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& }6 l$ ~9 ~* M- Y, |. w" w% [; D; n4月12日，彭博社以《美国曾有机会引领芯片制造，但却错过了》为题撰文。
; ~, y& l1 c* J文章指出，美国早期曾在半导体技术开发上发挥了至关重要的作用，但现在荷兰企业ASML垄断了关键芯片制造工具极紫外光刻机（EUV）的生产，台积电、三星等亚洲企业主导了先进芯片制造。
" b; t4 n# `- B" D6 z3 ^这篇文章认为，美国错失引领芯片制造的关键原因在于EUV光刻机。首先，早期很少有行业高管认可EUV可行；第二，曾经全球最大的芯片制造商英特尔，对何时引入EUV发生了误判。0 c; r! `5 S9 r W6 } H
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彭博社报道截图
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观察者网编译原文如下：
9 I. W* {% d- g# n+ S4 R* s这是一次史无前例的战略失误。
" F# ^5 f0 y, T! z早期，美国在开发半导体技术方面发挥了至关重要的作用，而半导体技术是当今人工智能革命的基础。然而，现在是一家荷兰公司垄断了这一过程，亚洲制造商主导了生产。: Y# P; S) m& }3 O5 F, Q& w
极紫外光刻机（EUV）可以说是目前世界上最重要的电子设备。
: b+ N( ~) i" B& M它们的出现，使得芯片制造能力实现了跃升，为新一代人工智能发展铺平了道路。人工智能平台（如OpenAI的ChatGPT和谷歌的Gemini）执行了大量并行计算，代替了通常由人类来执行的大量任务。- c" K: p; C! C& @7 R0 A9 f J0 M
这使获得EUV技术成为美国等大国的国家经济安全问题。现在的问题是，EUV仅由一家公司制造：ASML。每台EUV都有一辆公共汽车那么大，成本超过2亿美元。迄今为止，ASML已售出200多台EUV，使该公司成为欧洲最有价值的科技股，市值超过3500亿美元。% _0 y: g. [ c- [
美国是如何放弃对这一关键技术控制的？部分原因是，早期在半导体行业中，很少高管认为EUV是可行的。另一个原因是，一直是全球最大芯片制造商的英特尔公司，发生了误判。; v' b4 X p" g, J& _
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EUV光刻机内部结构
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2 B, c* ^3 a2 t; ~, _抛开日本，支持ASML等研发EUV
9 T# y' w; _) q6 a" Y R半导体芯片由晶体管组成——本质上是一系列门和开关，它们是现代计算中0和1的物理表现。为了使计算机更强大，半导体工程师们一直在寻求把晶体管做得更小。上个世纪中叶发明的第一个晶体管大约有一厘米长。现在它们只有几纳米，或者说十亿分之几米宽。8 Q6 Z4 L7 j/ _, c. V( t
在芯片制造的最初几十年里，可见光被用来在硅片上刻蚀图案来制造晶体管——这一过程被称为光刻——然后该行业才转向紫外光。- X3 I7 k( a) {# V/ ~
在20世纪80年代，科学家们开始探索芯片制造如何才能达到接近原子的体积，以保持创新的步伐。总部位于新泽西州的贝尔实验室的研究人员开始研究极紫外光技术，紧随其后的是美国能源部的三个国家实验室：劳伦斯利弗莫尔实验室、劳伦斯伯克利实验室和桑迪亚实验室，该部门最终为这项研究投入了数千万美元。7 P* i! j2 f& i+ G# I
随着这些机构在一些技术要素上取得进展，他们意识到，要将极紫外光技术推向市场，行业支持是必不可少的。1997年，一家名为EUV LLC的公私合营组织成立，其中包括美国公司英特尔、AMD和摩托罗拉。这个组织最终扩大到包括光刻技术公司硅谷集团和ASML，后者也参与了欧洲一个类似的EUV研究联盟。, K6 P& B& w' _- H7 G9 W0 b
当时，日本的尼康和佳能是光刻领域最大的玩家，而日本似乎是美国在芯片制造领域主导地位的最大威胁。因此，华盛顿不愿在下一代技术的竞赛中帮助这个亚洲国家，而是支持硅谷集团和ASML。这家荷兰公司在EUV上重金押注。2001年，ASML斥资11亿美元收购了硅谷集团，成为EUV竞争中仅剩的一个玩家。当时，它预计到2006年EUV将具有商业可行性。# A& ^( L0 Q# N0 T% X% Z
