光刻机技术现状及发展趋势（光刻机国内外发展现状）

2022-12-08 17:46:08 证券 xialuotejs

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光刻机作为高端技术的代表，我国的光刻机发展到什么地步了？

光刻机是制造微机电、光电、二极体大规模集成电路的关键设备。光刻机可以分钟两种，分别是模板和图样大小一致的contact aligner，曝光时模板紧贴芯片；第二是类似投影机原理的stepper，获得比模板更小的曝光图样。

曝光机在晶圆制作过程中，主要是利用紫外线通过模板去除晶圆表面的保护膜的设备。

一个晶圆可以制作出数十个集成电路，根据模版光刻机分为两种：模版和晶圆大小一样，模版不动。第二种是模版和集成电路大小一样，模版随光刻机聚焦部分移动。其中模版随光刻机移动的方式，模版相对曝光机中心位置不变，始终利用聚焦镜头中心部分能得到更高的精度。目前，这种方式是主流方式。因此，光刻机对于集成电路的生产非常重要。

目前全球能够制造和维护需要高度的光学和电子工业基础技术的厂家，全世界只有少数厂家掌握光刻机技术。例如ASML、尼康、佳能、欧泰克、上海微电子装备、SUSS、ABM，Inc等。因此，光刻机的价格昂贵，通常在3千万到5亿美元。

中国目前做光刻机的主要有上海微电子装备有限公司、中子科技集团公司第四十五研究所国电、合肥芯硕半导体有限公司、先腾光电科技、无锡影速半导体科技。其中，上海微电子装备有限公司已经量产的是90纳米，这是在中国最领先的技术。其国家科技重大专项“极大规模集成电路制造装备与成套工艺专项“的65nm光刻机研制，目前正在进行整机考核。

对于光刻机技术来说，90纳米是一个技术台阶；45纳米是一个技术台阶；22纳米是一个技术台阶……90 纳米的技术升级到65纳米不难，但是45纳米要比65纳米难多了。

路要一步一步走，中国16个重大专项中的02专项提出光刻机到2020年出22纳米的。目前主流的是45纳米，而32纳米和28纳米的都需要深紫外光刻机上面改进升级。

用于光刻机的固态深紫外光源也在研发，我国的光刻机研发是并行研发的，22纳米光刻机用到的技术也在研发，用在45纳米的升级上面。

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光刻机技术现状及发展趋势（光刻机国内外发展现状）第1张

中国光刻机技术如何了啊？

中国光刻机现在达到了22纳米。在上海微电子技术取得突破之前，我国国产的光刻机一直停留在只能制造90nm制程的芯片。

这次我国直接从90nm突破到了22nm也就意味着我国在光刻机制造的一些关键核心领域上已经实现了国产化。而自己掌握核心技术有多重要自然不言而喻，在突破关键领域以后，更高阶的光刻机的研发速度只会越来越快。国产光刻机突破封锁，成功研制22nm光刻机，中国芯正在逐渐崛起。

高端的投影式光刻机可分为步进投影和扫描投影光刻机两种，分辨率通常七纳米至几微米之间，高端光刻机号称世界上最精密的仪器，世界上已有1.2亿美金一台的光刻机。高端光刻机堪称现代光学工业之花，其制造难度之大，全世界只有少数几家公司能够制造。

国产光刻机真实现状

中国的光刻机现在达到22纳米。在上海微电子技术突破之前，我国国产光刻机还停留在只制造90nm芯片的阶段。这一次中国从90nm突破到22nm，意味着光刻机制造的一些关键核心领域实现了国产化。掌握核心技术的重要性不言而喻。突破关键区域后，高阶光刻机的RD速度只会越来越快。国产光刻机突破封锁，成功研发22nm光刻机。中国芯逐渐崛起。随着信息社会的快速发展，手机、电脑、电视等电子设备变得越来越“迷你”。从以前的“手机”到现在只有几个硬币厚的时尚手机，从老式的矮胖电视到现在的轻薄液晶电视，无一不离开集成电路的发展，也就是我们通常所说的“芯片”。自从1958年世界上第一块集成电路问世以来，体积越来越小，性能却越来越强。光刻机是半导体芯片制造行业的核心设备。以光刻机为代表的高端半导体设备支撑着集成电路产业的发展，芯片越来越小，集成电路越来越多，可以把终端做得小而精致。2002年，光刻机被列入国家863重大科技攻关计划，由科技部和上海市共同推动成立上海微电子设备有限公司(以下简称“SMEE”)。2008年，国家启动了“02”重大科技项目，持续攻关。经过十余年的研发，我国基本掌握了高端光刻机的集成技术，部分掌握了核心部件的制造技术，成为集光学、机械、电子等多学科前沿技术于一体的“智能制造行业的珠穆朗玛峰”。

