中国光刻机

在新能源飞速发展和产品智能化的大背景下，高科技进入蓬勃发展阶段，所有高科技产品最不可或缺的核心部件就是芯片了。作为以智能手机为主要业务的

华为

，对芯片的需求量更是巨大。

大家都知道生产芯片最重要的器械就是

光刻机

，但由于受到来自

漂亮国

的制约，“实体清单”规则被修改后，

ASML

因为生产光刻机的技术有一部分来自于漂亮国，受此影响，连带着芯片代工厂也无法为华为公司提供芯片代工服务。

华为现在最先进的芯片是采用台积电5nm工艺制作的

麒麟9000芯片

，但随着“限制令”的制约，

麒麟9000

芯片的库存正在一天一天减少，在无法获得5G芯片的情况下，华为只能采用

高通

的4G芯片，没有

5G

芯片的支持，华为的5G手机只能当成4G来用，也因此，华为的手机业务受到了重创。

事实上，不仅是华为，我国其他高科技企业现在都处于“缺芯”状态。如果要解决“缺芯”难题，首先我们就要解决光刻机的自产自研问题。

中科院

立功了

为了实现我国高端光刻机的国产化，中科院长光所、上光所联合光电研究院在2009年，启动了“高NA浸没光学系统关键技术研究”，进行高端光刻机的攻坚。该项目于2017年在长春国科精密验收，曝光光学系统研发核心的骨干人员也在同年间转入长春国科精密继续钻研光刻机技术难题。

在此之后，国望光学引入

中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

，以及

上海光学精密机械研究所

推动国产光刻机核心部件生产。在2016年，国望光学研发出90nm节点的ArF投影光刻机曝光光学系统，之后将继续向28nm节点ArF浸没式光刻曝光学系统研发进攻。

长春国科经济在2018年也传来好消息，攻克了高NA浸没光学系统的关键技术研究。这也是我国实现完全拥有自主知识产权的高端光刻机曝光光学系统的标志。这些成就的达成都离不开中科院的技术支持，可以说中科院立了大功了。

为什么要花费那么大的精力去研发曝光光学系统呢这对光刻机的制造很重要吗这我们就要从光刻机的工作原理说起了。光刻机又叫掩模对准曝光机，它的工作原理简单地说类似于照片冲印的技术。

光刻的过程就是在制作好的硅圆晶表面涂上一层光刻胶，然后通过紫外线或深紫外线透过

掩膜

版，把上面的精细图形通过光线的曝光印制到硅片上，在

光刻胶

的覆盖下，这些被光线照射到的部分会被腐蚀掉，而没有被照射到的部分就会被保留下来，形成我们所需要的电路结构。所以曝光系统可以说是光刻机的核心组成之一。

国产光刻机正式传来好消息

根据国望光学在发出的公示，

投影光刻机曝光光学系统将应用于28nm芯片的批量生产当中。

在这之前，我国只能制造出用于90nm制程的光刻机，但随着这两项技术的突破，我国对于28nm光刻机制程实现了突破性的进展。

28nm芯片有着比90nm芯片更加优越的性能，用途也更加广泛，尤其是对于新能源产业，如新能源汽车或者智能家居产业填补了对于28nm芯片缺失的空缺。

此外，根据媒体消息，上海微电子也做出披露，在2021到2022年将会交付出第一台28nm工艺的国产沉浸式光刻机。这表明我国完全能实现28nm芯片自由。拥有完整的知识产权和自主产业链，就无畏海外市场在芯片上对我们“卡脖子”了。

虽然28nm芯片已经能满足大部分的生产需求，但是对于华为这些手机厂商和其他一些国产芯片来说，28nm的精度还是不够用的，接下来我国的下一步目标便是进行5nm制程光刻机的攻克，手机对于芯片的精度要求要更高，所以目前我国还是不能停下研发的脚步。

虽然目前我国还没研发出5nm制程的光刻机，但已经可以制造出5nm制程的刻蚀机了，这对于我国芯片发展也是一个鼓励性的好消息。

成果是喜人的，但如果拿来与世界上最先进的7nm制程光刻机比的话还是远远不够的，国产化光刻机的道路还要走很远。

光刻机（Mask Aligner）是采用类似照片冲印的技术，把掩膜板上的精细图形通过光线的曝光印制到硅片上的设备，是制造芯片的核心装备，也是目前顶尖 科技 的代表。中美 科技 竞争下，因光刻机使用部分美国技术，华为自研的高端芯片供应链被掐断，中芯国际也无法采购最先进的EUV。高端光刻机已成为当前中国半导体的软肋。

高精度光刻机的制造工艺极其复杂，核心零件便有8万个左右，共需要超10万个零部件，因此，光刻机也有了“现代光学工业之花”的称号。如此高的制造门槛，也就导致了光刻机制造领域的玩家也寥寥无几。“头部玩家”基本被荷兰阿斯麦（ASML），日本的尼康和佳能垄断：

佳能光刻机

佳能光刻机的 历史 始于对相机镜头技术的高度应用。佳能灵活运用20世纪60年代中期在相机镜头开发中积累的技术，研发出了用于光掩膜制造的高分辨率镜头。此后，为了进一步扩大业务范围，佳能开始了半导体光刻机的研发，并于1970年成功发售日本首台半导体光刻机PPC-1，正式进入半导体光刻机领域。目前，佳能的光刻机阵容，包括i线光刻机和KrF光刻机产品线。佳能已累计出货5600余台光刻设备，覆盖众多领域，尤其是在步进光刻机细分市场，佳能有超过80%的市场份额，受到了中国客户的喜爱。

