光刻机最核心部件（光刻机最核心部件有哪些）

2022-12-02 16:06:02 基金 xialuotejs

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现代光学工业之花——光刻机

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。

光刻机最核心部件（光刻机最核心部件有哪些）第1张

光刻机：芯片界的“印钞机”

10月4日晚，芯片制造商中芯国际(00981.HK)在港交所公告确认，已受到美国出口管制。9日，中芯国际宣布称，基于部分自美国出口的设备、配件及原材料供货期会延长或有不准确性，公司正在评估该出口限制对本公司生产经营活动的影响，或造成重要不利影响。

此次，美国选择对中芯国际进行“进出口管制”的限制，也是为了对我国芯片制造领域进行压制。

目前全球半导体设备领域，美日两国垄断了全球80%左右的市场份额，其中美国占全球50%的市场，日本占30%，且在先进工艺上没有替代品，荷兰的ASML（镜头来自德国）基本受控于美国指令，因此相当于美国把光刻机这一块给控制了。

中芯国际是中国内地规模最大、技术最先进的集成电路芯片制造企业，提供 0.35微米到14纳米制程工艺设计和制造服务，其中最重要的就是光刻机。

作为芯片制造的核心设备——光刻机是关键核心技术。光刻机对机械精度要求非常高，光刻机中心的镜头由很多镜片串联组成，一块镜片要数万美元，镜片的抛光工作其技术积淀需要几十年甚至上百年，所以对于起步较晚的我国来说，发展自己的光刻机技术可谓一场攻坚战。

所以如果中芯国际被美国“限制”，其他芯片制造企业再“断供”的话，对于国内很多电子设备制造企业来说，将会彻底处于受制于人的被动状态。

所幸，目前我国已经在努力冲破其他国家的封锁和遏制，最好光刻机的公司每年也都会新增数百项的专利。

有报道称，而为了应对当前的不利形势，中芯国际在几个月前就从日本等国家采购了大批的关键设备和零部件，能够保证在一段时间内业务可以持续开展，避免出现断供。同时，中芯国际也已经计划在2020年内建设一条可生产40nm芯片的生产线，3年内完成28nm生产线的建设，以完全削弱对国外技术的依赖。

对于我国光刻机技术的发展，刚刚结束的“第三届半导体才智大会”上，新落成的中国第一家“芯片大学”——南京集成电路大学，也对我国未来芯片事业的发展才提供关键利好。这也是自美国对华为等公司进行芯片限制后的1年多时间以来，我国在科技领域及半导体领域的大进展。

如果说“限制”华为是美国政府对中国科技产业打压的开始，那么刚刚又宣布对中芯国际的“禁令”，或是美国“绞杀”中国半导体产业链的开始。因此，对于我国高科技企业而言，要尽快推进自主研发的能力，避免接下来更多中国半导体产业链企业被打击。

为什么光刻机造不出来，光盘刻录机也是进口的呢？

光刻机的制造，是集合了很多门类科学顶尖技术的产物，包括光学、精密仪器、数学、机械自动化、流体力学等等。

1、技术难点一：光源。

如果把光想象成一把刻刀，那它的光波长越短，这把刀就会越锋利。7纳米的芯片意味着，在每个元器件之间，只允许有几纳米的间距，相当于头发丝的万分之一粗细。

要制造这样的光源，必须使用一种特殊的极紫外光。这种光源，很难制造。直到2015年的时候，ASML才研制出一台极紫外光刻机。

目前为止，也只有阿斯麦一家公司，能够生产极紫外光刻机。

2、技术难点二：光学镜头。

主要作用是调整光路和聚焦的。其中，高精密的光学镜头是光刻机的关键核心部件之一。

3、技术难点三：是曝光台的对准技术。

芯片的曝光不能像照相那样，一次就能完成，必须要换不同的掩膜，多次进行曝光才行。而掩膜和硅晶圆之间的每次对准，都必须控制在纳米级别才行。

当曝光完一个区域后，放置硅晶圆的曝光台，必须马上快速移动，因为要接着曝光下一个区域。

而要在快速移动中，实现纳米级的对准，其难度是相当大的。

4、实际上，除了光源、镜头和曝光台对准这三个关键技术之外，还有很多的保障性技术难题。

比如说，超洁净的厂房、防止抖动的装置等等。

光刻机是“半导体工业皇冠上的明珠”，想要制造这样一台先进的光刻机，其实就是在挑战整个人类工业技术的极限。而且实际情况要复杂的多。

华为有没有能力研究光刻机？

华为有没有能力研究光刻机？我们没有华为是万万不能的，但华为也不是万能的！目前华为是没有这个能力。不过按照光刻机的原理，只要华为大手笔投入从全球广泛挖来光刻机研究人才投入到光刻机的研发中去，是可以研发出来的。

