近日,瓦森納協定全體會議在維也納舉行,共計42個成員國參加,包括美國等西方國家及俄羅斯、印度、以色列多國,會后發布了2023年度最新版《瓦森納協定》(亦稱瓦森納協議,Wassenaar Arrangement)。
《瓦森納協定》是美國等西方國家對中國實現高科技技術封鎖的基礎,想必大家都有耳聞。瓦森納協定全體會議每年至少召開一次全會,由各成員國逐年輪流擔任會議主席,主要旨在各國協商一致,并對《瓦森納協定》根據科技的發展及需求進行更新。
2023年最新版《瓦森納協定》中,傳感器及激光器(Sensors and "Lasers")條目新增了9處修訂,是各條目中修訂次數最多,傳感器技術亦是被封禁最多的技術大類。
電子(Electronics)條目新增7處修改,是修訂次數第二多的技術大類,許多關鍵半導體技術歸類在電子條目中,尤其值得注意的是,新增了對第四代半導體制造設備的制裁。詳情見下文。
《瓦森納協定》年度更新!傳感器條目新增9處修訂,改動最多!第四代半導體關鍵材料設備被新加入制裁! 12月1日,2023年最新版《瓦森納協定》公布,涵蓋了9大類技術: 第1類“特殊材料與相關設備”共計21頁,第2類“材料加工”共計25頁,第3類“電子”共計28頁,第4類“計算機”共計6頁,第5類“電信和信息安全”共計23頁,第6類“傳感器與激光器”共計40頁,第7類“導航與航空電子”共計9頁,第8類“船舶”共計7頁,第9類“航空與推進設備”共計13頁。 從類目頁數上來看,傳感器與激光器(Sensors and “Lasers”)仍然是被禁技術種類最多的類目,多達40頁。 半導體技術主要包含在“電子Electronics”大類中,包含了系統、設備和組件、測試、檢查和生產設備、材料、軟件和技術等多個環節,囊括了半導體的各個領域。
▲2023新修改版《瓦森納協定》目錄 具體技術條目的修改方面,“傳感器與激光器”是修改最多的條目,有9處修改,“電子”條目有7處修改,是僅次于傳感器條目的第二多修訂技術大類。 其中,“傳感器與激光器”條目新增修改技術信息如下:
6.A.1.a.1.d. - “水下”替換為“潛水器” - 編輯
6.A.1.a.2.b. - TN 從 6.A.1.a.2.b.2 移至到條目末尾,語言與標準措辭一致 - 編輯
6.A.1.a.2.d.1. - 明確航向傳感器的精確度參數
6.A.1.b.1.b., 6.A.1.b.2. - 明確聲納記錄設備的精度參數
6.A.2.a.2. - 刪除 TN
6.A.3.a.3. - 明確電子條紋照相機的精度參數
6.A.5.d.1.e. - 更正 TN 起首部分的參考編號 - 編輯
6.A.5.f.3.a. - 明確光學設備的精度參數
6.C.5.b. - TN 換算成 Note - 編輯
本文編輯注:TN是Technical Note (技術注釋)的縮寫
▲2023新修改版《瓦森納協定》修訂說明 從新修訂信息可見,本次主要進行“打補丁”式的修改,主要是通過對文字描述的修改及對技術參數的豐富,使制裁協議更全面細致,來避免技術制裁中的“漏網之魚”。 條目中的“編輯(editorial)”主要指文字措辭的修改,值得注意的是,重新修訂了航向傳感器、聲吶設備、條紋照相機、光學設備等4種關鍵傳感器技術參數。 以下是對本次新修訂的“傳感器與激光器”條目 6.A.3.a.3.電子條紋照相機條例的一些簡單翻譯:
6. A. 3. 以下攝像機、系統或設備及其組件:
a. 儀表相機及其專門設計的組件如下:
注:儀表相機,按 6.A.3.a.3 規定。到 6.A.3.a.5.,具有模塊化結構的,應根據其最大能力進行評估,并使用根據相機制造商的規格提供的插件。
1.自2017年起未使用
2.自2017年起未使用
3.時間分辨率小于(優于)50納秒的電子條紋相機;
4.速度超過100萬幀/秒的電子分幅相機;
5. 具有以下所有條件的電子相機:
a.每幀電子快門速度(選通能力)小于 1 μs;和
b.讀出時間允許幀速率超過每秒 125 個幀;
▲來源:2023新修改版《瓦森納協定》 條紋相機是實現超快過程探測的重要傳感設備,對基礎前沿科學研究和重大原始性創新具有重大意義,在高能量密度物理、激光慣性約束聚變、同步輻射光源、激光雷達成像、高壓放電、生物醫學、光物理、光化學等研究中發揮著重要作用,可獲取目標的時間、強度、空間等信息。 可以看到,瓦森納協定里對傳感器技術的應用范圍、目的,以及具體參數等,都有比較明確而嚴苛的要求。
