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來源：鳳凰網(wǎng)科技 美國媒體周四發(fā)表文章，反思了美國在半導體發(fā)展過程中從領先到落后的原因，其中包括本土芯片巨頭英特爾的誤判。 以下是文章主要內(nèi)容： 這是一個史詩級的戰(zhàn)略失誤。 美國在半導體技術發(fā)展的早期發(fā)揮了至關重要的作用，這項技術已成為當今人工智能(AI)革命的基石。然而，現(xiàn)在的格局是，一家荷蘭公司壟斷了半導體制造設備，亞洲制造商主導了生產(chǎn)。 極紫外光刻機(EUV)可以說是目前世界上最重要的電子設備。它的問世造就了后來的尖端芯片制造，實現(xiàn)了芯片處理能力的重大提升，為新一代AI工具鋪平了道路。OpenAI旗下ChatGPT、谷歌Gemini等AI平臺執(zhí)行的大量多層次計算，加快了通常由人類完成的大量任務。EUV技術的獲取也成為了美國的國家經(jīng)濟安全問題。 不過，麻煩的是，只有一家公司在生產(chǎn)EUV光刻機：荷蘭的阿斯麥。每臺EUV光刻機有一輛公共汽車那么大，造價超過2億美元。迄今為止，阿斯麥已售出200多臺EUV光刻機，這讓它成為了歐洲最有價值的科技股，市值超過3500億美元。 
英特爾市值已遠遠落后于臺積電、英偉達 那么，美國是如何拱手讓出這一關鍵技術的控制權的呢？其中部分原因是，只有相對較少的芯片行業(yè)高管認為EUV可行。另一個原因是：美國當時的長期芯片霸主、全球最大芯片制造商英特爾的誤判。 美國的先發(fā)優(yōu)勢 硅芯片由晶體管組成，后者本質上是一系列柵極和開關，構成了現(xiàn)代計算中0和1的物理表現(xiàn)。為了使計算機更強大，半導體工程師們一直在尋求把晶體管做得更小。上個世紀中葉發(fā)明的第一批晶體管大約有一厘米長。而現(xiàn)在，它們只有幾納米寬，或者說十億分之幾米。 在芯片制造的最初幾十年里，可見光被用來在硅上刻蝕圖案來制造晶體管，這一過程被稱為光刻。隨后，行業(yè)才轉向紫外光。20世紀80年代，科學家們開始想知道芯片制造如何才能達到接近原子的尺度水平，這要求他們保持創(chuàng)新的步伐�？偛课挥谛聺晌髦莸呢悹枌嶒炇业难芯咳藛T開始研究極紫外線技術，緊隨其后的是美國能源部的三個國家實驗室：勞倫斯利弗莫爾實驗室、勞倫斯伯克利實驗室和桑迪亞實驗室。美國能源部最終為這項研究投入了數(shù)千萬美元。 隨著這些實驗室在一些技術要素上取得進展，他們意識到，要將極紫外線技術推向市場，行業(yè)支持是必不可少的。1997年，一家名為EUV LLC的公私合營公司成立，它得到了美國公司英特爾、AMD和摩托羅拉的支持。最終，它的規(guī)模進一步擴大，納入了光刻公司硅谷集團和阿斯麥。阿斯麥也加入了歐洲的一個類似EUV研究聯(lián)盟。 當時，日本的尼康、佳能是光刻領域的巨頭。日本似乎是美國主導芯片制造領域的最大威脅。因此，美國不愿在下一代技術競賽中幫助日本，而是支持硅谷集團和阿斯麥。阿斯麥將全部精力都放在了EUV技術上，并在接下來幾年里試圖發(fā)揮其潛能。2001年，阿斯麥斥資11億美元收購了硅谷集團 ，從而在EUV競爭中獨當一面。當時，它預計EUV技術將在2006年具有商業(yè)可行性。 技術挑戰(zhàn) 但是，事實證明，阿斯麥的預期過于樂觀了。EUV技術非常復雜，其中涉及用高功率激光以每秒5萬次的速度轟擊錫滴，使其產(chǎn)生能夠發(fā)射極紫外光的等離子體。由于極紫外光在地球上不會自然產(chǎn)生，它會被空氣吸收，這個過程必須在真空中進行。然后，光被一系列鏡子聚焦，反射在一個掩膜版(reticle)上。掩膜版上面刻有電路圖案，能阻擋并吸收一些光。通過這種方式，電路圖案被刻蝕在晶圓上。
