先給差友們看一張圖。。。

臺(tái)上站著的，有美國(guó)總統(tǒng)拜登，還有英偉達(dá)皮衣黃、 AMD 蘇媽、蘋果庫(kù)克，等等一眾科技圈大佬。

不過(guò)看站位大家都能猜出，那天的主角不是他們，而是最中間的三位臺(tái)積電核心人物：創(chuàng)始人張忠謀、總裁魏哲家和董事長(zhǎng)劉德音。

搞出這么個(gè)罕見名場(chǎng)面的，是 2022 年年底，臺(tái)積電美國(guó)晶圓代工廠迎來(lái)的第一臺(tái)機(jī)器。

而就是這么一臺(tái)機(jī)器，直接讓拜登激動(dòng)地說(shuō)出 “ 芯片制造業(yè)回來(lái)了 ” 。

對(duì)，你沒看錯(cuò)，美國(guó)的芯片制造業(yè)，其實(shí)是失去過(guò)的。。。

一直以來(lái)，大家說(shuō)的美國(guó)芯片很強(qiáng)，其實(shí)都有個(gè)限定詞：芯片設(shè)計(jì)。除了設(shè)計(jì)外，還有造晶圓、刻電路、測(cè)試、封裝等流程，而后續(xù)這些，都屬于芯片制造的范疇。

這么說(shuō)吧，從上個(gè)世紀(jì)開始，他們的半導(dǎo)體制造份額就跟滑滑梯一樣，一路向下。

白宮發(fā)布的全球半導(dǎo)體制造份額占比：

除了還在堅(jiān)持自己造芯片的英特爾外，其他企業(yè)像是英偉達(dá)、 AMD 啥的，幾乎都在向臺(tái)積電、三星等討飯吃。

昔日的半導(dǎo)體搖籃，制造業(yè)務(wù)一丟再丟，背后的原因是啥，這些年也被大伙們分析爛了。

主流的觀點(diǎn)基本就是美蘇冷戰(zhàn)期間，美國(guó)為了扶持東亞幾個(gè)國(guó)家和地區(qū)的芯片技術(shù)，結(jié)果就被日本偷家超車了。

老美發(fā)現(xiàn)打不過(guò)，并正值在搞去工業(yè)化，更加看重價(jià)值鏈最頂端的芯片設(shè)計(jì)，于是順?biāo)浦蹃?lái)了波產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，覺得能用其他手段當(dāng)好群主，掌握住芯片霸權(quán)就行。

但，制造不好芯片，真的是老美不想嗎？最近彭博社那邊又曝出了個(gè)新的細(xì)節(jié)，或許給出了個(gè)答案。說(shuō)是其實(shí)老美一直在想法子，想著讓自家芯片制造產(chǎn)業(yè)東山再起。

而在 EUV （ 極紫外光刻 ）光刻機(jī)，差點(diǎn)讓老美翻盤。。。但卻因?yàn)橐粡埬?，讓老美痛失良機(jī)。

光刻機(jī)大伙兒應(yīng)該不陌生，就是把電路蝕刻在晶圓上的機(jī)器， EUV 算是現(xiàn)在最先進(jìn)的技術(shù)。而在這之前霸榜的，一直都是深紫外（ DUV ）光刻機(jī)。

而美國(guó) “ 最強(qiáng) ” 的硅谷光刻集團(tuán)，在造 DUV 光刻機(jī)時(shí)，一直打不過(guò)日本的尼康佳能和荷蘭的 ASML ，于是他們準(zhǔn)備另辟蹊徑超車，早早研發(fā) EUV 技術(shù)。

早在1997 年的時(shí)候，美國(guó)能源部就和英特爾一起，整了個(gè) EUV LLC 聯(lián)盟，不僅拉來(lái)了三大國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，甚至把摩托羅拉和 AMD 等企業(yè)的科學(xué)家們都薅了過(guò)來(lái)。

萬(wàn)事俱備，但美國(guó)怎么也沒想到的是，綜合評(píng)估之后，發(fā)現(xiàn) EUV 光刻機(jī)比 DUV 光刻機(jī)難造得多，而自家硅谷光刻集團(tuán)的技術(shù)實(shí)在菜得離譜，根本奶不動(dòng)。。。

