心學186

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我們看一張圖，就知道我們和世界領先的光刻機，差在哪裡了：

• 上海微電子，光刻機為90nm的ArF，使用波長193nm的激光成像技術。
• ASML這個目前代表世界最先進水平的企業，目前的光刻機是7nm EUV，使用波長為13.5納米的極紫外光（EUV）！

這種水平的差異是不是很無奈！可是，這是沒有辦法的事情，ASML它就是這麼強？它為什麼這麼厲害？！

• ASML的技術來自世界各地，它有美國的光柵，德國蔡司的鏡片等等技術的結合，可以說，ASML的光刻機包攬了世界最先進技術。
  
  
  
• ASML本身就是從飛利浦獨立出來的公司，可以說人才濟濟，而且受到飛利浦的支持，
• ASML的專利申請量眾多，甚至排在世界前列。
• 作模式獨特，ASML規定，你想購買我的產品必須對我進行投資，這樣才能擁有對於ASML產品的優先提貨權！所以，ASML獲得了大量的資金支持，從合作伙伴那裡還可以獲得技術支持！三星，英特爾，臺積電，海力士等等都是它的股東！
  

可是，我國在這方面卻受到了制約，不僅僅ASML不向我國出售光刻機，就算中芯訂購了一臺，可是“大火”似乎會讓這臺機器延期！更為主要的是：美國為首的國家制定的《瓦森納協定》，時刻對我們有影響！

好消息是：經過近7年艱苦攻關，中國科學院光電技術研究所，使用365納米波長的光即可生產22nm的工藝的芯片，並且通過高深寬比刻蝕、多重曝光等工藝手段可以實現10nm以下的芯片生產。

可以說這方面的成績，可以為未來打破ASML在光刻機的壟斷做準備，它不但使用了波長更長紫外光，而且成本更低，為未來我們芯片發展奠定了基礎！

LeoGo科技

對於光刻機來說，目前世界的老大是荷蘭的ASML，而且基本處於壟斷地位，高端市場只此一家，於是很大人就想當然的認為，光刻機技術含量太高，別人做不了，只有ASML能做，這種說法有一定的道理，但並非其他國家就做不了，主要沒人去做高端市場還是因為沒有市場的問題限制了！

ASML起源於荷蘭菲利浦，這公司是家電大企業，曾經一條龍做終端產品、芯片、光刻機，一個完整的產業鏈。後來慢慢分工，結果芯片做沒落了，光刻機卻做到了巔峰。光刻機給人的映象就是一臺上億美元，這個看起來很牛，利潤空間也很大。如此高利潤，為何只有ASML一家獨大，其他生產光刻機的企業包括佳能、尼康，中國的上海微電子等，怎麼這些就只能涉及低端產業，就沒能做出成績來呢？

其實光刻機這個行業相當的苦，全世界做芯片的也就幾十家企業，高端的也就那麼幾家，光刻機一年的市場也就幾十億美元，客戶少，稍不留神沒有接到訂單或者客戶被競爭企業搶走了，面臨的很可能就是鉅額虧損！ASML能夠保持今天的壟斷地位，主要還是這家公司採用了一種全新的商業模式，與客戶進行了捆綁，英特爾、三星、臺積電等都是這家公司的大股東，然後他們當然就買自家的產品了，於是像佳能、尼康等企業一看，高端市場已經沒有任何市場了，做出來又賣給誰呢？也就只能放棄了，所以大家都完全放棄了高端光刻機市場，只做中底端。

所以說，光刻機問題是別人技術上做不了嗎？未必，是對手沒法做，市場已經被人壟斷了，做了賣不出去，做了也白做！

但是今天中國面臨一個嚴峻的問題，我們芯片被美國卡了脖子，我國也沒有幾家芯片封裝企業，一下子搞得中興連芯片都沒有了，還鬧了一段時間恐慌，雖然之後這樣的的限制在我國企業付出很大代價後解除了，但發展自己的芯片產業成為一種必然，尤其是高端芯片！但如果有一天ASML不賣光刻機了呢？

