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今天,科学技术突飞猛进,小芯片,成了很多电子产品的命门,而且芯片的真正控制者,扼杀了大多数人的命门。
如今的日本,就是这样一个专攻命门的独裁者。
在生产芯片时,需要使用一种重要的材料叫做光刻胶,现在世界市场上有光刻胶,90%都是日本制造的。
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为什么世界上有那么多国家,偏让日本垄断市场?我们国家应该如何应对日本的垄断?
光刻胶
谈到日本怎样用光刻胶遮天之前,我们先来了解一下什么是光刻技术,什么是光刻胶?
光刻技术,顾名思义就是用光线雕刻,听起来像是一种浪漫的艺术,也有些不可思议。
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光刻技术在芯片领域的应用与一个叫戈登·摩尔的美国人有关。他是美国著名的科学家,也是一个富有的企业家。参与创建英特网,这是一个时代的巨人。
摩尔并非光刻机的发明者,而是他发现的一条法律,改变了光刻机的地位。法律的大致内容是:晶体管的数量随着时间的推移而增加,晶体管越多,芯片运算速度就越快。
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大家都遵循这一规律,为了得到更快的芯片,在小硅片上加料,可芯片毕竟太小了,为了制作更多的晶体管,必须精细到纳米级别。。
要知道,一根头发的直径是5纳米,叫你把图案刻在头发的截面上,能做到吗?当然不是,这超出了人类的极限。
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靠传统的方式做不到,有些人想到了。利用光线进行放大雕刻,因此,光刻机隆重登场。
人们使用光刻机,光纤可以很容易地通过放大和通过的模具直接照射到硅片上,将所需的芯片结构“雕刻”在上面。
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光刻机的发展并没有停滞在这里。后来者发现,光刻机的分辨率与光的波长密切相关。经过一番探索,他们发现这种关系是成正比的。
简而言之,就是要“刻画”出更小的尺寸,缩短光的波长。
此后,光刻机向更短的光波发展,经过5次版本升级,光波长为436纳米,把它缩小到最后13.5纳米。
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光刻机认识的差不多,下面就来了解一下光刻胶。
光刻胶是一种由感光树脂、增感剂和溶剂组成的混合物,在进行光刻时,它是必不可少的材料。
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在光刻开始之前,首先要在硅片上涂上一层光刻胶。由于对光线的反应比较敏感,涂层暴露后,会直接溶解,保留未暴露的部分。
当光线从模板上照射到涂层时,由于光线的明暗变化,模板上的电路图就会转移到光刻胶上。
这个步骤完成后,进入光刻环节,在整个过程中,光刻胶主要起作用防腐蚀的作用。
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当然,并非所有的光刻胶都是暴露后溶解的,有些恰恰相反。
光刻胶根据其化学反应和显影原理的不同,分为两类,即负胶和正胶。
在某些溶剂中,负性胶可溶,曝光后变成不溶性物质。正胶正好相反,它们对于某些溶剂是不可溶的,但是曝光后变成了可溶性物质。
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直到1989年,光刻胶才被发明出来,之前很长一段时间都是用来打印照片的,日本研发出极紫外线技术,刚刚在半导体领域崭露头角。
在接下来的几年里,光刻胶的发展发生了巨大的变化。从只能生产200纳米的芯片到现在,已经可以精细到7纳米,成为芯片领域的必备材料。
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日本的垄断
1826年,法国涅普斯发现了光敏兼容沥青。1832年,德国舒柯发现重铬酸盐在明胶等有机物质中具有光敏性。...
