发成果的认可。

找准技术突破口

走进徐州博康产品展厅,一排排装满液体的褐色玻璃瓶罐摆放在展台上,标注着光刻胶单体、树脂、光引发剂等光刻胶组成材料名称,引人注目。

“过去这些光刻胶材料我们高价买不来。现在我们在光刻胶材料研发领域取得突破,很多国外厂商反过来向我们订购产品。”傅志伟端起一瓶单体试剂告诉记者,如果把芯片比作电子信息产业的皇冠,那光刻技术就是皇冠上的明珠,而作为芯片研发的重要材料――光刻胶,一直被发达国家攥在手里,成为制约我国芯片产业发展的“卡脖子”环节之一。

“我们把光刻胶单体作为突破口,心无旁骛专注研发,脚踏实地做产品产业化,成功实现了光刻胶单体的自主研发及生产。”傅志伟说,企业当时在没有经验、缺少专业技术人才、缺失关键上游原材料的条件下启动研发及生产,虽然经历曲折坎坷,但横下一条心就一定能做成。

“光刻胶的研发,关键在于其成分复杂、工艺技术难以掌握。”徐州博康信息化学品有限公司生产总监刘司飞参与了公司光刻胶单体量产、树脂研发以及配胶的全链条工作,他感慨地说,能够参与其中感觉很骄傲、很自豪,累并快乐着。

为了让光刻胶单体材料实现从实验室小批量到生产线吨位级生产并品质稳定,刘司飞曾和研发团队一起立下技术攻关军令状,半年时间吃住在公司,没日没夜地试验,最终实现了193纳米单体产品金属离子含量由100ppb降到了10ppb,纯化提高了10倍,满足智能手机芯片等集成电路对于光刻胶的需求

目前,徐州博康自主研发了光刻胶重要材料――光刻胶单体,同时还将国内光刻胶单体由248纳米的研发生产提升到193纳米研发、产业化阶段;成功研发G线/I线光刻胶、电子束光刻胶等产品并形成量产,为国内主流厂商批量供货。

走自主研发之路

“光刻胶在玻璃釜里制造和在流水线上生产有很大区别,试生产阶段要时刻关注数据变化,确保产品稳定性。”在徐州博康新厂大数据控制中心,公司产品总监邵严亮正带领团队针对一款即将量产的光刻胶进行稳定性评估。

工欲善其事,必先利其器。今年6月份,徐州博康建成并投产国内最完备的高水平光刻胶研制基地,每年可生产1100吨光刻材料、10000吨电子级溶剂,产值达20亿元。“徐州博康不仅在光刻胶单体生产上实现了突围,也在光刻胶产业链研发制造及光刻机的研发上全面发力。”邵严亮介绍说,目前徐州博康光刻胶单体占全球市场份额5%,储备了全球80%的技术,开发出10多个高端光刻胶系列产品。

打破国外垄断、实现自主研发离不开科技创新的支撑,而提高科技创新支撑能力,人才是关键。

“为了给企业自主研发提供源源不断的技术力量,我们在国内光刻胶领域广发英雄帖,组建了120余人的研发团队,占公司员工超40%,同时搭建了3000平方米国际标准研发中心作为技术创新平台。”傅志伟说,通过不计其数的试验,忍耐了无数次的失败、重来,再失败、再重来,公司自主研发收获颇丰,已获批27项发明专利,正在申请的专利达41项,并具有完全的自主知识产权。

布局中高端市场

傅志伟说,早在2013年,中科院微电子所就与徐州博康展开了密切合作,在光刻研发方面突飞猛进,并不断挑战一个又一个技术封锁,最终使得光刻技术的研发达到国际先进技术水平。

在光刻材料取得重大进展的同时,徐州博康还与中科院微电子所联合组建了一支新团队――江苏影速,开始进军先进光刻设备领域。

短短3年时间,江苏影速就完成了半导体纳米级制板光刻设备研发及PCB激光直接成像设备研发两个国家科技重大专项,成为我国唯一能够制造“半导体纳米级制板光刻设备”的企业,产品交付国内研究所、军工企业及一线厂商,逐步挤压进口设备的市场空间,并结束了我国半导体装备领域“零出口”的历史。

与此同时,徐州博康收购了英国的光刻机制造企业NBL电子束光刻机公司并落户徐州经济技术开发区,未来将在园区内主要生产电子束光刻机、扫描电镜、高压电源以及电子束枪、无磁电机等高科技产品。

目前,徐州博康已经发展为全国为数不多的中高端光刻胶材料研发和规模化生产企业,成为全球最快激光直写光刻机的发明者和制造商。谈到企业未来的发展,傅志伟说:“我们要努力掌握和创造属于我们自己的光刻技术及产品,改变全球光刻产业格局。”

中国光刻胶产业百家争鸣

除博抗之外,得益于近些年国家对光刻胶产业大力扶持下,我国整个光刻胶产业链都在快速升级。目前,上市公司晶瑞电材已获专利43项,其中有17项与光刻胶项目有关。同时,晶瑞电材已已经完成深紫外KrF光刻胶的生产线建设,而ArF光刻胶已小批量地投入市场。

随着国内市场上光刻机的百花齐放,国内科研高校也步履不停,全面擘画深紫外KrF光刻胶的研发。南京大学旗下的上市公司——南大光电早在2020年底便成功生产了第一款国产ArF光刻胶,且收获了顾客的一致好评。目前该款光刻胶经过评估,已经应用于14nm制程芯片的制造中。

总的来说,因为全球对ArF光刻胶的市场需求空间巨大,由于西方国家的技术壁垒,我国光刻胶产业无论是在市场份额,还是技术水平仍有很大提升的空间。

总结

台积电创始人张忠谋曾说,中国哪怕用举国之力也研发不出光刻机。面对张忠谋的自以为是,比亚迪创始人王传福坚决回怼,光刻机又不是神造的。王传福之所以有这样的底气,是因为在全球高端光刻机产业链中,中国已是重要一环。而凭借中国人的聪明才智,只要有1个突破口,我们便能打通整个体系。而随着华为、比亚迪、格力等科技巨头每年在芯片产业数千亿的研发投入,EUV等高端光刻机实现100%国产化只是时间问题。

文章来源: 60秒商业解读,经济日报

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