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2 Y" y& o$ x1 r2 e4 e英特尔美国芯片工厂
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英特尔发生误判
3 Z' t$ c( Q% ^事实证明，这种看法过于乐观。这项技术非常复杂。它包括用高功率激光以每秒5万次的速度轰击锡滴，产生能发射极紫外光的等离子体。这样的光在地球上不会自然产生，事实上它会被空气吸收，这个过程必须在真空中进行。然后，光线被一系列镜子聚焦，反射到一个准星上。掩膜上的图案，可以阻挡和吸收一些光线，这样就形成了要蚀刻到芯片上的电路图案。& i7 O! s1 {) d7 q' B
由于这些东西的运行规模，由德国蔡司公司制造的镜子必须要光滑得近乎不可思议：最大的瑕疵只有一个原子那么高。ASML表示，如果镜子按比例放大到一个国家的大小，那么最高的凸起将只有1毫米高。用激光轰击熔化的锡很麻烦。它需要定期清理，这意味着有很多停机时间。这使得人们很难想象这种机器是如何做到经济实惠的：半导体制造设备几乎需要每周7天、每天24小时不停地运转，才能证明数十亿美元的建造成本是合理的。: O( |* i! Y6 @6 t Q
直到2012年，业界才开始认为这项技术可能是可行的。而且它仍然需要注入大量的资金。因此，ASML转向了其最大的客户：台积电投资14亿美元，三星电子投资9.74亿美元，英特尔投资41亿美元。当时，这三家芯片制造商总共持有ASML约四分之一的股票。
3 A. I" L% P" q4 r& {/ U这一策略奏效了。到2018年，ASML开始大量出货EUV。尽管早期的大部分运转都是在美国完成的，而英特尔是ASML最大的行业支持者，但第一代EUV设备没有一台运往英特尔。
# k1 O; c% }6 p# G7 E& [5 {: w这并不是ASML的选择，而是英特尔的。
# r6 C7 k O( Z/ ?2 ^# C5 [9 A* @: b当时英特尔的首席执行官布莱恩·科再奇（Brian Krzanich）对这项技术能否产生规模经济效应没有信心。他把赌注押在了现有技术能够继续发挥作用上，直到他所看到的EUV问题得到解决。他有充分的理由充满自信：英特尔在尖端芯片制造工艺方面一直领先于同行。4 \9 R9 V' H7 Q# t1 M/ H
事实证明这是一个错误。使用EUV工艺的台积电在2018年左右首次在技术上超过英特尔。包括苹果、英伟达和AMD在内的科技公司自己设计芯片，然后委托台积电制造。与此同时，英特尔正努力使用替代的“多重图形化”芯片光刻技术可靠地工作。当它将工艺调整到可以大规模生产的程度时，台积电和三星已经在生产更先进的半导体了。& M; O/ J( l1 v5 x
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英特尔、英伟达和台积电市值对比
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8 s6 E% a ]% x& e d; J+ M英特尔高管不想重蹈覆辙' {) r: }" O5 M6 o4 I: k) R$ C
时至今日，英特尔仍在被当初的误判所困扰。
2 T: l7 X, G" Y* R2021年接任英特尔首席执行官的帕特•基辛格今年4月表示：“我们采取了很多措施来避免对EUV的需求，但正如你所看到的，这导致芯片功率、性能、面积和成本方面都存在不足。”
. ~) o/ J% s; q0 l) M& ?股市证明了这个错误的严重程度。早在2012年投资ASML时，英特尔的市值是英伟达的15倍，几乎是台积电的2倍。现在，英特尔的规模只是这两家公司的一小部分：英特尔的市值为1640亿美元，台积电的市值为6500亿美元，英伟达的市值为2.2万亿美元。* Y0 }) D3 b, e5 w3 {$ z! m/ T" v
这在很大程度上是由于英特尔没有接触到EUV技术。基辛格急于确保自己不会重蹈前任的覆辙。英特尔正在大力支持下一代EUV：高数值孔径。这种设备使用新的光学系统将光线聚焦到一个更小的点，该公司已经在俄勒冈州的一个地方安装了第一个预生产模型。3 E& M" g& c6 v7 M4 o, I5 \
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发表于 2024-4-13 09:26:00
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