光刻机可以说是需要最顶尖精密的仪器之一，技术含量高而且零部件也高，涉及到系统集成、材料、精密光学、精密运动、精密物料传输、高精度微环境控制等等各种先进的技术。但光刻机的原理并不是不能攻克的，就如目前国内的上海微电子设备集团就已经有自己的光刻机，虽然是低端光刻机原理是差不多的。

不过可惜的是，只是研发出来没啥用，没有相关高精细零部件的配套，也是空话一句。也就是制造不出来，不能达到制造高端芯片的要求。如果只是研发出低端光刻机也没啥用，国内市场已经具备而重复了，我们要的是高端光刻机。

光刻机的市场需求量小，基本上被荷兰ASML、日本尼康、国内上海SMEE公司所垄断。上海SMEE公司具备研发和生产光刻机的能力，但不能研发高端光刻机而且更没有办法引进高端高精细零部件而没有办法制造高端光刻机。为什么？

目前我们要制造高端光刻机所需周边产业链不能满足要求，需要高精尖的光源、高精度轴承、反射镜片等等，这些部件ASML也得要从欧美日等公司采购，资金和技术也要依赖于他的大客户如三星、英特尔、台积电等。但这些高精尖的零部件，欧美日又是对我们禁运获取不到了，我们只有从自己的产业链上进行培养，但这个培养时间可不是短期的，甚至有可能培养不起来。

如果高端光刻机一直从ASML处获取不到，今后如果连加工高端芯片也被限制，那也就不得不从自己研发高端光刻机的方向走。可行的办法可能是有实力的相关企业联合起来，不但攻克高端光刻机本身研发技术，同时攻克零部件技术，也许整个产业链就起来了。比如华为联合上海SMEE、中科院广电技术研究所、以及关键零部件的研发企业，共同组建联合体进行整体推进，也许我们拥有高端光刻机甚至打垮ASML也不是梦。

如果没有光刻机，就生产不出芯片；如果没有芯片，就制造不出手机！

华为有没有能力研究光刻机？凭华为的技术和资金实力，当然有，但是：

因此，即便华为有能力、有资金研究光刻机，但在几年甚至几十年内也无法生产、制造出当前最尖端的光刻机。 ----这就是现实！

光刻机是芯片制造的核心设备之一，主要用于“生产制作芯片和芯片封装“。可以说谁拥有先进的光刻机，谁就拥有芯片生产市场的主动权。芯片生产制造是一项高科技技术。目前美国的苹果、高通，中国的华为、小米、Oppo、Vivo等，除了三星，都不具备生产制造芯片设备和技术。

一、目前具备生产制造光刻机的企业有哪些？

二、光刻机的生产技术。

三、我国企业为什么不买来制造自己的芯片？

因为供货太少，所以ASML每年生产的光刻机都被台积电、三星等直接买断货了。

虽然我国有企业能生产芯片，但其生产芯片的技术水平还是较落后，差最先进的好几代。（别人先进的光刻机也不卖给你）

华为有没有能力研究光刻机？凭华为的技术和资金实力是有。但研发并生产制造如此高精尖的技术产品，不是靠钱和技术能搞定的。还有另一个问题，制造光刻机的很多材料和配件对中国是禁止的。

所以华为、高通、苹果所研发、设计的高端芯片，只能请台积电这类代工企业代工生产制作了！

你说呢，欢迎你的指点和讨论！

很遗憾的告诉你，华为目前无法研究出光刻机。

光刻机是制造芯片的最核心设备之一。但至今为止，我国在光刻机方面一直没有拿出手的成绩。

那为什么说华为无法研究出光刻机呢？

首先来了解下光刻机的原理。光刻机也叫曝光机，光刻简单理解就是用光来制造电路结构。用光刻机来制造芯片的过程，实际上跟洗照片有点类似，我们把设计好的集成电路图通过紫外光源用掩模板刻到硅晶圆上的过程。

光刻机的制造和维护需要高度的光学和电子工业基础，世界上掌握这个技术的企业屈指可数，最好的光刻机企业是荷兰的艾斯摩尔ASML。这家公司在光刻机技术上应该说遥遥领先，处于垄断地位。排在ASML后面的是日本企业，尼康和佳能。

光刻机原理虽然简单，但制造精度可以说是变态的高。比如ASML的7nm芯片工艺，要知道原子的大小在0.1纳米，这个精度我国就无法制造。再比如光刻机超高精度的对准系统，要求近乎完美的精密机械工艺。

除以以外，光刻机并不是一项单独的技术，一台光刻机有超过80000个复杂零件，集成数百家的专利技术，它需要强大的整合能力，这使得光刻机很难被模仿。国外企业甚至放话：给你图纸，你都造不出来。

我国的光刻机和芯片能力离世界水平还有很大差距，但是在中兴事件后我们已经认识到制造高端芯片的重要性，国家政策也开始倾向这个领域。最后说一点，自主创新是进步的灵魂，我们一定要研发自己的核心技术。

