十问十答：6款正在禁运路上的DUV光刻机
作者：二马路的冰
排版：RedCandy
出品：SOlab
深度好文，6756字=17分钟阅读
先进光刻机的重要性毋庸多言，一句话：九大芯片制造设备之首。
其制造难度也毋庸多言。一句话：中国连“两弹一星”都可以造出来，但是2007年至今，中国光刻机水平仍然停留在90nm。
2018年，中芯国际曾向ASML订购了EUV光刻机，受限于《瓦森纳协议》，此事不了了之。
2019年11月7日《日经新闻》报道称，荷兰半导体设备供应商ASML已中止和中芯国际的合作计划 图源：EE Times China
但是，ASML仍可以销售上一代的DUV光刻机，包括14nm的DUV光刻机。
10月7日，美国商务部产业安全局宣布了一系列在《出口管理条例》下针对中国的出口管制新规。不仅如此，美国多次施压中国台湾、日本、荷兰、韩国跟进对华出口管制，尤其是要求荷兰和日本配合响应14nm光刻机的禁运。
2022年12月13日外交部例行记者会 图源：外交部
中国政府已就美国半导体出口管制向世贸组织提起诉讼。
2022年12月13日外交部发言人汪文斌主持例行记者会。汪文斌指出：“美国滥用出口管制措施，阻碍芯片等产品的正常国际贸易，将对全球半导体供应链造成扭曲，对国际贸易造成扰乱”。
美方则称，其出口限制符合美国国家安全的利益。
芯光社特邀专家为此做了解读。
Q1
美方施压荷兰对中国禁运14nm光刻机的进展如何？
今年7月起，美国已陆续派出官员赴荷兰施压，要求ASML公司扩大对中国的禁售范围。
11月18日，荷兰外贸大臣施赖纳马赫尔接受采访时表示，荷兰将保护自己的技术以及国家安全，对华政策不会照搬美国。
《鹿特丹商报》18日发表了对施赖纳马赫尔的专访报道 图源：百度
施赖纳马赫尔表示：“我们正与美国进行谈判，显然他们已经宣布了单方面措施。我无法评论荷兰将接受什么，我们在权衡自己的利益，我们的公司已经受到（以前的）出口限制的损害。”
荷兰并不想失去中国市场，也不想就此事挑起与中方的外交对立，所以对华出口管制的政策态度一直模糊不清。
然而，不到一个月，荷兰的态度似乎就发生了转变。
2022年12月9日，美国与荷兰拟议中的对华半导体出口管制谈判结果初定。
荷兰外贸大臣施赖纳马赫尔 图源：彭博社
媒体援引与会人士的消息称，荷兰已同意与美国加强合作，共同限制中国企业取得先进芯片技术的管道，把对中国半导体的出口管制法规化，从而与美国10月7日出台的一系列半导体出口措施保持一致。
Q2
美方施压日本对中国禁运14nm光刻机的进展如何？
之前，日本也不想失去中国市场，不想就此事挑起与中方的外交对立，所以对华出口管制的政策态度也是一直模糊不清。
但是，据日本共同社报道，当地时间12月9日，美国商务部长雷蒙多与日本经济产业大臣西村康稔举行电话会谈，提出“作为共享对华战略的同盟国，希望予以响应”的说法。
报道说，这可能是日美部长间首次直接提出有关合作的要求。此举旨在限制日本拥有高技术水平的半导体制造设备等出口，从而延缓中国的尖端半导体开发进度。
共同社报道，美方理由是：日本和荷兰在半导体制程微细化技术等方面拥有世界顶级企业，如果得不到两国的协助，（美方的）管制措施就存在漏洞。
12月13日，日本经济产业大臣西村康俊在新闻发布会上表示，日本正在与美国和其他国家就此事进行讨论，但拒绝对正在进行的会谈的状态发表评论，“我们正在对国内公司进行听证会，并研究美国限制措施的影响”。
日本经济产业大臣西村康俊 图源：百度
近日，据彭博社报道，日本政府已“原则上同意”与荷兰一道采取美国半导体对华出口管制措施。
图源：彭博社
外媒分析，若日本加入对中国禁运14nm光刻机的话，势将引发中国强烈反弹。
随着美中芯片竞争渐趋白热化，日本在盟国美国和中国大陆这个最大贸易伙伴之间左右为难。
Q3
美方施压荷兰和日本禁止ASML、尼康和佳能对中国禁运DUV光刻机的说法对吗？
一些媒体报道，美方施压荷兰和日本禁止ASML、尼康和佳能对中国禁运DUV光刻机，这个报道并不准确。
DUV光刻机分为248nm和193nm光刻机两种类型，193nm光刻机又分为干式和湿式两种类型。美国施压荷兰和日本对中国禁运光刻机指的的湿式193nm光刻机，目前全球只有ASML和尼康两家公司生产。
DUV/EUV的发展路径演化 图源：网络
佳能公司只能生产248nm光刻机，在研发5nm纳米压印机器，但其应用前景业界有争议，且未投入芯片量产。因此，此次事件与佳能公司无关。
另外，在面板光刻机领域，目前只有尼康和佳能两家公司瓜分面板光刻机市场。