尼康光刻机

尼康则是凭借相机时代的积累，在日本半导体产业全面崛起的初期，一度成长为全球光刻机巨头，独占行业50%以上的份额。手里的大客户英特尔，IBM，AMD，德州仪器等几乎每天堵在尼康门口等待最新的产品下线，一时风光无两。然而，在美国政府将EUV技术视为推动本国半导体产业发展的核心技术后，美国便将自己一手支持的当 时尚 属小角色的阿斯麦推上前台，并在半导体干湿刻法的技术之争中胜出，尼康也由此开始衰落。其昔日的客户和盟友纷纷背叛，晶圆代工厂基本都将尼康的光刻机排除在大门之外。尼康目前出货的光刻机基本只能卖给三星，LG，京东方等用来生产面板。受各业务下滑影响，尼康不得不进行了多次的大规模裁员。

ASML光刻机

ASML现在则是光刻机制造领域无可争议的霸主。它为半导体生产商提供光刻机及相关服务，其TWINSCAN系列是世界上精度最高，生产效率最高，应用最为广泛的高端光刻机型。全球绝大多数半导体生产厂商，都向ASML采购TWINSCAN机型，比如英特尔（Intel）、三星（Samsung）、海力士（Hynix）、台积电（TSMC）、中芯国际（SMIC）等。

市场上的主力机种是XT系列以及NXT系列，为ArF和KrF激光光源，XT系列是成熟的机型，分为干式和沉浸式两种，而NXT系列则是主推的高端机型，全部为沉浸式。

ASML基于极紫外（EUV）光源的新型光刻机，型号定为NXE系列，是一个划时代的产品，关键尺寸在10nm以下的芯片晶圆，只能用EUV光刻机生产，ASML实现了该领域的100%垄断。

在国产光刻机制造企业当中，上海微电子相对比较出色。

目前，上海微电子能量产的光刻机是在90nm，其主要在低端光刻机领域发力，在低端领域拿下全球40%的市场份额。而中国有80%的低端光刻机都来自于上海微电子。今年，上海微电子将交付中国首台28nm immersion式光刻机，制程技术进步不小。

以上对比可以看出，中国和日本在光刻机领域已存在不小的差距，而在与全球顶尖供应链厂商ASML相比时，更是难以企及。难怪ASML公司总裁放言，就算把图纸给我们的公司，也永远仿造不出顶级光刻机！这话虽然听着让人非常不爽，但是不得不承认这就是现阶段的现实问题！

如今，在美国霸权限制横行之下，中国已深深明白了光刻机的极端重要性。每个中国人也都心知肚明，只有我们自己真正拥有，才能无所畏惧。在芯片问题亟待解决的今天，加上国家的大力引导，中国人自己的高端光刻机必将更早成为现实。

随着人类进入科技文明，芯片对人类的的重要程度正在迅速提升，我们可以发现，在生活中的任何一个角落都有芯片的身影，除了手机、电脑之外，比如扫地机器人、汽车，甚至是空调、冰箱等家用电器都携带着芯片。我国发展芯片半导体领域的起步时间较晚，现在的技术至少落后西方国家20年，近段时间好不容易有了起色，可随后美国的打击就来了。我国最大光刻机公司上海微电子被美国“拉黑”，短期内再也无法获得美国公司的零部件供给，是否会影响到我国光刻机的研发速度？此举对我国的影响大吗？大家一起跟着笔者分析一下吧。

我们都知道，芯片的制造离不开光刻机，而光刻机被称为人类迄今为止，研发难度最高的科技产品，目前世界上只有荷兰ASML、日本尼康、佳能等公司拥有成熟的光刻机制造技术，以及各零部件的供应链。中国上海微电子在前段时间传来了好消息，实现了90nm光刻机的突破，并且能够通过该光刻机实现14nm制程工艺芯片的量产，这个好消息曾一度让我们国人兴奋不已，因为这意味着我们通过自研，已经在一定程度上突破了欧美国家的技术封锁。然而让大家忽略的是，上海微电子公司虽然实现了重大突破，但是一些关键零部件的获取途径还是来自于欧美发达国家。

就比如美国的MKS公司，是上海微电子公司供应链中最重要的一环，掌握着大多数光刻机零部件的供给，而此次上海微电子公司被美国拉入“实体清单”后，MKS公司就被禁止向上海微电子提供部件。包括日本公司也无法在为上海微电子提供光刻机的光源。原本上海微电子企业要在2022年正式交付第一台国产28nm光刻机，如今已经步入了2023年，国产28nm光刻机的消息也变得扑朔迷离，确实让国人感到遗憾。相信看到这里，大家已经看到了上海微电子企业被美国“拉黑”的严重后果，甚至极大影响了我国光刻机的研发进程。很明显，被拉黑后对于我国的影响是极大的，那么我国究竟该如何解决这个困难呢？

其实，国内半导体企业的发展一直十分缓慢，别看国产光刻机已经实现了多重突破，但是这并不代表国内半导体企业的全面崛起，实际上，只有上海微电子、中科院计算所等几家国产企业变得比较强大，其他大多数半导体企业还只是在起步阶段。想要解决被“卡脖子”的难题，我们国产企业就应该团结起来，只依靠几家企业的努力根本追不上西方国家的步伐。

更何况，作为中国最大的光刻机企业，上海微电子公司的营收在2021年仅仅只达到了8亿元，而荷兰ASML光刻机的营收超过1339亿元。可见双方差距有多么大，而ASML的背后有全球超过5000家供应商，还有几十个发达国家的投资，反观国内能够帮助上海微电子公司的企业寥寥无几。所以，笔者认为上海微电子应该加强与华为、中芯国际等半导体巨头的合作，只有强强联手才能实现进一步的追赶。不过大家也不要太过于担心，落后必然要挨打，重要的是挨打过后，我们是否有新的觉悟。