前两天，有个朋友问我“光刻机是不是刻录CD的机器啊，华为造不出来吗？”。看来很多人不知道光刻机是怎么回事，下文具体说一说。

什么是光刻机？

简单来说，光刻机是用来制造芯片的，比如手机处理器、电脑CPU、内存、闪存等，可以说半导体离不开光刻机。

目前，最先进的EUV光刻机全球仅有荷兰的ASML能生产，集成了全球最先进的技术，90%的关键设备均自外来，德国的光学技术设备、美国的计量设备和光源设备、瑞典的轴承，ASML要做的就是精确控制。

最关键的是，这些精密的设备，对我国是禁运的，客观上反应了我国和西方精密制造领域的差异。

有钱也买不到

既然无法生产最先进的光刻机，那么可以从ASML那里买到吗？很难，原因有两点。

1）独特的合作模式

ASML有一个奇特的规定，只有投资了ASML，才能获得优先供货权，英特尔、三星、台积电、海力士等在ASML中有相当的股份，形成了庞大的利益共同体。ASML的光刻机产量本来就不高，还被“抱团”企业抢走了大部分订单。

因此，我国的中芯国际2018年成功预定的7nm光刻机，至今仍未收到。

2）瓦森纳协定的限制

《瓦森纳协定》是一部全球性的法令，我国就在被限制的名单中，严格限制高技术向我国出口高新技术。因此，我国与发达国家在能源、环境、可持续发展等领域科技合作比较活跃，但是在航天、航空、信息、生物技术等高技术领域很少合作。

回到半导体，也正是这个原因，从芯片设计、生产等多个领域，不能获取到国外的最新科技。还可能因为一些“莫须有”的原因，被卡脖子。

我国的光刻机技术水平

目前，我国生产光刻机的厂家有上海微电子、中电科技等，但是制程工艺相对较低。上海微电子（SMEE）是国内最领先的光刻机研制单位，能够稳定量产90nm的光刻机，距离荷兰ASML的7nm工艺还很远，而且ASML即将量产5nm工艺的光刻机。

总之，我国生产的光刻机与世界先进水平有很大的差距，主要是因为西方技术封锁造成的。同时因为很多原因，也无法买到最先进的EUV光刻机。这也验证了那句话，只有掌握核心技术，才不会被“卡脖子”。

说到光刻机——是中国芯片业制造之痛，可以绝不过分的说，在即将到来的第三次产业转移中，谁能掌握芯片，谁就能掌握未来的财富之源；谁能手握高端芯片制造，谁就能拥有IC产业的话语权。光刻机是芯片制造过程中最重要的一环，占了总成本的1/3，是最当前我们最需要克服的尖端技术，没有之一。光刻机被誉为“工业上的皇冠”，而荷兰ASML的EUV光刻机则被誉为“皇冠上最闪亮的那颗宝石”

还记得，中芯国际向ASML订购的那台EVU本应该在2019年上半年到货，却一直被美国阻挠，没有拿到荷兰政府的许可令，加之经历了中兴事件之后，深深让国人感受到了中国在半导体芯片领域的薄弱，而此次美国升级对华为的制裁，更是让国人认识到了中国在芯片制造设备领域的薄弱。

关于芯片技术，是非常的复杂，每个学科的交叉超出了你我的想象，所以我觉着华为想要一家研制光刻机，不太现实。

下面谈谈光刻机

在80年代，光刻机的技术其实一直掌握在美国人的手中，后来日本尼康凭借不断的投入取得了突破，在2000年左右，特别是尼康市场份额甚至超过了50%，成为了当时当之无愧的带头大哥。当时日本一度把尼康光科技形容为民主之光，让日本人看到了新希望。

我们再来看看荷兰的ASML从1984年诞生后的20年，经营可以说是非常的困难，生存无望只能四处找投资，最终飞利浦勉强的收了，在飞利浦旁边找了个空地建了一个工厂，这20年基本上就是搞销售捣鼓关系，勉强地活了下来。

ASML的成功离不开一个贵人林本坚，1942年出生于越南，中国台湾人，祖籍广东潮汕，在2008年当选了美国国家工程学院院士。再加入台积电之前，林每间在IBM从事成像技术的研发长达22年，当时世界无二的顶级的微影专家，在2000年时候，当时林本坚非常的坚定的投入浸润式的光刻技术的研究，但是当时IBM并不买账，不给研发经费，在2000年加入了台积电，并在2002年研发出来193纳米的浸润式的光刻技术，这个技术一经推出受到各方势力的巨大阻力几乎被康佳、佳能、IBM所有的巨头封杀，就在这个时候半死不活的ASML敏锐地看到其中蕴藏的巨大机会，果断与林本坚合作，2004年ASML和台积电共同研发出第一台浸润式微影机。