“電子”條目中,新增7項修改,包含了轉換器、諧波混頻器、信號發生器、信號分析儀等設備的技術參數修訂,其中,最值得關注的是3.B.1.a.2. 條目的修訂說明:addition of oxygen to compounds for equipment for epitaxial growth,resulting in the addition of gallium oxide 將氧添加到用于外延生長設備的化合物中,從而添加氧化鎵
▲2023新修改版《瓦森納協定》修訂說明 3.B.1.a.2. 條目主要描述了金屬有機化合物化學氣相沉積設備(MOCVD)的技術管制參數,是在基板上成長半導體薄膜的一種關鍵設備,此前該條目的技術參數中并沒有包含氧。以下為3.B.1.a.條目描述的簡單翻譯: 1.設計或改造的設備,用于生產除硅以外的任何材料層,其厚度在75 mm或以上的距離上均勻性小于±2.5%;包括原子層外延(ALE)設備。 2.金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)反應器,設計用于具有以下元素中的兩種或多種的材料的化合物半導體外延生長:鋁、鎵、銦、砷、磷、銻、氧或氮; 3.使用氣體或固體源的分子束外延生長設備(MBE)。
▲來源:2023新修改版《瓦森納協定》 氧化鎵是一種新型超寬禁帶半導體材料,是被國際普遍關注并認可已開啟產業化的第四代半導體材料。與碳化硅、氮化鎵等第三代半導體相比,氧化鎵的禁帶寬度遠高于后兩者,從功率半導體特性來看,與前代半導體材料相比,氧化鎵材料具備更高的擊穿電場強度與更低的導通電阻,從而能量損耗更低,功率轉換效率更高。氧化鎵具有良好的化學和熱穩定性,成本低,制備方法簡便、便于批量生產,在產業化方面優勢明顯。 今年3月份,西安郵電大學新型半導體器件與材料重點實驗室的陳海峰教授團隊成功在8英寸硅片上制備出了高質量的氧化鎵外延片,這一成果標志著我國在超寬禁帶半導體研究上取得重要進展。
▲來源:西安郵電大學官網 瓦森納協定限制了什么傳感器? 從全文看,瓦森納協定里,“sensor”(傳感器)一詞出現的次數多達141次,而此前因華為無芯可用,備受公眾矚目的芯片“Integrated circuit”(集成電路),全文出現次數為76次,“semiconductor”(半導體)一詞全文出現52次。
傳感器技術受制裁的范圍之廣,種類之多,在瓦森納協定中的各項管制技術中,排名前列,無論是力、聲學、光學……幾乎所有的傳感器種類在瓦森納協定中,都能找到被限制的規定,幾乎沒有瓦森納協定沒有限制的傳感器技術。 譬如在第2類材料加工中,對磁力軸承系統技術的限制中,特意列明:
“特別是為此設計的如下部件:……3、高溫(450K/177℃以上)的位置傳感器。”
第7類導航與航空電子中,對慣性測量單元(IMU)、加速度計、陀螺儀等傳感器的限制。
瓦森納協定中,傳感器全文共出現141次,主要對傳感器的限制列在了第6類傳感器與激光器中,主要有聲學、光學、激光器、雷達、重力計、電磁傳感器……等種類。 并且,不止是傳感器本身,只要是其他被禁技術中需要用到的關鍵傳感技術,都一一列明,美國等西方國家對中國掌握先進傳感器技術的忌憚由此可見。什么是瓦森納協定? 從上文,我們看到了傳感器技術在瓦森納協定中的“地位”,那么,什么是瓦森納協定,對我們中國造成了多大麻煩? 瓦森納協定的前身是巴黎統籌委員會(簡稱“巴統”),“巴統”成立于1949年,在美國主導下,英國、日本、法國、澳大利亞等在內的十七個國家參與,主要目的是蘇聯等社會主義國家發展高端武器,當然也包括中國。 中國1952年被列入名單中,從此西方國家對新中國開始了長達70年的技術制裁。這也是人類歷史上,對單一國家技術封鎖最長的時間。 由于這個禁運,中國缺乏高級計算機,當年中國的的核爆實驗計算是利用手搖式計算機完成的試驗計算。
隨著蘇聯在1991年解體,巴黎統籌委員會名存實亡,1994年正式解散。然而中國并沒有迎來“好日子”,1996年在美國的提議下,轉頭成立了一個更嚴格的“旨在控制常規武器和高新技術貿易的國際性組織”,這就是“瓦森納協定”。 目前瓦森納協定中,有42個簽署國,其中17個是前“巴統”成員國。諷刺的是,俄羅斯、烏克蘭等前蘇聯核心成員國也加入了其中。