但聯(lián)盟都費(fèi)老大勁整起來(lái)了，總得找個(gè)能造出光刻機(jī)的廠吧，而有這個(gè)能力的，除了日本的尼康，就只剩荷蘭的 ASML 了。

當(dāng)時(shí)美國(guó)還沒走出日本之前偷家的陰影，這個(gè)機(jī)會(huì) ASML 自然是當(dāng)仁不讓。

不過(guò)畢竟不是親兒子，在達(dá)成合作之前， ASML 還簽了一系列 “ 賣身 ” 協(xié)議，比如光刻機(jī)核心零部件要有一半多從美國(guó)那里買等等。

達(dá)成這樣的 PY 關(guān)系后，英特爾后續(xù)還給 ASML 投了41 億美元，成了最大的股東，可以說(shuō)美國(guó)芯片制造業(yè)的偉大復(fù)興，就看這一仗了！

當(dāng)然事實(shí)證明，美國(guó)在 ASML 身上的心血沒白花，在 2018 年， EUV 光刻機(jī)就量產(chǎn)了。

該輪到享受成果的時(shí)候了。。。只要你英特爾說(shuō)一句，我 ASML 肯定會(huì)供貨，然而，美國(guó)這邊又開始掉鏈子，英特爾這個(gè)口啊，實(shí)在是張不開，愣是沒買。

因?yàn)?nbsp;ASML 一開始量產(chǎn) EUV 光刻機(jī)的時(shí)候，還有一項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù)EUV 薄膜沒搞定，而以英特爾當(dāng)時(shí)的技術(shù)，還沒辦法繞過(guò)這層膜，它也沒有膽量賭這個(gè)技術(shù)在短時(shí)間內(nèi)會(huì)被攻克。

大家可別聽名字就小看這項(xiàng)技術(shù)，它在光刻機(jī)造芯片的良率上，可是殺手锏一般的存在。

光刻機(jī)工作起來(lái)，其實(shí)就是讓掩模（ Mask ）上的電路，縮小個(gè)幾倍刻在晶圓上。

但在這個(gè) “ 復(fù)印 ” 的過(guò)程中會(huì)有一個(gè)問(wèn)題，環(huán)境中可能會(huì)有灰塵顆粒等臟東西，要是落在掩模上，光刻機(jī)會(huì)原封不動(dòng)地把它打印在晶圓上。

要知道芯片上的電路都賊迷你，稍微一個(gè)小缺陷，打印出的這個(gè)芯片基本可以扔進(jìn)垃圾桶了。

更何況根據(jù)外媒 Anandtech 的報(bào)道，因?yàn)橛⑻貭柈?dāng)時(shí)只有自己一個(gè)客戶，一般用的還是單芯片掩模，也就是說(shuō)一個(gè)掩模上，只刻了一個(gè)芯片電路，但凡遇到一個(gè)灰塵，整個(gè)晶圓都廢了。

而這時(shí)候， EUV 薄膜作用就顯現(xiàn)出來(lái)了，它裝在掩模上方兩三毫米處，相當(dāng)于是 “ 帶刀護(hù)衛(wèi) ” ，不讓灰塵啥的靠近掩模這個(gè) “ 焦點(diǎn) ” ，不在焦點(diǎn)上，自然也不會(huì)被刻到芯片上。

沒有 EUV 薄膜（ 左 ）和有 EUV 薄膜（ 右 ）光刻出來(lái)的芯片效果對(duì)比

但要把這張薄膜造出來(lái)，可不是嘴上說(shuō)說(shuō)。

首先， EUV 薄膜透過(guò)極紫外光的硬性要求，就把大部分材料給打趴下了，就算達(dá)到這個(gè)要求，要保證足夠高得透明度，還得把膜做得非常薄。

做薄之后，這層膜，還要承受住極紫外光的超高能量，最起碼在 600 ~ 1000 ℃這個(gè)溫度范圍內(nèi)，不能有任何變形啥的。

總之，把這個(gè)薄膜造出來(lái)，難度不是一般的小。這也是為啥 EUV 光刻機(jī)在量產(chǎn)了3 年后， EUV 薄膜才勉強(qiáng)能量產(chǎn)商用。