优秀的性能让ASML的产品全面碾压尼康。在短短几年时间内尼康全面沦落，在2012年ASML收购顶级光源企业Cymer这个收购意义非常重大，在2015年经过10年的研究，最终EUV弄到了可以量产的状态，到目前为止，EUV完全被ASML垄断。市场占有率100%

光刻机三大要素，包括激光系统、高精度的镜头，精密仪器制造技术，镜头来自德国，激光系统来自美国，其中8万多个零件来自全球不同的国家，ASML的技术占比甚至不超过10%。ASML的主要精力还是在沟通合作和协调，其中台积电、英特尔、三星等巨头都消耗了巨大的人力来研发EUV的光刻机。

光刻机按照用途可以分为IC 前道光刻机、封装光刻机、面板光刻机以及 LED/MEMS/功率器件光刻机。而我们经常所说的芯片制造所使用的则是IC前道光刻机。

资料显示，光刻工艺是芯片制造过程中占用时间比最大的步骤，约占芯片制造总时长的40%-50%。同时，光刻机也是目前晶圆制造产线中成本最高的半导体设备，约占晶圆生产线设备总成本的27%。目前最先进的 EUV 设备在2018 年单台平均售价高达 1.04 亿欧元。

国产光刻机与国外技术差距较大，但部分领域已实现突破虽然，中国也有自己的国产光刻机厂商——上海微电子装备股份有限公司（SMEE），但是其在技术上与国外还存在较大差距。

上海微电子成立于2002年，主要从事半导体装备、泛半导体装备以及高端智能装备的设计制造销售，其中光刻设备是公司的主营业务。目前公司光刻机可以应用于集成电路产业链中晶圆制造、封装测试，以及平板显示、高亮度 LED 等领域。目前上海微电子直接持有各类专利及专利申请超过2400项。

据上海微电子官网介绍，其主要生产 SSX600 和 SSX500 两个系列的光刻机。其中，SSX600 系列步进扫描投影光刻机采用四倍缩小倍率的投影物镜、工艺自适应调焦调平技术，以及高速高精的自减振六自由度工件台掩模台技术，可满足 IC 前道制造 90nm、110nm、280nm 关键层和非关键层的光刻工艺需求，该设备可用于 8吋线或 12 吋线的大规模工业生产。SSB500 系列步进投影光刻机不仅适用于晶圆级封装的重新布线（RDL）以及 Flip Chip 工艺中常用的金凸块、焊料凸块、铜柱等先进封装光刻工艺，还可以通过选配背面对准模块，满足 MEMS 和 2.5D/3D 封装的 TSV 光刻工艺需求。

△上海微电子600系列光刻机

在技术上，上海微电子的IC前道光刻机与国际先进水平差距仍较大。上海微电子装备有限公司已量产的光刻机中性能最好的最高可实现 90nm 制程节点，ASML 的 EUV 3400B 制程节点可达到 5nm。这也使得在IC前道光刻机市场，国产化率较低，国内的IC前道光刻机市场主要被ASML、尼康和佳能瓜分。

不过，在对光刻精度要求较低的封装光刻机、 LED/MEMS/功率器件光刻机、面板光刻机市场，上海微电子则取得了不错的成绩。

目前上海微电子封装光刻机已实现批量供货，成为长电科技、日月光、通富微电等封测龙头的重要供应商，并出口海外市场，在国内市场占有率高达 80%，全球市场占有率达 40%。同时公司 300 系列光刻机可以满足 HB-LED、MEMS 和 Power Devices 等领域单双面光刻工艺需求，占有率达到 20%左右。

在面板光刻机市场，上海微电子也已经实现首台 4.5 代 TFT 投影光刻机进入用户生产线。不过，目前市场主流都是6 代及 6 代以上的产线。要想打破日本尼康和佳能所垄断的 FPD 光刻机市场格局，仍需要时间。

近期业内有消息称，上海微电子的28nm光刻机即将于2021年交付。国产光刻机有望迎来突破。

千磨万击还坚劲，任尔东南西北风，厚积薄发，这就是我们的精神！最后我问大家一个问题，如果华为手机的性能在明年没有达到你的预期你，还会不会考虑买？

华为如果有能力研究光刻机的话，也不会找台积电代工生产芯片了。你以为任何企业都能够成为荷兰的ASML吗？ASML的成功在于，它聪明的将三星，英特尔，台积电等等企业“拉到了它的阵营”，甚至可以毫不夸张的话，荷兰的阿麦斯从来都不是一个孤零零的企业，它是全球智慧的结晶！

光刻机的复杂程度

我们对于光刻机的了解，可能在于它是生产芯片中的重要一环。但是，它到底怎么制造，到底有什么技术难度呢？这里面我们可以了解下。

一台光刻机中有太多内容了，从测量台、曝光台，到激光器、光束矫正器、能量控制器、光束形状设置、遮光器、掩模版、掩膜台等等多项内容。

在这些零部件的组合下，光刻机需要通过将光束透射过画着线路图的掩模，并且将线路图映射到硅片上，在经过过清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、激光刻蚀等等。