一方面我們有自己的光刻機企業，但走的也是低端路線，實力不強，因為我國芯片本來就是大量進口，而現在我國企業和政府都大量的砸錢，希望在近些年儘快將芯片追上來，能夠滿足自給自足！而已中國的眼光，尤其是華為，他們不會看不到未來光刻機被卡脖子的一天？我相信這一天一定會來，因此我國恐怕現在已經開始砸錢，在發展芯片的同時，也希望用錢將光刻機一併砸出來，這是很有可能的。

光刻機的壁壘更多的其實不是技術，而是市場的需求，是商業模式的壟斷，一旦捨得投入，我相信光刻機也不是難事！就像看20年我國所有的領域都落後，但今天一看，真要去做，基本都成了，甚至比西方做得更好，相信光刻機也是一樣！

狼煙火燎

    我國的光刻機技術仍然處於低端水平，上海微電子的光刻機代表我國光刻機的最高水平，製程工藝為90nm，而ASML的光刻機已經進入5nm的製程工藝，我國的高端光刻機全部依靠進口。下文具體說一說。

    光刻機的“技術壁壘”

    光刻機的技術門檻極高，可以說是集人類智慧大成的產物。

    ASML的光刻機超過90%的零件向外採購，整個設備採用了全世界上最先進的技術，是多個國家共同努力的結果，比如德國的光學設備和精密機械，美國的計量設備和光源設備。一臺7nm EUV光刻機包含了5萬多個零件，13個系統，需要把誤差分散到這個13個子系統中，所以每個配件必須得非常精準。

    最關鍵的是生產光刻機所需的關鍵零件，對我國是禁運的，所以制約了我國光刻機技術的發展。

    ASML的光刻機

    目前，全球光刻機領域的龍頭老大是荷蘭的ASML，佔領了80%的市場，日本的尼康和佳能已經被ASML完全擊敗。最先進的EUV光刻機，只有ASML能夠生產。大家所使用的的手機的處理器、電腦的CPU，大部分是ASML的光刻機制造出來的。

    ASML的7nm EUV光刻機已經非常成熟，華為的麒麟980處理器、蘋果的A12處理器、高通的驍龍855處理器均是有臺積電代工使用ASML的7nm 光刻機生產的。據說，ASML已經開始生產5nm製程的光刻機。

    我國的光刻機

    我國光刻機領域的龍頭企業是上海微電子裝備有限公司（SMEE），可以穩定生產90nm製程工藝的光刻機，並且佔領了國內80%的光刻機市場，上海微電子正在研製65nm製程的光刻機。

    根據我國重大專項計劃提出，在2020年實現22nm製程的光刻機。

    總之，相比德國、日本、美國我國的芯片製造以及超精密的機械製造方面有一定的差距，同時國外對我國的“技術封鎖”，關鍵零件“禁運”相比ASML最新的EUV 7nm光刻機，我國的光刻機仍然有很大的差距。

Geek視界

一張圖其實就能說明問題，如下圖：

如果將光刻機分為四個檔次，分別為超高端、高端、中端、低端的話，中國最強的上海微電子SMEE在第四檔，也就是低端，目前的水平是90nm。

而之上還有65nm的中端、7-28nm的高端，7nm以下的超高端，這中間的差中還是非常明顯的。

那麼為何差距這麼大？這中間有很多原因，比如技術封鎖，人才少等原因，另外我認為還有很關鍵的一個原因就是，國內的芯片製造水平低，這兩者是相互制約的。

為何這麼說？光刻機廠商其實是不能閉門造車的，要跟芯片製造企業一起合作研發才行的，比如ASML一向就和臺積電、英特爾、三星等走得非常近，經常配合他們做研發，做試驗，然後再來生產出光刻機。

