一文看懂 一台光刻机背后的美中激烈博弈

人气 18802

【大纪元2023年01月28日讯】(大纪元记者郑孝祺综合报导)美中芯片战已经经历一段时间,最近媒体聚焦的是用于制造半导体的复杂而昂贵的芯片制造工具,美国正在联合日本和荷兰,携手阻止中共获取这种珍贵设备,遏制中共利用高端芯片发展武器和监视工具。

全球科技行业一些非常重要的机器是在位于荷兰玉米田旁的工厂里生产的。美国政府正在联合日本、荷兰等盟友,努力确保这些机器不会落到中共手里。

周五(1月27日),消息人士分别向彭博社和《金融时报》透露,美国、荷兰和日本已经达成限制向中共出口芯片制造工具的协议,以阻止中共军队开发先进武器。

什么是芯片制造工具?

一个芯片工厂可以包含1,000个或更多工具,每个工具都针对流程中的不同步骤进行调整。一个关键的芯片制造步骤称为光刻,涉及到的工具可能有双层巴士那么大,重量超过200吨。它们产生聚焦光束,在计算机芯片上形成微观电路,用于从手机和笔记本电脑到汽车和人工智能等各种日用和商用商品。

具体说,光刻技术是芯片制造商的核心所在,光刻相当于用光在硅晶圆上描摹网格状的绘线,然后将这些线条蚀刻掉,就好比用刀子在木头上雕刻一样,只不过光刻使用的是化学品。刻蚀后留下的硅方块成为晶体管。

一块晶片上的晶体管数量越多,这块晶片的功能就越强大。在晶片上刻蚀更多晶体管的最佳方法之一是将线刻得更细。这项技术正是荷兰公司ASML(阿斯麦)的专长。ASML的光刻机能够刻蚀出当今世界上最细的线条。

最大、最精密的光刻机需要三架波音747飞机分段运载,成本高达1.6亿美元。

芯片示意图 (Shutterstock)

哪些公司制造光刻机?

对于光刻机而言,最核心的技术就是光源,光刻机按光源技术先进次序可分为紫外光(UV)、深紫外光(DUV)、极紫外光(EUV)三大类。

虽然应用材料公司(Applied Materials)、科磊公司(KLA)和泛林集团(LAM Research)等美国公司在芯片制造设备行业占据主导地位,但它们面临着来自东京电子等日本竞争对手的竞争。该工艺的某些部分,例如光刻,由荷兰公司ASML和日本的尼康和佳能主导,美国国内没有具备实力的竞争对手。

自2000年以来,ASML迅速从日本竞争对手手中抢走了市场份额,当前全球能够制造EUV光刻机的企业只有ASML一家企业,佳能、尼康仅能制造DUV光刻机。ASML控制着80%到90%以上的光刻机市场。因昂贵的开发成本,因此没有竞争对手会尝试构建最复杂的EUV系统。

佳能和尼康等竞争者只能生产老一代的芯片制造工具,尼康核心能力集中在最低端的UV(i-line)光刻机领域以及次高端的DUV领域。英特尔、三星电子和台积电认识到该技术在推动计算能力上的关键作用后,于2012年入股ASML。

ASML机器短缺是芯片制造商的瓶颈,芯片制造商计划在未来几年花费超过1000亿美元扩建工厂以满足市场对芯片的需求。

为什么美国要限制中共获取先进光刻机

美国官员曾表示,他们希望限制中共在制造先进半导体方面的进步,因为此类技术是中共发展军事现代化的关键。而中共一直没有放弃武统台湾的野心。

美国希望阻止中共对台湾发动袭击,因为台湾在全球产业链中占据重要地位;台海开战,对世界经济来说是一场灾难。

白宫官员们称,这些限制行动是必要的,以防止中共发展军队,开发新的、最先进的武器装备,并进一步加强其监控网络。中共的监控网络已经是世界上最复杂的网络之一。

图为美国加州劳伦斯‧利弗莫尔国家实验室极紫外光微影制程。(Lawrence Livermore National Laboratory)