而为了能够形成对于芯片的光刻，并且不断挑战摩尔定律，ASML需要不断的加强，对于光科技技术的提升。也正是因为在技术方面的提升，它需要向德国蔡司提供的镜头，也需要美国公司供应的光源……

可以说，ASML光刻机真正的体验了全球化大生产的功绩。而，这些恰恰是华为目前所欠缺的，因为美国的一些阻止，很多企业放弃了和华为的合作，而在这种情况下，华为想做到光刻机，它就必须要自给自足，然而所需要投入的人力财力，远远大于我们的想象。

阻止，不会催生新的竞争对手

对于荷兰阿麦斯来说，是不愿意去是催生新的竞争对手，为什么将三星海力士英特尔等公司拉入到自己公司中，成为阿麦斯的股东之一？除了获得先进的技术支持之外，还有一个最关键的因素是不想让其他的企业成为阿麦斯的竞争对手。

其实我们知道像佳能，尼康，这些企业都是目前在光刻机领域有所研究的企业，为什么绝大多数的市场特别是高端市场，还是被阿麦斯给占据呢？我们不能够去忽略阿麦斯的这种集合众家之长的方式。

《瓦森纳协定》其中就有半导体产业这块问题，我们被以美国为首的西方国家，进行技术出口管制，让我们的光刻机发展困难！

华为，不需要光刻机

光刻机虽然重要，但是对于华为来说并不是主要的业务。华为主要的业务是运营商业务和消费者业务，这是它的重点，华为没有必要从头开始，进行光刻机的研究，且不说所需要投入巨大的人力财力，关键是已经在技术上落后先进的技术，即使华为想去研究，也需要花费有更长的时间。

而对于我国来说，上海微电子目前生产的90nm光刻机，和已经在发售的ASML 7nm EUV光科技有着巨大的差距，更不用说，它们已经在研究5nm，3nm工艺……

之前有消息称，武汉光电国家研究中心的甘宗松团队，成功研发利用二束激光，生产9nm工艺制程的光刻机。当然，这件事到底成分多少，我们只能期待，其实未来中国光科技的发展一定要另辟蹊径。

我相信我们一定能够解决光刻机的束缚，虽然说华为不可能去生产光刻机，但是有很多默默无闻的企业正在不断前行。

该问只问华为的能力，而"有没有能力研究"就是在未来能不能研究出来，未来的能力是不是可期待的。

我的回答是:能。

理由，一方面是华为现在的科技队伍能力强、水平高以及基础和应用都研究，而且兼具专业性、集成性、跨域性，这是已知的，肯定比荷兰的那个ASML公司强得多、高得多、深得多，同样已知ASML公司的能力主要是集成全球最先进技术，德国光学、美国计量和光源、瑞典轴承，当然，现在比中国的光刻机研究公司强；另一方面，光刻机的原理以及基本机理也是已知的，连光刻机的基础、特有、配套、相关的技术及其难点都是什么以及研究现状、发展趋势各是怎样，也已知或可知。

而科技与科技，天然具有底层相同性或相近性，让跨域研究成为了一种长期以来就存在的现实，让复合型科技人才队伍屡见不鲜。

可以肯定的是，科技队伍现实的能力和水平越高，跨域能力就越强、复合水平就越高。这已经被历史上的很多实例证实了，半路出家也走通了通向未来的路。

何况，华为向来是以舍得投入巨资广揽全球高层次研究人才著称的，对光刻机人才一定是一样对待，又可与国内的光刻机研究公司合作，而引入人才和合作自然可使科技队伍跨域、复合，而且是高起点的，研究一开始便可直奔高水平、速达高水平。

恰恰，国内正是只缺高端的光刻机，而对于华为很可能被制约而言，研究高端光刻机不仅仅是非常必要的，还是时不我待的，太慢了就太危险了。

事关自身，华为也必定快马加鞭。

更何况，华为不差钱，每年投入科研的钱比ASML公司多太多了，也一定比国内光刻机公司的投入多。

华为这个通讯王者会不会立足于已有的强能力，去研究产业链上的新备胎或新备份呢？

华为，之前在世界上干翻的昔日老大爱立信、思科以及老二苹果，倒是都属于通信领域的，华为是以后来者的身份中途上路，在国内，手机同样，在小米手机如日中天之际，才认认真真地做起来，后来者成为了手机的新王者，高端手机之王兼中低端手机之王。而称王，主要是依靠科技能力强。