國內芯片製造企業本來水平就差，上海微電子就算和國內的芯片製造企業合作，相互之間也是差與差之間的聯手，要達到真正高超的水平，是非常困難的。

而光刻機的核心技術，其實是經驗，就是怎麼讓分辨率高更，讓套刻精度更高，這中間需要幾十的不斷的積累，這正是中國缺少的，所以不行。

互聯網亂侃秀

我國的光刻機處於低端的水平！

全球光刻技術市場如果按照高中低三個檔次細分的話，荷蘭ASML處於頂端，而日本的尼康和佳能位於中低端位置，而我國的光刻機只能搶奪低端市場份額。

1、我國能量產光刻機的製造商

我國光刻機系統製造商不少，各廠商中量產光刻機水平最高的是上海微電子，現階段可以量產90nm製造工作的光刻機，剩下其他廠商如合肥芯碩、無錫影速等只能出200nm的光刻機。

這些廠商當中上海微電子成立於2002年，當前生產的光刻機主要應用於各類封裝工藝需求（IC後道封裝光刻機），以及LED製造（投影光刻機）等行業，整體市場份額還算不錯，國內市場封裝光刻機能佔到80%的份額（雖然是低端領域）。

2、上海微電子已攻破65nm工藝

90nm工藝對光刻機來說是一道坎，但跨過之後就很容易進發到65nm製造工藝。因此，現階段的上海微電子已經完成了65nm製造工藝的研發，正在進行驗證機型的試驗。有消息稱目前上海微電子正在攻關最新一道坎，也就是45nm工藝，但也有人稱目前在研發28nm相關技術。

當然，突破65nm工藝還只是前期工作，想要達到量產的水平還需要一個不短的過程，希望今年能聽到這方面的好消息。

3、人才和材料缺乏突破

我國光刻機水平低是事實，有些人可能會認為拖累我們技術進程是外國的封鎖，但個人並不認同。真正阻礙我國在光刻機上快速發展的是人才的缺失，以及核心製造工業水平不夠高。

目前國內高等院校這塊培養的人才不夠，很多學院出來的人願意做半導體和工藝研發的很少，同時高校這塊整體的教育水準也略低，和國外高等教育相比有很大差距。

同時，光刻機的核心設備涉及到光學領域的技術，一臺光刻機就好像一個大號的單反，其核心部分就是鏡頭，一個高2m直徑1m甚至更大的大型鏡頭，這樣的設備我們目前無能為力。而ASML現在的光學系統就是由光學領域的著名企業蔡司提供，而再看看蔡司在EUV上技術專利都超過了ASML。

因此，想要研發出高端的光刻機，我國需要突破的領域很多，除了自身的製造工藝外，還有製造光刻機相關的一系核心配件。

Lscssh科技官觀點：

綜合而言，我國光刻機現在整體就是處於低端水平，和領先的ASML至少有10年以上的差距，即便是和日本廠商相比也有很大差距，未來想要在光刻機上追上需要各方面努力，人才教育得跟上，配件材料同樣得有新突破。

Lscssh科技官

2018年11月30日據媒體報道，由中國科學院光電技術研究所主導的項目“超分辨光刻裝備研製”29日通過驗收。

該光刻機光刻分辨力達到22nm，結合雙重曝光技術後，未來還可用於製造10nm級別的芯片。

專家表示，該光刻機在365nm光源波長下，單次曝光最高線寬分辨力達到22nm。項目在原理上突破分辨力衍射極限，建立了一條高分辨、大面積的納米光刻裝備研發新路線，繞過國外相關知識產權壁壘。

據悉，光刻機是製造芯片的核心裝備，我國在這一領域長期落後。它採用類似照片沖印的技術，把母版上的精細圖形通過曝光轉移至硅片上，一般來說，光刻分辨力越高，加工的芯片集成度也就越高。

項目副總設計師胡松介紹，中科院光電所此次通過驗收的表面等離子體超分辨光刻裝備，打破了傳統路線格局，形成一條全新的納米光學光刻技術路線，具有完全自主知識產權，為超材料/超表面、第三代光學器件、廣義芯片等變革性領域的跨越式發展提供了製造工具。