既然都沒能等到 EUV 薄膜，那為啥臺(tái)積電就這么有魄力，剛量產(chǎn)就把 EUV 光刻機(jī)提回家了？

原因倒是挺簡(jiǎn)單，它敢賭，手里也有資本賭。當(dāng)初，臺(tái)積電率先買 EUV 光刻機(jī)的時(shí)候，就有外界傳言，說(shuō)它搞出了個(gè)層流氣刀（ laminar air knife ）的技術(shù)，效果和 EUV 薄膜差不多。

而且臺(tái)積電手里，各個(gè)廠商、各種芯片的訂單都有，據(jù) Anandtech 報(bào)道，它用的大都是多芯片掩模。

比如一個(gè)有 25 個(gè)芯片電路的掩模，在不用 EUV 薄膜的狀況下，就算遇到一個(gè)灰塵，整塊晶圓也還有96% 的良率。

對(duì)比之下，當(dāng)時(shí)在造芯片這塊兒，英特爾手里是一張好牌都沒有，真的不敢賭啊。

連賭注都下不了，你說(shuō)這牌桌英特爾怎么上。。。

而據(jù)彭博社的說(shuō)法，正是這次英特爾沒第一時(shí)間用上 EUV 光刻機(jī)，才讓老美錯(cuò)失重回芯片制造業(yè)巔峰的機(jī)會(huì)。

不過(guò)在世超來(lái)看，不是英特爾沒買 EUV 光刻機(jī)，導(dǎo)致美國(guó)芯片制造業(yè)一蹶不振，而是它本來(lái)就已經(jīng)江河日下，只不過(guò) EUV 光刻機(jī)恰好向大伙揭露了這個(gè)事實(shí)。

當(dāng)然造芯片不太行，美國(guó)心里肯定還是門兒清的，這幾年，他們也一直明著暗著發(fā)力自己的芯片制造業(yè)。

英特爾這邊， 2021 年就搞了個(gè)大動(dòng)作，宣布 IDM 2.0 計(jì)劃，總結(jié)下來(lái)，就是它也要學(xué)臺(tái)積電，擴(kuò)張產(chǎn)能準(zhǔn)備代工，還為此專門成立了一個(gè)代工服務(wù)事業(yè)部。

甚至現(xiàn)在有更先進(jìn)的光刻機(jī)出來(lái)，英特爾都不敢猶豫了，比如今年年初， ASML 新出的 High-NA EUV 光刻機(jī)，英特爾二話沒說(shuō)就下了單，前兩天已經(jīng)宣布組裝完成。

倒是臺(tái)積電這次還準(zhǔn)備再觀望觀望。。。

美國(guó)也學(xué)聰明了，打算多整幾個(gè)籃子裝雞蛋。前些年開始就變著法的，引誘臺(tái)積電在美國(guó)建廠，除了芯片補(bǔ)貼法案外，官方還暗戳戳地施壓，到現(xiàn)在臺(tái)積電已經(jīng)給美國(guó)承諾3 座工廠了。

不過(guò)丟掉芯片制造業(yè)容易，想重拾起來(lái)就沒那么簡(jiǎn)單了。2021 年臺(tái)積電開始建廠，才剛開始就卡住了，美國(guó)連建廠最基本的人才都招不到，投產(chǎn)時(shí)間也從 2024 年推到了 2025 年。

而從老美在造芯片栽的跟頭來(lái)看，在芯片這塊兒，彎道超車的機(jī)會(huì)似乎并不多，更多的還是全產(chǎn)業(yè)鏈配合下的直線超越。

至于啥時(shí)候美國(guó)才能把自家芯片制造業(yè)搞支楞起來(lái)，咱也不知道，至少短時(shí)間內(nèi)是無(wú)望了。

撰文：松鼠 編輯：江江 封面：子曰

圖片、資料來(lái)源：

reddit，網(wǎng)絡(luò)

Bloomberg，The US Had a Chance to Lead in Chipmaking Tech, and Missed It

Semiengineering，EUV Pellicles Finally Ready

Anandtech，EUV Pellicles Ready For Fabs, Expected to Boost Chip Yields and Sizes

AI 芯天下，深度丨當(dāng)EUV薄膜成為“高精尖”芯片良率的關(guān)鍵

之前英特爾的制程一直是領(lǐng)先的，為什么會(huì)突然在14nm卡這么久？