华为现在不能，未来却未必。

不能什么困难都靠华为，华为现在已经在全球知名。但要清醒，中国还有第二个华为吗？在华为承受这种极端打击之下，步步危机，我们除了买点华为的货根本帮不上忙，目前替他造势吹牛只会增加敌对势力更严重的封锁和打击，没啥益处。所以希望他们顶住，也希望中国科技企业后起之秀加大自主研发迅速崛起。只是注意有本事前要低调闷头发展，像之前的华为一样，这样才能承受的住这种极端考验，不然轻轻松就让人卡脖子和被定点清除了。所以还要继续改革开放，继续包容，还得忍，还没到自豪的时候，但是我们自信这一天不会遥远，继续持续艰苦奋斗吧！中华民族的全面复兴已不遥远！

华为当然有能力研究光刻机

不知道为什么总是有人问这样的说起来很无知的问题！

1、华为目前没能力研发光刻机

目前光刻机最好的技术在ASML，可用于5、7nm的芯片制造，而中国量产的技术在90nm，相差至少是10年吧。

光刻机的核心技术究竟是什么？从元件来看，核心设备是镜头，而核心技术是分辨率和套刻精度。镜头这东西目前主要是采购，比如从日本索尼、CANNO来采购，但分辨率、套刻精度就要靠装配工艺了。ASML之前说公开图纸，别人也造不出来，就是指装配工艺可不是按图纸就能够造出来的，需要几十年积累，这一方面华为目前没有，中国厂商都没有，所以华为造不出来。

2、未来估计也不会去研发光刻机

前面已经讲过了，华为目前没有能力造光刻机，那么未来有没有能力，这个就不好说了，但我觉得未来华为估计也不会去研发光刻机。

虽然现在来看，似乎华为什么都做，从原本的通信设备厂商，到手机，电脑，芯片，操作系统、云等等。

但华为也是有自己的边界的，这些年的业务延伸，更多的还是基于自己的业务慢慢去扩散，以通信技术、AI等为基础。

很明显，光刻机是半导体制造领域，并不是华为需要去干的事情，所以未来大概率不会去做光刻机。

3、华为并不需要什么都去做，也没这个必要

最后再说说，很多人总是莫名其妙的，其实一旦企业强了，就什么都要干，什么都能干，这是不正确的，就算企业想要多元化，也是有自己的边际，有所为有所不为。

华为并不需要什么都做，坦白讲，华为也没有这个能力，也没这个必要，所以关于光刻机，就不要强行往华为身上套了。

高端光刻机为什么难“买”又难“造”？

光刻机被誉为半导体产业皇冠上的明珠。光刻机的主要作用是将掩模版上的芯片电路图转移到硅片上，在某种程度上来说，光刻工艺的决定了半导体线路的线宽，同时也决定了芯片的性能与功耗，越高端的芯片，所需要的光刻工艺也越先进。

“工欲善其事，必先利其器”，光刻机就是芯片制造中的那一把“利器”，也被誉为半导体产业皇冠上的明珠。光刻机的主要作用是将掩模版上的芯片电路图转移到硅片上，在某种程度上来说，光刻工艺的决定了半导体线路的线宽，同时也决定了芯片的性能与功耗，越高端的芯片，所需要的光刻工艺也越先进。

大家都知道，芯片很重要，离开了芯片，几乎所有电子设备都会失去作用。但要是离开光刻机，自然也就制造不出芯片，同样也不可能有手机、电脑等电子设备的产生。

光刻机的关键技术：以光为媒，刻化微纳于方寸之间

指甲盖大小的一枚芯片，内部却包含了上千万个晶体管，犹如一座超级城市，线路错综复杂，这跟光刻机的工作原理相关，其中涉及系统集成、精密光学、精密运动、精密物料传输、高精度微环境控制等多项先进学科。因此光刻机是所有半导体制造设备中技术含量最高的设备，具备极高的单台价值。

如果单纯从工作原理的角度来解析，光刻机并不复杂。“以光为媒，刻化微纳于方寸之间”，光刻机是通过串联的光源能力以及形状控制手段，将光束透射过画着线路图的校正，经过物镜补偿各种光学误差，将线路图成比例缩小后映射到硅片上，然后使用化学方法进行显影、刻蚀处理，最终得到刻在硅片上的电路图。

但是它最难的在于，需要在极小的空间内完成超精细的纳米级雕刻工艺，为具备这项能力。需要掌握的关键技术有很多，主要包括以下几种：

1、“微缩投影系统”即所谓的“光刻机镜头”。这种镜头不是一般的镜头，其尺寸可以达到高2米直径1米甚至更大。光刻机的整个曝光光学系统，可能需要20多块锅底大的镜片串联组成，将光学零件精度控制在纳米级别。每块镜片都由高纯度透光材料制成，还包括高质量抛光处理等过程，一块镜头的成本在数万美元上下;

2、既然叫做“光刻机”，所以“光源”也是光刻机的核心之一，要求光源必须发出能量稳定且光谱很窄很窄的紫外光，这样才能保证加工精度和精度的稳定性。按照光源的发展轨迹，光刻机从最初的紫外光源(UV)发展到深紫外光(DUV)，再到如今的极紫外光(EUV)，三者最大的不同在于波长，波长越短，曝光的特征尺寸就越小。