准确的说法是:美方要求ASML和尼康两家公司禁止向中方出口湿式193nm光刻机，即14nm的DUV光刻机。
Q4
具体来说，荷兰和日本有几款光刻机在美国这次禁运诉求之列？
6款！
美方欲禁运的ASML公司的4款湿式193nm光刻机 图源：芯光社整理
美方欲禁运的尼康公司的2款湿式193nm光刻机 图源：芯光社整理
Q5
ASML公司的反应如何？
据路透社报道，12月12日，ASML首席执行官 Peter Wennink 在接受报纸NRC Handelsblad采访时说：“也许他们认为我们应该面对面谈判，但ASML已经做出了牺牲”（Maybe they think we should come across the table, but ASML has already sacrificed）”。
ASML首席执行官 Peter Wennink 图源：必应
他表示，在美国的压力下，荷兰政府自2019年以来已经限制ASML向中国出口其最先进的光刻机，他说这有利于销售替代技术的美国公司。
他表示，虽然 ASML15%的销售额在中国，但在美国芯片设备供应商处“这一比例为 25%，有时甚至超过 30%”。
ASML的一位发言人证实了采访中的言论是准确的，但拒绝进一步置评。
需要指出的是，目前ASML第一大股东是Capital Research and Management Company（美国资本国际集团），股份占比15.81%。
第二大股东是BlackRock Inc.（美国的黑岩集团），股份占比7.95%。第三大股东是Baillie Gifford（英国柏基投资），股份占比4.54%。ASML是受美国资本控制的。
Q6
此事件对ASML和尼康两家公司营业有何影响？
公开资料显示，2021年，湿式193nm光刻机ASML出货量为，而尼康则为4台。
ASML在中高端光刻机市场可谓是一骑绝尘。湿式193nm光刻机全球市占率达93%，EUV全球市占率达100%。
ASML 首席执行官 Peter Wennink 曾表示，ASML反对禁止把DUV设备卖给中国大陆，因为这是成熟技术。ASML对中国大陆（包含国内外企业的所有晶圆厂）发货的销售额，占2021年总营收的14.7%。
中国大陆是ASML光刻机的第三大市场。ASML表示从去年到现在已经向中国出口了78台DUV光刻机,其中今天第一季度为23台。
12月，由ASML刚刚向鼎泰匠芯洁净室交付了光刻机，应用于中国首座12英寸车规级功率半导体自动化晶圆制造。
鼎泰匠芯洁净室交付ASML光刻机搬入现场 图源：百度
ASML在华员工人数已超过1500人，并将9月1日设为ASML人的中国日。
在中国设有15个办事处、11个仓储物流中心、3个开发中心、1个培训中心以及1个维修中心。
2025年，ASML将实现年产90台EUV光刻机和600台DUV光刻机，大幅度提升光刻机的产能。
国际半导体协会12月的《世界晶圆厂预测报告》表明，预计全球半导体行业将在2021至2023年间建设84座大规模芯片制造工厂，中国大陆数量全球第一，有20座成熟制程工厂。
ASML最近五年光刻机出货数据 图源：观察者网
没有中国市场，这600台DUV光刻机如何完全消化？
此事件对尼康公司肯定也有影响，但影响相对较小。
需要特别指出的是，2021年，ASML中国大陆销售额全球占比为14.7%，利润额全球占比肯定远高于14.7%！
原因你懂的！
Q7
美方施压日本对中国禁运14nm光刻机的意图何在？
从长期看，维护美方自身利益，“美国优先”，加强美国在芯片等尖端领域的优势地位，同中国展开竞争，限制全球第二大经济体的高科技产业发展。
从短期看，呼应10月7日出台的出口管制新规。此次扩大了光刻机管制范围，从之前的EUV光刻机进一步扩大到湿式193nm光刻机。
根据SIA（美国半导体行业协会）公布的数据，美日欧芯片装备厂商市场份额全球占比超过90%。
要堵出口管制新规的漏洞，离不开荷兰和日本两国政府的配合支持。
根据主要国家和地区划分的全球半导体市场份额 图源：SIA
Q8
此处事件对哪些中国军工领域有影响吗？
没有。
军工领域的芯片强调的是抗辐射、高可靠性等需求，一般90nm就足够了。
Q9
此处事件对哪些中国芯片企业影响最大？
两存一芯。
10月7日的出口管制新规中，规定美国供应商在向生产18nm或以下的DRAM芯片、128层或以上的NAND闪存芯片、14nm或以下的逻辑芯片的中国企业出口设备时，必须进行逐案审查（case-by-case basis）。