掩膜版的作用 鑒于這些設備的操作精度，由德國蔡司公司制造的鏡子必須要光滑得近乎不可思議：最大凸起只有一個原子那么高。阿斯麥表示，如果將鏡子比做一個國家，那么最高的凸起將只有1毫米高。而且，用激光轟擊熔錫也很棘手。它需要定期清理，這意味著有很多停機時間。這讓人很難想象光刻機是如何做到經(jīng)濟實惠的：半導體制造工廠幾乎需要每周7天、每天24小時不停地運轉，才能證明數(shù)十億美元的建造成本是合理的。 直到2012年，半導體產(chǎn)業(yè)才開始認為這項技術可能是可行的。但是，它仍然需要注入大量資金。于是，阿斯麥求助其最大客戶：臺積電投資了14億美元，三星電子投資了9.74億美元，英特爾投資高達41億美元。當時，這三家芯片制造商總共持有阿斯麥約四分之一的股票。 誤判的代價 這一招奏效了。2018年，阿斯麥開始大量出貨EUV光刻機。盡管EUV技術的大部分早期工作都是在美國完成的，而且英特爾是阿斯麥的最大業(yè)內(nèi)支持者，但第一代機器沒有一臺是交付給英特爾的。 這并不是阿斯麥有意為之，而是英特爾的選擇。英特爾時任CEO科再奇(Brian Krzanich)當時并不相信這項技術能夠達到在經(jīng)濟上可行的規(guī)模。他繼續(xù)押寶已有技術，直到他所看到的EUV問題得到解決。當時，他也有理由感到自信：英特爾在尖端芯片制造工藝方面一直領先于同行。 事實證明，這是一個誤判。臺積電使用EUV工藝的在2018年左右首次在技術上超過英特爾。臺積電做的是所謂的代工業(yè)務：蘋果、英偉達和AMD等客戶設計自己的芯片，然后委托給臺積電制造。
英特爾制造工藝被臺積電甩開 與此同時，英特爾替代EUV的“多圖案”芯片光刻技術無法可靠地工作。當英特爾將工藝微調(diào)到可以大規(guī)模生產(chǎn)時，臺積電和三星已經(jīng)在生產(chǎn)更先進的半導體了。 技術上的落后對美國產(chǎn)生了更深層次的影響，因為臺積電還向華為等中國公司供貨。從2019年開始，EUV技術制造的芯片被搭載在華為智能手機上。這么一來，一項部分由美國資本資助、部分基礎研究在美國實驗室進行的技術，似乎可能會讓它的對手受益。于是，美國開始施壓荷蘭政府，阻止阿斯麥向中國出售EUV光刻機。 亡羊補牢 現(xiàn)在，英特爾仍在為當初的誤判而痛苦。 帕特·基辛格(Pat Gelsinger)在2021年接任英特爾CEO，他在今年4月表示：“我們當初采取了很多措施來避免對EUV的需求，但正如你所看到的，這導致我們在功率、性能、面積和成本方面落后了�！� 股市表現(xiàn)也說明了這個錯誤的嚴重程度。早在2012年投資阿斯麥時，英特爾的市值是英偉達的15倍，幾乎是臺積電的兩倍�，F(xiàn)在，它的市值已無法和這兩家公司相提并論：英特爾現(xiàn)在的市值為1640億美元，而臺積電的市值達到了6500億美元，英偉達的市值更是沖到了2.2萬億美元。這在很大程度上是因為英特爾沒有采用EUV技術。 如今，基辛格正急于確保自己不會重蹈前任的覆轍。英特爾正在大力支持下一代EUV技術：高數(shù)值孔徑(High NA)，這種技術使用新的光學系統(tǒng)將光線聚焦到一個更小的點。英特爾已經(jīng)在俄勒岡州的一個工廠安裝了第一個預生產(chǎn)模型。 |