如果说是谁发明了光刻胶,那就很难说清楚了。,它是一个智慧汇聚的过程,很多国家的顶级头脑,都贡献了一份力量。
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但是要说现在哪个国家光刻胶发展最好,日本这是唯一的答案。
虽然在发明光刻胶的道路上没有日本的场景,但早期日本在照片印刷上大量使用光刻胶,熟悉光刻胶,为后续发展奠定了基础。
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到了七八十年代,日本政府又开始了一个“VLSI项目”,主要研究大规模的集成电路,在这一过程中,晶圆大口径、高纯度硅材料制备等技术在日本成功突破,为后半导体的发展铺平道路。
到了90年代,各国开始互相追逐,朝着半导体产业发力,日本原本占据的市场,也被各方抢走了不少。
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但是,由于光刻胶、电子气体等关键材料领域的突破,日本最终打赢了半导体之战。
今天,日本凭借不断积累的底蕴,成功地赢得了半导体市场,特别是光刻胶市场,全球五大日本有四家光刻胶企业,占世界总产量的90%。
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日本的野心并未得到满足,他想要的不仅仅是市场,绝对的话语权。
伴随着野心的飙升,他的制裁行动,也在对其构成威胁的国家中开放,其中影响最大的是,日韩半导体贸易战于2019年。
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那一年日本大手一挥,把韩国从“白色清单”中移开,这份清单大概就是客户名单一类,日本的意思很明显,韩国半导体材料不再出售。
除光刻胶外,这里还有半导体材料。氟聚酰亚胺和氟化氢。
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面临这种制裁,韩国政府当然不会胆怯,他们改变了法律政策,投入巨资鼓励企业进行研究。
专家们在巨额资金的诱惑和外部压力下,成功突破了技术壁垒,打破了日本的如意算盘。
日本看到韩国不承认懦弱,只能先承认,再把韩国拉回白色清单,解除对韩国贸易的禁令。
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除对外垄断政策外,日本,光刻胶的国有化也在内部进行。
此前,日本政府致力于支持日本投资公司,让日本光刻胶制造商JSR以9039亿日元的价格收购。
这一收购行为,不仅仅是为了控制国内企业,更是为了通过光刻胶产业的国有化,形成稳定的供应链,保护技术不被他人窃取,保证国际竞争力。
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我们国家怎样破局?
日本之所以能独占主导地位,并不是因为研究光刻机有多难。说白了就是研究这个东西不赚钱,所以很多企业都不愿意涉足这个领域。
根据有关贸易统计,现在光刻胶市场,只有22亿,其中很大一部分是由日本控制的。
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要知道,光刻胶的研发和推广,需要花费大量的成本,建成后,还要和日本老厂争夺这22亿,无异于自寻死路。
因此,世界上许多国家宁愿为日本买单,也不愿花费自己的研发费用。
可以看出,日本在光刻胶方面的最高地位,并非技术上的全面优势,而是早期形成的市场,使后来者难以介入。
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在2019年日韩贸易战中,这一点显而易见。
当韩国受到日本的限制时,仅仅三年的时间就打破了垄断。在此期间,除了研究人员的努力,韩国花费的6万亿资金也得到了保障。
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因此,只要有利可图,再大的问题也不是问题,光刻胶并非一个不可逾越的技术难题,关键在于逾越时,是赚得盆满钵满,还是亏得老钱不剩。
假如政府不给予政策支持,那么结果显然是后者。
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在遭受了一次损失之后,韩国政府也非常重视半导体,为企业提供低息贷款,减少税收。增加光刻胶生产、晶圆等关键技术领域的财政拨款。
与此同时,加强对外企业合作,颁布法律改善半导体研究环境。
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我们国家在半导体材料领域,也提供了许多政策支持,至于最终的成败,还得靠企业自身的发展。
回顾日本的发展道路,我们也应该找到自己的道路。
日本半导体技术之所以能够一路如破竹,最大的原因是R&D投资充足。,如果一家公司敢破釜沉舟干大事,就很难有不成的事情。
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其次,加强对外合作,关闭国家的弊端。当年,清政府生动地展示了这一点。只有加强中外企业的合作,才能集中各方力量,加快R&D进程。
除对外技术交流外,还需要吸引更多的外资,说到底,光刻胶的研发不仅仅是一个技术问题,更是一个成本问题,只有吸引更多的投资,才能走得更远。
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最重要的一点是半导体的布局。现在光刻胶市场规模小,有目共睹。光是致力于一个产品的研发,就只会走进死胡同。
因此,生产厂家应围绕光刻胶形成一条半导体产业链,实现生产与销售的融合,才能面临更多的风险。
光刻胶的研究与开发不仅是技术与人才的竞争,更是发展方向与决策的竞争,唯有找到正确的方向,前进才有意义。
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参考资料:
[1]日本光刻胶市场地位:真的坚不可摧吗?中国电子报2024-05-16
[2]“光刻胶:半导体技术壁垒最高的材料之一” 澎湃新闻网 政府:北京电子学会 2019-11-14
[3]“一文阅读光刻胶” 2024-04-2024-20中国科学院半导体研究所
[4]“揭示光刻技术:一束光的旅程到底有多复杂?”晶上世界2023-10-20 09
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