第一步:阻止中共获取EUV

2018年以来,美国为阻止ASML对中共出口光刻机多次联系荷兰。那年5月,中芯国际向ASML订购了一台最新型的EUV光刻机。这台设备价值高达1.5亿美元,预计于2019年初交付。

2019年6月,时任美国国务卿蓬佩奥访问荷兰。他在与荷兰首相吕特会面中要求阻止对中国出口EUV光刻机的交易。吕特的回应是,虽然荷兰想要与盟国保持政策一致,但“每个国家都必须做出自己的安全决定”。一个月之后,吕特访问华盛顿。期间白宫官员向他展示了一份情报报告,内容是“中国(中共)获得光刻机可能带来的后果”。

6月30日,荷兰政府向ASML颁发的出口许可证到期,而审批及续签通常需要八周时间。吕特访美后不久,荷兰政府便决定不再续签这份许可证。至此,中芯国际与ASML的EUV光刻机交易就被搁置,后续只有DUV光刻机可以完成采购流程。

因此在美国的施压下,自2019年以来,ASML对华出口EUV未能获得荷兰当局的批准,这些限制将进一步收紧ASML对中国的销售。

美国的游说令中荷关系变得紧张。《华尔街日报》2021年7月19日报导,据知情人士称,中共官员频繁询问荷兰官员为何不发放许可证,导致ASML无法将EUV光刻机销往中国。2020年,时任中共驻荷兰大使曾对一家荷兰报纸表示,如果不允许ASML向中国出口高端光刻机,两国贸易关系料将受损。

什么是《瓦森纳协议》

历史上(1996年),美国曾牵头数十个西方国家签署了对华禁运高精尖技术的《瓦森纳协议》,荷兰也是签署国之一。

在《瓦森纳协议》下的禁运清单包括:一份是军民两用商品和技术清单,涵盖了先进材料、材料处理、电子器件、计算机、电信与信息安全、传感与激光、导航与航空电子仪器、船舶与海事设备、推进系统等9大类;另一份是军品清单,涵盖了各类武器弹药、设备及作战平台等共22类。

《瓦森纳协定》虽然允许成员国在自愿的基础上对各自的技术出口实施控制,但实际上成员国在重要的技术出口决策上受到美国的影响。

除中共治下的中国外、伊朗、利比亚等均在这个被限制的国家名单之中。《瓦森纳协议》正是欧美共同战略利益和政治理念的鲜明体现。

EUV光刻机的元器件基本都来自《瓦森纳协定》的缔约国境内,美国可以从任意一个环节插手来阻止交易完成,中共要想绕过所有缔约国进口EUV光刻机困难重重。

2023年1月17日,美国总统拜登在华盛顿的白宫椭圆形办公室会见荷兰首相马克‧吕特(Mark Rutte)。(Andrew Caballero-Reynolds/AFP via Getty Images)

美中在世贸交锋

去年10月,美国宣布了全面单边出口管制,旨在使中共难以获取或开发用于超级计算机和其它军事相关应用(如人工智能、核武器建模和高超音速武器)等的先进半导体技术。

美国商务部出口执法助理副部长西娅‧肯德勒(Thea Kendler)去年10月表示,针对中国半导体出口管制的ECCN技术参数将和《瓦森纳协定》达成协同,根据《出口管理条例》(EAR)第746.8条,美国商务部产业与安全局(BIS)打算将相关条款写进该协定中。肯德勒指出,这一管制规定对俄罗斯也同样有效。

中共批评美国的做法是对自由贸易的攻击,并为此向世贸组织提出申诉。去年12月12日,中共商务部在一份声明中表示:“中方向世贸组织提起诉讼,是通过法律途径解决中方关切,是维护自身合法权益的必要途径。”