(资料源自上海微电子官网、东兴证券研究所，OFweek电子工程网制图)

最早的光刻机采用汞灯产生的紫外光源，从g-line一直发展到i-line，波长从436nm缩短到365nm。随后，业界利用电子束激发惰性气体和卤素气体结合形成的气体分子，向基态跃迁时所产生准分子激光的深紫外光源，将波长进一步缩短至193nm，由于在此过程中遇到了技术障碍，因此采用浸没式(immersion)等技术进行矫正后，光刻机的极限光刻工艺节点可达28nm。

如今，业界最先进的光刻机是EUV光刻机，将准分子激光照射在锡等靶材上，激发出波长13.5nm的光子作为光刻机光源。EUV光刻机大幅度提升了半导体工艺水平，能够实现7nm及以下工艺，为摩尔定律的延续提供了更好地方向。而业界也只有ASML一家能够提供EUV设备，处于产业金字塔顶端;

3、分辨率，对光刻工艺加工可以达到的最细线条精度的一种描述方式。光刻的分辨率受光源衍射的限制，所以与光源、光刻系统、光刻胶和工艺等各方面都有关系，总体来说，分辨率和光源波长的关系可以用公式“R(分辨率)=K1(工艺参数)λ(光源波长)/NA(光学镜头的数值孔径)”;

4、工艺节点，是反映芯片技术工艺水平最直接的参数。工艺节点的尺寸数值基本上和晶体管的长宽成正比关系，每一个节点基本上是前一个节点的0.7倍，0.7X0.7=0.49，所以每一代工艺节点上晶体管的面积都比上一代小大约一半，因此单位面积上的晶体管数量将翻番，这就是著名的摩尔定律。一般18～24个月，工艺节点就会发展一代。

工艺节点发展以28nm为分水岭，虽然依然按照0.7倍的规律前进，但实际上晶体管的面积以及电性能的提升远落后于节点数值变化。比如英特尔当时统计数据显示，他们20nm工艺的实际性能已经相当于三星14nm和台积电的16nm工艺。更麻烦的是，不同厂商工艺节点换算方法不一，导致了很多理解上的混乱。因此，只有对芯片有很高要求的产品才会采用28nm及以下先进工艺。当然，发展到现在，台积电已经开发出了更为先进的5nm工艺并实现量产，今年下半年就会有搭载相关芯片的产品面世。

高端光刻机为什么难买又难造?

一般来说，一条芯片生产线上需要好几台光刻机，而一台光刻机的造价也非常高，其中成像系统和定位系统最贵，整台设备算下来造价三千万到五亿美元不等。此外，光刻机上的零部件还包括来自瑞典的轴承、德国的镜头、美国的光栅、法国的阀件等等，都属于各个国家的高端工艺产品。

光刻机的折旧速度非常快，每天大概就要花费3～9万人民币，将其称为“印钞机”也不为过。正是因为光刻机昂贵的造价和上文中提到的各项高先进技术，ASML一年也只能制造出20多台EUV光刻机。

这么昂贵的设备，ASML公司一年卖出几台就够养活整个公司了，中国市场一直以来都是ASML看好的重点业务区域，但是却偏偏不能向中国出售高端光刻机，为什么呢?这里就要提到《瓦森纳协定》。比如中芯国际苦苦等待的EUV光刻机，虽然设备一直没到，但是也没有因此停止研发进程，已经在14nm的基础上研发出“N+1”、“N+2”工艺，等同于7nm工艺，公司联合首席执行官兼执行董事梁孟松也透露出，现阶段哪怕不用EUV光刻机，也可以实现7nm工艺。但想要大规模成熟量产，依然离不开EUV光刻机。

中国又被誉为“制造大国”，既然买不着，那自己造如何?

在过去，搜狐能 copy 雅虎，淘宝能 copy eBay，滴滴 copy Uber，那咱们能不能 copy 一个ASML出来自己造光刻机?要知道，ASML可谓是当前光刻机领域的“一哥”，尽管尼康和佳能与之并称“光刻机三巨头”，但在支持14nm及以下的光刻机上，唯有ASML一家独大。

“光刻机之王”ASML的成功难以复制。ASML出身名门，由原本荷兰著名的电器制造商飞利浦公司半导体部门独立拆分出来，于2001年更名为 ASML。

在ASML背后，还有英特尔、三星、台积电、SK海力士等半导体巨头为其撑腰，只有投资了ASML，才能成为其客户，拿到光刻机产品的优先供货权。多方资本注入下，ASML也有了更多强化自身实力的机会：

2001年，ASML收购美国光刻机厂商硅谷集团获得反射技术，市场份额反超佳能，直追尼康;