18nm或以下的DRAM芯片针对的是长鑫存储；128层或以上的NAND闪存芯片针对的是长江存储；14nm或以下的逻辑芯片针对的是中芯国际。
长鑫存储 图源：必应
也就是说，10月7日的美国商务部产业安全局出口管制新规对中国两存一芯，即长鑫存储、长江存储和中芯国际造成严重干扰，尤其是对处于起步阶段的存储器产业，几乎是致命打击。
显然，美国商务部将对“两存一芯”的申请案采取“推定禁止（Presumption of denial）程序，若非有证据证明交易行为不会对美国国家安全及外交政策产生不利影响，否则将“一律拒绝”发放许可执照。
Q10
12月15日，美国商务部工业和安全局将长江存储等6家中国科技公司列入了“实体清单”，是否意味着长江存储的处境最为艰难？
2020年12月18日，据美国商务部工业和安全局将中芯国际添加到实体名单列表中。
美商务部将中芯国际等公司纳入“实体清单”报道 图源：腾讯网
作为中国大陆目前仅有的能量产14nm芯片的代工厂，近年来，中芯国际一直在扩大28nm及以上的芯片代工产能，业绩一直向上。未来5-7年将建设中芯深圳、中芯京城、中芯东方、中芯西青总共约34万片12英寸新产线的项目。
也就是说，短期来说，14nm光刻机的禁运对中芯国际的扩成熟产能的发展有影响，但是不大。
但是，受限于《瓦森纳协议》和出口管制新规，中芯国际要突破7nm制程，短期内看来是基本无望了，要被压缩在成熟节点和后段工艺了。
2019年9月，长江存储核心厂区 图源：长江存储官网
2016年，国家国家存储器基地项目一期开工。2020年国家存储器基地项目二期启动，整个项目投资240亿美元。
最近，长江存储推出200层以上的3D NAND闪存芯片X3-9070，是该公司有史以来储存密度最高的闪存，已经量产并进入零售市场。公司业绩正在变好。
之前有报道称，苹果正在考虑在iPhone 14手机中选用长江存储的3D NAND闪存芯片。由于美国国内舆论的压力，苹果不得不改变该采购计划。
国行iPhone 14pro机型均采用了长江存储提供的NAND闪存 图源：凤凰网
层数是闪存的性能最关键技术指标，层数越多，单位空间存储密度就越大，总存储容量越容易提升。当然，接口速度、可靠性、随机读取性能、能耗、每单元位数等指标也很重要。
总体上说，3D NAND闪存芯片的立体结构更依赖于刻蚀机和物理沉积设备，而不是光刻机来实现。
当然，湿式193nm光刻机是量产高性能3D NAND闪存芯片的必要前提。
湿式193nm光刻机的禁运，肯定也会给长江存储带来困难，尤其是其二期项目的实施，但是还在可控范围内的。处境最为微妙的应该是合肥长鑫了。
2021年DRAM市场份额 数据来源：IC Insights
当前三星电子（韩）、SK海力士（韩）、美光（美）三大巨头共同占据了94%的DRAM市场份额。
三巨头的DRAM制程已经越过了1Xnm节点（16nm-19nm）、1Ynm节点（14nm-16nm)， 1Znm节点(12nm-14nm），开始进入1a节点（约13nm，1Znm的增强版），正在全力备战1b节点（约12nm，1a的增强版），瞄准1g节点（约11nm，1b的增强版）。
在1Znm节点，DRAM正式进入EUV光刻机时代。
2019年，合肥长鑫宣布首个19nm工艺制造的8Gb DDR4产品量产，即进入了1Xnm节点，这无疑是中国大陆DRAM产业的巨大突破。
（👆点击图片可跳转原文阅读）
根据长鑫规划，目前正在研发17nm工艺，之后是研发15nm工艺，即1Ynm节点。
如果合肥长鑫二期工程无法取得湿式193nm光刻机，其产品将止步于19nm节点,即1Xnm节点。
而三星电子、SK海力士、美光三大巨头中，前两位已经进入EUV光刻机时代，进入了1a节点。
神奇的是，无需借助EUV光刻机，美光公司仍然采用原有的湿式193nm光刻机，结合多重图形曝光技术，竟然全球率先进入了1β节点。
（👆点击图片可跳转原文阅读）
也就是说，即使采购不到EUV光刻机，仅仅借助于湿式193nm光刻机，美光公司也实现DRAM产品性能的快速升级。
当然，前提是美光公司的湿式193nm光刻技术能力足够强大，尤其是曲线193nm掩模的设计及制造技术能力。
目前为止，在装备落后一代的情况下，似乎只有美光公司有如此神奇的技术逆转能力。
合肥长鑫和三大DRAM巨头的产品技术差距本来就有3-4代。如果湿式193nm光刻被禁运的话，合肥长鑫的光刻装备将落后两代以上，产品技术差距有可能会进一步被拉大。
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