在科技突飞猛进的今天,小小的芯片,成了许多电子产品的命门,而芯片的真正掌控者,扼住了大多数人的命门。

如今的日本,正是这样一位专扼命门的独裁者。

生产芯片时需要用到一种名为光刻胶的重要材料,目前世界市场上的光刻胶,有90%都是日本制造。

为何世界上那么多国家,偏让日本垄断了市场?面对日本垄断,我国该如何应对?

光刻胶

在谈日本如何凭借光刻胶一手遮天前,我们先来了解一下什么是光刻技术,以及什么是光刻胶

光刻技术,顾名思义就是用光来进行雕刻,听起来像是种浪漫的艺术,也有些匪夷所思。

光刻技术在芯片领域的运用,与一位名为戈登·摩尔的美国人有关,他是美国著名的科学家,也是一位富有的企业家,曾一同参与创建了英特网,算是时代的一位巨人。

摩尔并不是光刻机的发明人,只是他发现的一个定律,改变了光刻机的地位。定律的大致内容是:一块芯片的晶体管数量会随时间增加,晶体管越多,芯片运算的速度越快。

人们遵循这个定律,为了得到运算更快的芯片,在小小的硅片上加料,可芯片毕竟太小,想要做出更多晶体管,就必须精细到纳米级别。

要知道,一根头发的直径就是5纳米,叫你在一根头发截面上雕刻图案,能做到吗?当然不能,这是超越人类极限的。

靠着传统的方式做不到,有人想到了利用光来进行放大雕刻,于是,光刻机隆重登场了。

人们利用光刻机,可以轻松地让光纤透过放大且透过的模子,直接照射到硅片上,在上面“雕刻”出所需要的芯片结构。

光刻机的发展并没有到此就停滞,后来者使用时发现,光刻机的分辨率与光的波长有着密切关系,经过一番探究,发现这种关系呈正比。

简单说,就是想要“刻画”出更小的尺寸,就需要缩短光的波长。

此后的光刻机朝向了更短光波发展,经过5次版本升级,光的波长由初级版本的436纳米,缩小到了最终的13.5纳米。

光刻机认识的差不多,接下来了解一下光刻胶。

光刻胶是由感光树脂、增感剂和溶剂组成的一种混合液,它是进行光刻时必不可少的材料。

在光刻开始之前,需先将一层光刻胶涂在硅片上。因为对光的反应灵敏,涂层经过曝光后,会被直接溶解,没被曝光的部分得以保留。

随着光从掩模版上照到涂层上时,因光的明暗变化,模版上的电路图就会转移到光刻胶上。

这一步完成后,进入到了光刻环节,在整个过程中,光刻胶主要起到防腐蚀的作用。

当然,不是所有的光刻胶都是曝光后溶解,有的刚好相反。

根据其化学反应和显影原理的区别,光刻胶被分为两类,即负性胶合与正性胶。

负性胶在一些溶剂中可溶,经过曝光后变成不可溶物质。正性胶正好相反,它们对某些溶剂不可溶,但经过曝光后变成得可溶物质。

光刻胶于1950年被发明,之前很长一段时间里都是做着印刷照片的工作,直到1989年,日本研发出极紫外线技术,才在半导体领域崭露头角。

随后几年,光刻胶的的发展天翻地覆,从只能产出200纳米的芯片,到如今,已经能精细到7纳米,成了芯片领域必备材料。

日本的垄断

1826年,法国人涅普斯发现了具有感光性的兼容沥青,1832年,德国人舒柯发现了重铬酸盐在明胶等有机物中具有感光性

若说光刻胶是谁发明的,这很难说清,这是一个智慧汇聚的过程,许多国家的顶尖头脑,都贡献出来一份力。

但要说是现在哪个国家光刻胶发展最好,那日本是唯一的答案。

虽然在发明光刻胶这条路上没日本的戏份,但早期日本在照片印刷上大量使用了光刻胶,与它混了个脸熟,为后续发展奠定了基础。

到上世纪七八十年代,日本政府又搞了个“VLSI项目”,这个项目主要是研究大规模的集成电路,在这个过程中,日本成功突破了晶圆大口径、高纯度硅材料制备等技术,铺好了以后半导体发展的道路。

