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冷战中“最复杂的机器”,中国的科技遥不可及

旧金山——如今,拜登总统和华盛顿的许多立法者都担心计算机芯片和中国在基础技术方面的雄心。

但一家荷兰公司出售的大型机器已成为决策者的主要杠杆——这说明任何国家在半导体技术领域建立完全自给自足的供应链的希望是多么不切实际。

该机器由位于 Vildhoven 的 ASML Holding 制造。 它的系统使用不同类型的光来识别芯片上的超微电路,从而为硅微芯片提供更高的性能。 该工具历时数十年开发并于 2017 年投入批量生产,耗资超过 1.5 亿美元。 将其运送给客户需要 40 个集装箱、20 辆卡车和三架波音 747。

人们普遍认为,复杂的机器对于制造最先进的芯片至关重要,这种能力具有地缘政治影响。 特朗普政府 他成功地向荷兰政府施压 为了防止这种机器在 2019 年运往中国,拜登政府没有表现出扭转这种局面的迹象。

乔治城大学安全和新兴技术中心的研究分析师威尔亨特说,他得出的结论是,中国至少需要十年才能建造自己的类似设备。 “从中国的角度来看,这令人沮丧。”

ASML 机器实际上已成为芯片供应链中的一个瓶颈,芯片是计算机和其他数字设备的大脑。 该工具在三大洲的开发和生产 – 使用来自日本、美国和德国的专业知识和零件 – 也提醒人们该供应链的全球化程度,为任何想要在半导体领域实现飞跃的国家提供清醒的检查本身。

这不仅包括中国,还包括美国,美国国会正在讨论支出超过 500 亿美元以减少对外国芯片制造商依赖的计划。 联邦政府的几个部门,特别是五角大楼,担心美国对台湾领先的芯片制造商的依赖以及该岛靠近中国。

一种 一项研究 波士顿咨询集团和半导体行业协会今年春天估计,创建一个自给自足的芯片供应链至少需要 1 万亿美元,并大幅提高芯片和由它们制成的产品的价格。

哈佛商学院研究供应链的管理学教授 Willie Shih 说,这个目标对任何人来说都是“完全不现实的”。 ASML 技术是“您为何开展全球业务的一个很好的例子”。

这种情况凸显了 ASML 所扮演的关键角色,这家曾经默默无闻的公司现在市值已超过 2850 亿美元。 Evercore ISI 的分析师 CJ Muse 说,这是“你听说过的最热门的公司”。

ASML 于 1984 年由电子巨头飞利浦和另一家仪器制造商 Advanced Semiconductor Materials International 创建,现已成为一家独立的公司和最大的供应商。 包括称为光刻工艺的芯片制造设备。

使用光刻,制造商经常在硅晶片上显示晶片电路图案。 可以添加到单个芯片中的小型晶体管和其他组件越多,它的功能就越强大,可以存储的数据也就越多。 这种小型化的步伐被称为摩尔定律,以芯片巨头英特尔的联合创始人戈登摩尔的名字命名。

1997 年,ASML 开始研究向使用 极紫外辐射或 EUV。 这种光具有极小的波长,可以创建比传统光刻术小得多的电路。 该公司后来决定制造基于该技术的机器,自 1990 年代后期以来,这项工作已耗资 80 亿美元。

开发过程迅速成为全球性的。 ASML 现在使用来自德国的镜子和在圣地亚哥开发的设备组装先进的机器,这些设备通过用激光喷射锡滴来产生光。 主要化学品和成分来自日本。

ASML 首席执行官 Peter Weininge 表示,公司早期缺乏资金导致整合了专业供应商的发明,创建了他所谓的快速创新的“协作知识网络”。

“这迫使我们不要像别人那样做得更好,”他说。

ASML 建立在其他国际合作的基础上。 1980 年代初期,美国、日本和欧洲的研究人员开始思考光源的根本转变。 该概念已被包括英特尔和其他两家美国芯片制造商以及美国能源部实验室在内的财团采用。

ASML 总裁兼首席技术官 Martin van den Brink 表示,经过一年多的谈判,ASML 于 1999 年加入。 该公司的其他合作伙伴包括比利时的 Imec 研究中心和另一个美国财团 Sematech。 ASML 随后吸引了英特尔、三星电子和台湾半导体制造公司的大量投资,以帮助资助发展。

强烈紫外线辐射的怪癖使这种发展变得更加复杂。 光刻机通常通过透镜聚焦光线,在芯片上显示圆形图案。 但是小的 EUV 波长会被玻璃吸收,因此镜头将无法工作。 镜子是另一种流行的光线引导工具,也面临着同样的问题。 这意味着新的光刻技术需要具有复杂涂层的反射镜,这些涂层结合起来才能更好地反射小波长。

因此,ASML 求助于拥有 175 年历史的德国光学公司和长期合作伙伴蔡司集团。 她的贡献包括一个两吨重的投影系统来处理强烈的紫外线,六个定制设计的镜子在几个月内通过使用离子束去除瑕疵的复杂机器人过程研磨、抛光和涂层。

范登布林克先生说,产生足够的光来快速显示图像也会导致延迟。 但 2013 年被 ASML 收购的圣地亚哥公司 Cymer 最终改进了一个系统,该系统可以将来自高功率激光器的脉冲引导到每秒 50,000 次的锡液滴上——一次使它们变平,第二次使它们汽化——以创造强光。

新系统还需要重新设计称为光掩模的组件,其作用类似于电路设计中的模板,以及沉积在芯片上的新化学物质,当暴露在光线下时会生成这些图像。 日本公司现在提供大部分这些产品。

自 2017 年 ASML 推出 EUV 商业形式以来,客户已经购买了大约 100 台。 买家包括三星和台积电,这是生产其他公司设计的芯片的最大服务商。 台积电使用该工具创建 Apple 为其最新款 iPhone 设计的处理器。 英特尔和 IBM 表示 EUV 对他们的计划至关重要。

“这绝对是人类制造的最复杂的机器,”IBM 高级副总裁达里奥吉尔说。

自 2019 年以来,荷兰对此类机器出口到中国的限制一直存在,但由于其他国家的订单积压,并未对 ASML 产生重大财务影响。 但该公司约 15% 的销售额来自在中国销售旧系统。

总结报告 3 月,美国国家人工智能安全委员会向国会和拜登先生提议将出口管制扩大到一些先进的 ASML 机器也是如此。 该组织由国会资助,旨在通过军事应用限制人工智能的发展。

亨特先生和其他政策专家认为,由于中国已经在使用这些机器,阻止额外销售会损害 ASML,而不会带来太多战略利益。 公司也一样。

“我希望常识会占上风,”范登布林克先生说。

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