跪射俑

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①跟ASML對比，相差了好幾代的技術，5nm的；

②跟全球大多數的國家對比，我們已經勝了，因為我們有，雖然是90nm。

說實話，上網上多了，看ASML的新聞看多，還以為是全世界都有好像ASML這種頂級的光刻機企業。

但是，放眼全球，ASML就獨此一家了。其他國家也有光刻機的企業，但是也不怎麼先進了，甚至大部分的國家都沒有半導體行業的了。我們國家有半導體行業，已經算是不容易了。

當然，我們還是要正視問題，目前如果外國企業想要卡脖子的話，還是可以卡住我們的脖子。

目前的光刻機中，最先進的是ASML的光刻機已經進入5nm的製程工藝。這真的太厲害了，這是目前全球最頂尖的水平了。ASML也是好幾個國家一起砸錢燒出來的，以前很多企業一起攻克技術難關的，但是因為難度太高，費用太貴了，後來歐美幾個國家砸錢進來了才把ASML砸了出來。

上海微電子的光刻機制程工藝為90nm，採用的是前幾代的技術ArF的90nm，算是上世界的技術了。這個差距我們還是要承認的。

總結一下：那就是我們確實落後了別人超過20年的技術了，因為我們起步真的晚了。但是，起碼我們在努力著。

而且，我們國家的半導體行業還有一段很長的路，光刻機只是其中的一方面，甚至是是一個環境，很重要但不是全部。

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光刻機又名：掩膜對準曝光機

主要是用來生產集成電路用的

目前世界上主要的光刻機廠商有ASML、尼康、佳能、歐泰克、上海威微電子裝備、SUSS、ABM,lnc.

美國ABM光刻機

ABM光刻機公司成立於1986年，總部位於美國硅谷San Jose。主要經營光罩對準曝光機(光刻機)，單獨曝光系統，光強儀/探針。公司的主要市場在美國和亞洲。

截止到2010年3月，ABM公司在世界範圍售出了800多臺光刻機，50多臺單獨曝光系統。ABM光刻機在臺灣銷量第一，超過半數的大學、研究所和部分工廠使用ABM的光刻機。

ABM光刻機在中國銷售超過150臺，包括：國家重點實驗室、各領域研究所、知名大學和為數眾多的工廠，設備用於生產和研發，ABM光刻機願以其優越的性能和有競爭力的價格為中國半導體市場提供了優良的產品和良好的服務

ABM光刻機分多種型號主要機型為
ABM正面（單面）對準光刻機
ABM雙面（背面）對準光刻機、可見光紅外背後對準光刻機

應用領域
電子封裝（晶片凸點和晶片級CSP）
光電設備（LED光刻機，激光二極管光刻，CMOS光刻，光柵光刻，波導陣列光刻）
探測器 （CCD，近/遠 紅外，實時X射線）
MEMS光刻機 和MOEMS 設備顯示器 （LCD光刻機，TFT-LCD光刻機，OLED光刻機）

中國光刻機

中科院光電所研製的設備，使用波長更長、更普通的紫外光，意味著國產光刻機使用低成本光源，實現了更高分辨力的光刻。

就技術來說，目前臺積電已經掌握了7nm工藝，並正在研發5nm工藝。而中芯國際還在苦苦提升28nm工藝的良率，距離突破14nm工藝還需要一些時間。

科技署

中國目前光刻機處於怎樣的水平？目前全球生產光刻機的企業並不多，而光刻機市場又被ASML壟斷差不多佔據了將近九成的份額。雖然我們是芯片消費大國，但芯片製造卻並不強，而其關鍵設備光刻機水平只處於低端水平，與ASML差距還相當大。

