江西
- 2025年全球半導(dǎo)體領(lǐng)域迎來重大突破，日本科技巨頭富士通與東芝聯(lián)合發(fā)布的2納米制程芯片正式登場，迅速引發(fā)行業(yè)震動。
- 該款芯片相較當(dāng)前廣泛使用的3nm產(chǎn)品，在運算性能上實現(xiàn)了約20%的躍升，同時功耗降低達(dá)50%，無論是用于新一代智能手機(jī)終端，還是支撐大規(guī)模人工智能計算的服務(wù)器集群，均具備極強(qiáng)的適配能力。
- 相比之下，我國在先進(jìn)芯片制造方面仍處于7nm工藝節(jié)點的量產(chǎn)穩(wěn)定性攻堅階段。
- 國內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的中芯國際依托DUV深紫外光刻結(jié)合多重曝光方案，開發(fā)出等效7nm級別的N+1制程，但始終面臨兩大瓶頸：其一是晶圓成品率尚未達(dá)到理想水平，其二是生產(chǎn)流程復(fù)雜導(dǎo)致單位成本居高不下，制約了規(guī)模化推廣的步伐。
- 不少觀眾提出疑問：同樣是發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)，為何中日之間的進(jìn)展存在顯著差距？這并非某一單點環(huán)節(jié)的落后，而是涵蓋核心設(shè)備、設(shè)計工具、關(guān)鍵材料以及整體產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同在內(nèi)的系統(tǒng)性代差。
- 首先看最為核心的制造裝備環(huán)節(jié)，這也是我國被外部限制最為嚴(yán)苛的領(lǐng)域。
- 芯片制造如同在微米級尺度上雕刻極其精細(xì)的電路圖樣，制程越先進(jìn)，線路越纖細(xì)，對“雕刻器械”的精度要求也越高——這種核心設(shè)備正是光刻機(jī)。
- 目前唯一能夠支持7nm及以下先進(jìn)節(jié)點量產(chǎn)的，是荷蘭ASML公司研發(fā)的EUV極紫外光刻機(jī)。該公司幾乎掌控全球超過九成的高端光刻機(jī)供應(yīng)，其內(nèi)部集成的超精密光學(xué)模組與動態(tài)曝光控制系統(tǒng)，凝聚了幾十年的技術(shù)沉淀，屬于全球獨有技術(shù)體系。
- 然而，中國企業(yè)已被完全排除在EUV設(shè)備采購名單之外。自2019年起，美國持續(xù)施加外交與貿(mào)易壓力，迫使ASML停止向中國客戶交付EUV光刻系統(tǒng)。
- 進(jìn)入2025年后，連原本允許出口的部分DUV光刻機(jī)型也被荷蘭政府收緊管制，多項已申請的出口許可遭到撤銷，直接打亂了中芯國際等企業(yè)的擴(kuò)產(chǎn)節(jié)奏與設(shè)備部署規(guī)劃。
- 國內(nèi)承擔(dān)光刻機(jī)自主研發(fā)任務(wù)的核心企業(yè)為上海微電子裝備（SMEE），現(xiàn)階段可穩(wěn)定交付的是90nm制程對應(yīng)的步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)。其于2023年推出的28nm級別樣機(jī)，經(jīng)過兩年優(yōu)化調(diào)試，至2025年才實現(xiàn)批量生產(chǎn)中的良品率突破八成關(guān)口。
- 對比日本廠商所掌握的、足以支撐2nm芯片量產(chǎn)的設(shè)備能力，我國在光刻機(jī)核心技術(shù)層面至少存在十五年的追趕距離。
- 即便解決了硬件制造問題，芯片設(shè)計階段仍需依賴EDA電子設(shè)計自動化軟件。這類工具相當(dāng)于集成電路的“智能繪圖平臺”，從邏輯架構(gòu)搭建、信號路徑模擬到能耗預(yù)測分析，全流程都離不開它的支持。
- 若缺乏先進(jìn)的EDA環(huán)境，即使擁有頂尖工程師團(tuán)隊，也無法完成如今動輒集成數(shù)百億晶體管的復(fù)雜芯片設(shè)計任務(wù)。
- 全球EDA市場長期由三家海外企業(yè)主導(dǎo)：Synopsys、Cadence和Siemens EDA，三者合計占據(jù)超過七成的市場份額，形成高度集中的產(chǎn)業(yè)格局。
- 2025年5月，美國商務(wù)部發(fā)布新規(guī)，明確禁止上述三家企業(yè)向中國客戶提供最新版EDA軟件，除非獲得特殊審批授權(quán)。此舉精準(zhǔn)打擊了我國芯片設(shè)計環(huán)節(jié)的關(guān)鍵軟肋。
- 華為旗下的海思半導(dǎo)體、紫光展銳等頭部設(shè)計公司因此陷入困境：現(xiàn)有軟件授權(quán)到期后無法續(xù)簽，安全補丁與功能更新停滯，舊版本程序又頻繁出現(xiàn)兼容性缺陷。
- 盡管國內(nèi)已有企業(yè)投身國產(chǎn)EDA生態(tài)建設(shè)，例如華大九天在2024年實現(xiàn)營收逾12億元，市場占有率攀升至11%；中電集團(tuán)整合資源后，相關(guān)產(chǎn)品線在國內(nèi)份額于2025年上半年提升至14%，但這些成果主要集中于成熟工藝節(jié)點的應(yīng)用場景。