2007年，ASML收购美国 Brion 公司，成为ASML整体光刻产品战略的基石;

2012年，ASML收购全球知名准分子激光器厂商Cymer，加强光刻机光源设备及技术;

2016年，ASML收购台湾半导体设备厂商汉微科，引入先进的电子束晶圆检测设备及技术;

2016年，ASML收购德国卡尔蔡司子公司24.9%股份，加强自身微影镜头技术;

2019年，ASML宣布收购其竞争对手光刻机制造商Mapper知识产权资产。

在上文中提到，光刻机设备融合了多门复杂学科，不仅种类繁多，还要求是当前该领域最先进的技术，放眼当下没有任何一家公司敢说自己能在这些领域都做到最好。也就只有ASML能够不断通过自研、收购等方式，一步步走上神坛。

说出来很多人可能不信，我国最早研发光刻机的时候，ASML还没有出现。资料记载，1977年也就是中国恢复高考那年，我国最早的光刻机-GK-3型半自动接近式光刻机诞生，由上海光学机械厂试制。

80年代其实开了个好头，1981年，中国科学院半导体所成功研制出JK-1型半自动接近式光刻机样机。1982年国产KHA-75-1光刻机的诞生，估计跟当时最先进的佳能相比也就相差4年。1985年中国第一台分步投影式光刻机诞生，跟美国造出分布式光刻机的时间差距不超过7年。这些都说明当时中国其实已经注意到了投影光刻技术的重要性，只是苦于国内生产工艺尚不成熟，所以很难实现量产。

80年代末期，“造不如买”的思想席卷了大批制造企业，我国半导体产业研发进程出现了脱节，光刻机产业也未能幸免。

虽然后续一直在追赶国外列强的脚步，但产业环境的落后加上本来就与世界先进企业有差距，使得中国终究没有在高端光刻机领域留下属于自己的痕迹。

“眼看他起朱楼，眼看他楼塌了”，80年代初期奠定的中国光刻机产业基础就这样被轻视了。这也是为什么我国光刻机产业一直赶不上国外的原因，再加上光刻机制造所需要的各种零部件，也都受到不同程度的管制，如今想再追回来，实在太难。

中国高端光刻机正在路上

2001年，科技部和上海市于2002年共同推动成立上海微电子装备公司，承担国家“863计划”项目研发100nm高端光刻机。据悉，中电科四十五所当时将其从事分步投影光刻机团队整体迁至上海参与其中;

2008年，科技部召开国家科技重大专项"极大规模集成电路制造装备及成套工艺"推进会，将EUV技术列为下一代光刻技术重点攻关的方向。中国企业也将EUV光刻机列为了集成电路制造领域的发展重点对象。

如今，国内从事光刻机及相关研究生产的除了上海微电子装备、合肥芯硕半导体、江苏影速集成电路装备以外，还有清华大学精密仪器系、中科院光电技术研究所、中电科四十五所等高校/科研单位。

在研发成果上，2016年，清华大学“光刻机双工件台系统样机研发”项目成功通过验收;2016年，清华大学“光刻机双工件台系统样机研发”项目成功通过验收;2018年，国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备”通过验收，也是世界上首台用紫外光源实现22nm分辨率的光刻机，意义在于用便宜的光源实现较高的分辨率，用于一些特殊制造场景。

可以看到，在光刻机的自主研发进程上，中国也取得了很大的进步。但相对来说比较缓慢，要想真正研发出高端光刻机，需保证多个学科和领域的技术水平达到或者超过世界先进水平，任何一环节落下都会影响产品的性能。

这是美国的精准打击，有本事查查这个馊点子是如何出笼？我觉得正是我们50年代人掌舵时缺乏几乎所有科学知识，被自己权力切割，连同40后与60后的纽带一同切掉，30后已失能，40后除做房地产的尖子，其余趋向失能，50后是鸿沟的分界，权力中心做自然科学的极少，人才都是做买卖的，买不到自然只有造，说造，得创新，虽然少，但不乏有能做光学化学电学，机电一体化的，光电的组织能力，基本都要退休能要吗？后来60，70都是40，50教的，他们都缺乏系统边缘渗透交融能力，天天喊隔行如隔山，各霸一方，搞这种综合高科技设备既缺乏专业精通，又少有隔行合作的气量，包括航空发动机也一样，他瞄准了不打这，那打什么？

因为世界上的高端光刻机只有荷兰在生产，产量有限所以难买。光刻机融合了工业制造的几乎各个方面的高精技术所以也难造。

高端光刻机难买是因为以美国为首的西方国家对中国进行严密的技术封锁，难造是因为光刻机是高科技的集成产品，在我国基础如此薄弱的情况下还能取得如此成绩本身就是一个奇迹，假以时日，光刻机也会象盾构机一样被攻克。

难买是别个不想让你超越自己！难造是因为之前有配套设施没把它当回事！接下来重视起来了就不难造了！