北京的声明补充说,美国的限制“威胁到全球工业供应链的稳定”。中共驻华盛顿大使馆说,美国破坏中美公司之间的正常商业活动。

作为回应,美国表示世贸组织“不是解决国家安全问题的合适论坛”。美国负责出口管理的助理副部长肯德勒在一份声明中说,鉴于中共政府寻求消除军用和民用部门之间的界限,“美国国家安全利益要求我们果断采取行动,拒绝(中共)获取先进技术”。

总部位于华盛顿的新美国安全中心技术和国家安全项目主任马丁‧拉塞尔(Martijn Rasser)去年12月对美国之音表示,这场争端“突显出北京真正对抗美国行动的选择是多么少”。

“这主要是北京的一个象征性举动。我不认为中国(中共)领导人真的希望从中得到任何对他们有利的结果。但这是他们为数不多的行动方案之一,所以他们采取了它。”他说。

2023年1月13日,拜登和日本首相岸田文雄在白宫会面时握手。(Mandel Ngan/AFP)

下一步是限制中共获得DUV?

一系列措施如果有效,可能会迫使使用美国技术的美国和外国公司切断对中共一些领先工厂和芯片设计师的支持。但要有效,美国需要荷兰和日本加入类似的限制措施。

荷兰是美国切断对中共微芯片供应战略的关键参与者,日本已经表达愿意与美国合作,但荷兰采取了更为谨慎的路线,据直接参与这些讨论的三名美国官员称,美国花了几个月的时间向荷兰寻求帮助,要求荷兰有必要对中共采取强硬立场。

周五(1月27日),来自荷兰和日本的官员在华盛顿DC举行会谈,会谈由白宫国家安全顾问杰克‧沙利文(Jake Sullivan)主持,内容涉及广泛问题。

彭博社和《金融时报》报导,据知情人士透露,在会谈中,美国与荷兰、日本达成协议,限制向中国出口一些先进的芯片制造机器。该协议将把美国去年10月祭出的芯片技术口管制措施扩大到荷兰和日本的公司,包括ASML、尼康公司和东京电子有限公司。

“政客”(Politico)网站报导,正在考虑的出口限制将针对ASML的一些深紫外(DUV)光刻机。

ASML在一份声明中表示,公司了解到“政府之间已采取措施达成协议,据我们了解,该协议将专注于先进的芯片制造技术,包括但不限于先进的光刻工具。在它生效之前,必须详细说明并实施到立法中,这需要时间”。

总部位于荷兰的ASML(阿斯麦)公司是全球最大的光刻机制造商。(Emmanuel Dunand/AFP/Getty Images)

在业界,个位数纳米的芯片被认为比两位数纳米的芯片更先进。EUV机器最适合制造那些个位数纳米的芯片,DUV设备比EUV落后了一代。使用DUV需要较多层的光罩,且在多重曝光后的影像效果较差、良率较低,单个芯片成本较高。但在某些情况下,DUV机器在与其它技术结合时可以“增强”,这提高了它们在芯片技术拔河中的战略价值。

2020年,中国市场在ASML总销售额中的占比为17%。不过,这些销售仅限于老一代光刻机。分析师们称,如果得不到ASML生产的最先进机器,中国国内芯片制造商就无法制造出先进制程芯片。

“中国(中共)不可能靠自己建立一个领先产业。没有机会。”研究机构“伯恩斯坦”(Sanford C. Bernstein)分析师斯泰西‧拉斯贡(Stacy Rasgon)去年12月12日对彭博社说。◇

责任编辑:李寰宇#

相关新闻
消息:美日荷将共同限制芯片设备出口中国
美日荷据报达协议 限制对华出口芯片工具
高温热浪袭击印度 新德里数十人热死
首个热带风暴袭墨西哥和美国德州 酿3死
如果您有新闻线索或资料给大纪元,请进入安全投稿爆料平台
评论