▲瓦森納協定簽署國家分布 雖然瓦森納協定是個較松散的國際組織,各國可以視自己國家的情況而向非成員國出口產品,但就是這個框架,給美國對各國隨意干涉的理由。 瓦森納協定給中國造成了多大的麻煩? 包括傳感器產業、MEMS產業等在內的許多中國高科技產業,我們經常聽到,落后的一個重要原因就是起步慢,起步慢使我們處于追逐的被動局面。 那么,是什么原因造成中國高科技產業起步慢呢?這就是瓦森納協定給中國帶來的巨大麻煩,也是中國許多高科技產業慢人一步的關鍵原因。
西方國家幾乎從新中國建國后,就一直對中國進行嚴格的科技封鎖,因此,今天中國的科技底子,除了早期來自蘇聯的援助,都是自己自力更生發展起來的。 建國初期從蘇聯引進的156個項目以及相關技術,這些項目包括了一個現代國家所需要的大部分工業門類,使中國初步建成了自己的工業生產和科研體系。
以我國的傳感器產業為例,我國最早的傳感器,是20世紀50年代仿制前蘇聯的機械式或機電式傳感器,在仿制蘇制地-地導彈(1059)過程中,研究人員研制出國內第一只渦輪式流量傳感器。五十年代末期,出現第一只半導體熱敏電阻。 我國傳感器制造行業正式發展始于20世紀60年代,在1972年組建成立中國第一批壓阻傳感器研制生產單位;1974年,研制成功中國第一個實用壓阻式壓力傳感器;1978年,誕生中國第一個固態壓阻加速度傳感器;1982年,國內最早開始硅微機械系統(MEMS)加工技術和SOI(絕緣體上硅)技術的研究。 傳感器是非常敏感的高科技技術,一直以來受到瓦森納協定的強烈限制。因為無法獲得最新的科研成果,中國傳感器產業科研幾乎都需要自己摸索發展,是“慢”的重要原因。
這方面的一個著名例子,是2004年捷克取消了向中國出口的雷達訂單。捷克之前已批準了向中國出口價值6000萬美元的維拉雷達系統許可證,這個項目談了好幾年,雙方都很滿意。 結果到了2004年的5月19日,捷克突然取消了這筆交易,并解釋說是應“偉大朋友”的要求而做出的決定,說該雷達能幫助中國探測到美國的隱形飛機。 幾天后,美國國務院證實,說美國的確與捷克政府討論了中國問題,并且為捷克做出這個決定而感到高興。
除此之外,以瓦森納協定為武器,美國制約了許多中國企業的發展。 華為被制裁而無芯片可用不說,中芯國際為什么遲遲不能趕上三星、臺積電,制造更先進芯片? 因為中芯國際買不到先進制程的***!受美國的壓力,中芯國際只能購買5年前的ASML***!
Intel、三星、臺積電2015年能買到ASML10NM的***。而大陸的中芯國際,2015年只能買到ASML2010年生產的32NM的***。5年時間對半導體來說,已經足夠讓市場更新換代3次了。
在此前2021年11月對瓦森納協定的修訂中,添加了ECAD軟件和GAAFET(全柵場效應晶體管)的最新表述,其中ECAD軟件主要用于集成電路或印刷電路板的設計、分析、優化和驗證環節;當FinFET結構發展到7nm時,芯片制程的微縮會遇到困難,而GAAFET結構的出現能夠讓芯片工藝制程出現進一步縮小的可能。 而中芯國際的FinFET工藝,可以將14nm制程進一步提升至類似臺積電7nm制程水平! CAD等工業軟件,更是中國尚未全面掌握并且十分重要的關鍵科技,在工業仿真、設計等許多方面具有重要用途,具體參看《這才是中國傳感器被卡脖子最嚴重的地方!100%無國產!》內容。 可見,這是為了防止中國企業掌握CAD相關技術、進軍7nm制程,而特意新增的限制。
同樣的,早期紅外探測器芯片——紅外傳感器的核心,中國并不能生產,需要從國外進口。 我國紅外傳感器企業高德紅外此前一直向法國公司購買紅外探測器芯片,然后進行封裝紅外傳感器售賣。 2008年,法國受到美國的壓力,禁止企業向高德紅外出口紅外探測器芯片,高德紅外陷入缺芯危機——這與今天華為手機無芯片可用是一樣的。 于是,高德紅外只能自研紅外探測器芯片,從而成為今天的中國紅外傳感器龍頭。關于高德紅外的故事可以參看《湖北首富,竟然也是做傳感器的》內容。 結語 中國科技能夠發展到今天的地步,已經是極不容易。 只要中國還沒掌握的技術,擁有發展前景的高科技,幾乎都在瓦森納協定里面,這其中,尤以傳感器技術這樣的隱形王者最多。在產業中,幾乎所有高精度傳感器都涉及此類問題,因此中國傳感器企業在發展之初,最好堅定掌握自主知識產權的核心技術的信念,因為越往高端的傳感器走,越會碰到這堵“墻”。 致敬所有不斷突破壟斷封鎖技術,抬高國產科技上限的所有中國企業!
審核編輯 黃宇
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