到九十年代时,各国开始你追我赶,朝着半导体产业发力,日本原本占据的市场,也被各方夺去不少。

但靠着光刻胶、电子气体等关键材料领域的突破,日本最终还是打赢了这场半导体之战。

凭借着不断积攒起来的底蕴,如今日本成功拿下半导体市场,尤其光刻胶市场,目前全球五大光刻胶企业中,日本就有四家,占了世界总产量的90%。

日本野心并没有得到满足,他要的不仅是市场,还是绝对的话语权。

随着野心暴涨,他的制裁行动,也在对其有威胁的国家中开在,其中影响最大的,莫过于2019年日韩半导体贸易战。

当年日本大手一挥,将韩国挪出了“白色清单”,这个清单大概就是客户名单一类,日本的意思很明显,不再卖韩国半导体材料。

这里的半导体材料除了光刻胶外,还有氟聚酰亚胺和氟化氢。

面对这样的制裁,韩国政府当然不会怂,他们更改法律政策,斥巨资鼓励企业进行研究。

在重金诱惑,以及外部压力下,专家们成功突破技术壁垒,打碎了日本如意算盘。

日本见韩国不认怂,只能先认了,重新将韩国拉回白色清单,解除对韩国贸易的禁令。

日本除了对外进行垄断政策,对内也在进行光刻胶的国有化。

在之前,日本政府就致力于支持日本投资公司,让其以9039亿日元的价格,收购日本光刻胶制造商JSR。

这种收购行为,不光是为了对国内企业的管控,更多的是想通过光刻胶产业国有化,形成一个稳定的供应链,保护技术不被他人窃取,保证国际竞争力。

我国如何破局

日本之所以能一家独大,并不是研究光刻机有多难,说白了,就是研究这东西不赚钱,因此很多企业不愿涉足这一领域。

据相关贸易统计,如今光刻胶市场,只有22亿,这其中还有一大部分被日本所把控。

要知道,研发光刻胶并推广,需要耗费大量的成本,造出来以后,还要与日本老厂争这22亿,无异于自寻死路。

所以世界上很多的国家宁愿出钱去买日本的,也不愿耗费成本自己研发。

由此可见,日本在光刻胶的至高地位,并不是技术上带来的十足优势,而是早期养成的市场,让后来者难以插足。

这一点,在2019年日韩贸易战中显而易见。

当年韩国被日本限制时,仅用3年的时间就打破了垄断。这期间,除了研究人员的努力,还有韩国花费出去的6万亿资金作为保障。

所以说,只要有利可图,再大的问题都不是问题,光刻胶并不是一道难以逾越的技术难关,关键是在逾越的时候,是赚得盆满钵满,还是亏得老本不剩。

如果政府不给予政策支持,那结果很显然是后者。

韩国政府在吃过一次亏后,对半导体也十分重视,为企业提供低息贷款,减少税收。在光刻胶生产、晶圆等关键技术领域加大财政拨款。

同时还加强对外企业的合作,颁布法律改善半导体的研究环境。

我国在半导体材料领域,也提供了很多的政策支持,至于最终成败如何,还得依靠企业自身发展。

我们在回看日本的发展之路时,也应从中找到自己的路。

日本半导体技术之所以能一路势如破竹,最大的原因在于研发投入够多,当一个企业敢于破釜沉舟干大事,很难有不成的。

其次是加强对外的合作,闭关锁国的弊端,当年的清政府就生动展示出来了,只有加强中外企业的合作,才能集多方之力,加快研发进程。

除了对外技术交流,还需吸引更多的外来投资,毕竟前面说了光刻胶的研发不只是技术问题,更多的是成本,只有吸引更多的投资,才能走得更远。

最为关键的一点,是半导体的布局问题,如今光刻胶市场规模小,这是有目共睹的,光是致力于一种产品的研发,只会走入死胡同。

所以生产厂家应该围绕光刻胶形成一条半导体的产业链,做到生产销售合为一体,才能面对更多的风险。

光刻胶的研发不仅是技术与人才的竞争,更是发展方向与决策的竞争,只有找对了方向,前进才有意义。