- 對于7nm及更先進(jìn)制程所需的高階仿真與驗證模塊，國產(chǎn)EDA工具尚無成熟解決方案，難以滿足前沿芯片研發(fā)的實際需求。
- 除了設(shè)備與軟件短板，上游關(guān)鍵原材料同樣構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。芯片生產(chǎn)的每一道工序都需要使用超高純度特種材料，其中尤以光刻膠的技術(shù)門檻最高。
- 光刻膠在芯片加工過程中扮演著“專用顯影墨水”的角色，隨著制程微縮，對其分辨率、均勻性和化學(xué)穩(wěn)定性的要求呈指數(shù)級上升。
- 全球高端光刻膠供應(yīng)基本由日本企業(yè)壟斷。信越化學(xué)、JSR、東京應(yīng)化、住友化學(xué)四大廠商合計占據(jù)全球80%以上的市場份額。
- 特別是在面向7nm及以下節(jié)點的EUV光刻膠細(xì)分市場，日本企業(yè)的控制力更是高達(dá)95%以上。
- 反觀我國本土光刻膠企業(yè)，整體市場份額不足5%，且主要集中在g線、i線等中低端品類。
- 即便如恒坤新材料等積極擴(kuò)產(chǎn)的企業(yè)，通過募集資金推進(jìn)KrF光刻膠產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，預(yù)計到2025年底才能達(dá)成年產(chǎn)500噸的能力，短期內(nèi)依然無法替代進(jìn)口產(chǎn)品。
- 2024年全球光刻膠市場規(guī)模約為120億美元，日本廠商從中獲取了85%的收入份額，我國在此領(lǐng)域的議價能力極為有限。
- 更為深層的問題在于整個產(chǎn)業(yè)生態(tài)的協(xié)同效率差異。日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)歷經(jīng)數(shù)十年演進(jìn)，已構(gòu)建起從基礎(chǔ)材料、核心設(shè)備到晶圓制造的完整閉環(huán)體系。
- 日本在半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域的全球市場份額位居第二，僅次于美國。像DISCO這樣的龍頭企業(yè)，近年來大量訂單來自AI加速器與高性能計算芯片的研磨需求。這些設(shè)備制造商與材料供應(yīng)商、代工廠之間聯(lián)系緊密，能快速響應(yīng)技術(shù)迭代帶來的新要求。
- 而我國的芯片產(chǎn)業(yè)鏈則呈現(xiàn)出一定程度的割裂狀態(tài)。上游所需材料與設(shè)備嚴(yán)重依賴進(jìn)口，中游制造環(huán)節(jié)因受限于設(shè)備獲取，難以突破先進(jìn)制程壁壘，下游設(shè)計端又面臨軟件斷供與知識產(chǎn)權(quán)封鎖的雙重壓力。
- 雖然國家大基金三期已投入288億元重點扶持材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展，武漢光谷也啟動百億級項目彌補通信級激光材料短板，但這些戰(zhàn)略性投入轉(zhuǎn)化為實際產(chǎn)能和技術(shù)優(yōu)勢，仍需經(jīng)歷較長周期。
- 值得欣慰的是，國內(nèi)科研與產(chǎn)業(yè)界并未停止突圍嘗試。由清華大學(xué)牽頭組建的光刻技術(shù)研發(fā)中心，其創(chuàng)新性光刻工廠項目已于2025年第三季度進(jìn)入試運行階段。該項目采用同步輻射光源作為核心照明系統(tǒng)，旨在繞開ASML現(xiàn)有的EUV技術(shù)專利壁壘。
- 浙江某研究院成功研制出我國首臺商用電子束直寫設(shè)備，可實現(xiàn)8納米級線寬加工；杭州另一團(tuán)隊在納米壓印光刻設(shè)備的定位精度方面取得關(guān)鍵進(jìn)展，推動非傳統(tǒng)路徑的技術(shù)探索。
- 這些前沿嘗試正逐步填補技術(shù)空白，緩慢拉近與國際領(lǐng)先水平的距離。但我們必須清醒認(rèn)識到，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的追趕沒有速成之路。
- 從當(dāng)前主攻的28nm節(jié)點，邁向日本已實現(xiàn)的2nm時代，我們不僅要跨越多個技術(shù)臺階，更要重建一個自主可控、高效聯(lián)動的全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)系統(tǒng)。這條路漫長且充滿挑戰(zhàn)，但唯有堅持原始創(chuàng)新與系統(tǒng)布局，終將有望徹底打破“卡脖子”困局。
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