目前全球光刻機主要生產廠家是荷蘭ASML、日本的尼康和Canon、中國上海微電子集團SMEE等為數不多的幾家。而光刻機的市場需求並沒有多大，荷蘭ASML依靠技術積累以及與芯片製造廠家投資綁定的特殊方式，壟斷了全球諸如臺積電、三星及Intel等幾大芯片製造龍頭，從而在光刻機市場獨佔鰲頭，達到了87.4%的份額。而日本尼康的光刻機只能在中低端市場獲得一定的份額，SMEE只獲取了部分低端光刻機市場份額。

目前只有荷蘭ASML公司能夠生產7nm/5nm製程的高端光刻機，而我國最先進的光刻機是SMEE研發設計的，但製程只能達到90nm，可見雙方的差距有多大。雖然在2019年4月由武漢光電國家技術研究中心甘宗松團隊成功刻出9nm線寬線段的光束，可以說取得了重大的突破，但要真正應用到實踐中生產出光刻機，還有相當長的距離和時間。

光刻機技術複雜而且精度要求高，需要有幾萬個零部件組成。雖然我們可以解決有無的問題，可以從全球供應鏈取得零部件，但要購得精度要求高的零部件卻被西方國家所禁止。比如美國高精度的光柵、德國的高精度鏡頭、瑞典的軸承、法國的閥件等等，如果沒有這些高精度的零部件，以我們目前相關的水平是難以做到高端光刻機的。

但這樣的情形正在改變，我們是芯片使用及進口大國，而高端芯片製造卻掌握在別人手裡，國家正在推進關鍵技術及材料的自主研發，成為國家重大專項計劃。比如2018年已經驗收的實現22nm分辨率的“超分辨光刻裝備研製”，計劃在2020年實現研發出22nm製程的高端機。相信以這樣的速度推進，我們縮短與ASML距離的時間會越來越短。

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東風高揚

先來介紹什麼是光刻機。光刻機（Mask Aligner) 又名：掩模對準曝光機。在生產芯片過程中，由於集成電路很細，就比如麒麟980芯片是7nm工藝的，就代表該芯片中電路寬度為7nm，並且電路數量動輒幾億甚至幾十億條，顯然不能用機械雕刻，這就需要用“光”來雕刻電路，這就是光刻機的用途。

為了達到目的，科學家在金屬上覆蓋上一層光刻膠，然後利用光刻機去照射，那些被光線照射到的光刻膠就消失了，然後再用化學物質腐蝕，那麼電路的形狀就出來了。可見，光刻機在芯片、電路板的生產過程中多麼重要。

正是因為光刻機的精度高、技術要求高，光刻機的價格一直居高不下，動輒幾千萬美元。更可氣的是最先進的光刻機美國不賣給中國，這也是為什麼國內芯片達不到高精度，連生產工具都掌握在別的國家手裡，生產出的芯片還能比得過別的國家嗎？

非常遺憾的是，現在國內的光刻機還處於起步階段，水平落後世界很多。目前國內能夠量產的光刻機只能夠光刻90nm的大規模集成電路，跟最先進7nm的設備差距可以說是極大的。

就在上週四新華社發文稱，國家重大科研裝備研製項目——“超分辨光刻裝備研製”在成都成功通過專家組驗收。報道稱該設備是世界上首臺用紫外光源實現了22納米分辨率的光刻機。筆者也有幸去了中科院光電所旁聽此次驗收會，寫了報道，還算熟悉，無法苟同一些漫無邊際的瞎扯。

中科院研發的這臺光刻機並不能用來CPU，只能用在一些技術要求較低的場景。在驗收會上有記者問：該光刻設備能不能打破國外芯片的壟斷？光電所專家回答說，光刻機用於芯片需要還攻克大量技術難題，目前距離還很遙遠。

從目前來看，中國是有能力研發光刻機的，也成功量產了許多。但是要和最先進的光刻機比，國內還相差甚遠。不過我們也不需要為之擔憂，在這方面中國本來起步就晚，現在比不過歐美國家也是正常的。都是相信在不久的將來，光刻機這一難題終將被攻克！

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