光刻机技术加速突破，美专家：ASML的时代正在结束

众所周知，光刻机是生产芯片的必要设备；虽然说一颗小小的芯片看上去只有指甲盖大小，但是在芯片的内部却含有上亿个晶体管线路，想要完成芯片的生产，靠人眼很显然是无法完成的，而光刻机利用极紫外光源等技术就可以轻松的完成芯片的生产；目前全球领先的光刻机技术几乎都被荷兰ASML公司所垄断，随着市场需求的不断增加，也让荷兰ASML公司赚得是盆满钵满！

光刻机有钱也买不到

作为光刻机领域得分霸主企业，ASML公司的手中也掌握着很多先进的光刻机生产技术，其生产的EUV光刻机是生产7nm工艺以下芯片的必要设备，依靠着EUV光刻机，台积电和三星都已经实现了7nm和5nm芯片的大规模量产；虽然说一台先进的EUV光刻机的售价高达10亿，但在市场上依然是供不应求的，而且有钱也并不一定能买到EUV光刻机！

ASML光刻机出货受限

我国科技企业很早就向ASML公司预定了一台EUV光刻机，但一直到现在也没有发货，而这一切都是因为ASML公司生产的光刻机核心技术中含有美国技术，所以ASML公司光刻机的发展也需要受到美国的限制；值得一提的是ASML公司在老美的要求下，还将总部搬到了美国市场办公，这也将更加限制住ASML公司生产的EUV光刻机的出货！

美专家：ASML的时代正在结束

要知道，老美在多次修改芯片规则以后，也导致全球芯片市场都出现了短缺的情况，这一次全球市场的“芯片荒”也直接让大家都认清了老美的真面目，并意识到了发展半导体产业的重要性，所以中国、日本、欧盟都国都在大力的发展自主芯片产业链，并加快了对光刻机技术的突破，对此美专家也表示：ASML的时代正在结束！美专家之所以这么说，主要还是因为有以下几方面的原因！

光刻机技术加速突破

首先，ASML公司在相关规则的限制下，一直都无法自由出货，这将严重的影响ASML公司在全球光刻机市场上的发展，这也将直接倒逼着大家都开始加速研发光刻机的脚步，其中日本的佳能和尼康这两个老牌的光刻机巨头企业已经宣布将重新进入光刻机领域发展，最快将在2023年研发出一台先进的3D光刻机，另外，还有俄罗斯也正在计划研发先进的光刻机技术，并使用比ASML公司所生产的EUV光刻机使用的极紫外光源波长更短的X射线来研发光刻机；可以说日俄所研发的光刻机技术都是要比ASML公司的光刻机技术更加先进的！

另外，还有台积电、三星、苹果等芯片厂家也在加快对封装工艺技术的研发，想要以此来摆脱对台积电已经ASML公司光刻机的依赖，在先进封装工艺技术的加持下，苹果已经利用重叠技术将两块芯片给封装在一起，并实现了性能的超越，而我国的华为也正在研究这一重叠技术，有了这一技术以后，那么也技能有效的降低对ASML公司EUV光刻机的依赖！

最后，新的芯片技术和材料也正在加速发展中，让EUV光刻机的时代也正在逐渐走向结束；要知道，现在的半导体芯片的发展都是需要遵循摩尔定律的，当达到了1nm以后就逼近了物理极限，所以科学家也一直在研发新的替代技术和材料，其中光电芯片就已经成为了很多国家科技团队所研发的重点，只要下一代芯片技术取得突破，那么依赖于光刻机的半导体芯片也将被逐步淘汰；所以综合来看，在未来的芯片市场上，光刻机不会再那么的重要，而ASML公司也不会再一家独大，正如美专家所说：ASML的时代正在结束！

我国光刻机发展怎么样了？光刻机在我国为何如此重要？

我国的光刻机处于世界的先进水平，但没有达到顶尖水平：

我国的光刻机发展已经近到了28纳米的光刻机，可以满足日常的射频芯片，蓝牙芯片以及其他电器中的一些芯片的要求和标准。但是相较于芬兰等欧美国家的光刻机芯片，已经达到了个位数的纳米。想要在此基础之上超越欧美国家，进入光刻机的顶尖水平，还需要数10年的时间研究和发展，这就好像在一根头发丝上的1/10000处，雕刻一栋楼房的难度是差不多的。

光刻机在我国之所以如此重要，是因为它在芯片的研究和生产方面占有非常重要的地位。我国的大部分芯片研究都离不开光刻机的技术支持，例如手机芯片，一些重工业行业，机器的芯片，还有很多高新科技产业的核心技术，都需要用光刻机来研发芯片，没有了光刻机，我国的芯片研究就会陷入停滞的发展状态，因此我国的大多数光刻机主要依赖于进口，只有少数的光刻机用在一些不太重要的科技岗位上。

只要光刻机达到顶尖水平，我国的芯片研究就会得到一个质的突破。例如汽车芯片的研究，在我国除了自身的发展以外，大多数也依靠进口来完成汽车的整体生产过程，当光刻机的技术达到了顶尖水平以后，我国将不会再依赖外国的汽车芯片，拥有自主研发的中国芯片，安装在中国生产的汽车上。一方面会增加我国在汽车生产上边的独立性，另一方面会减少对国外光刻机的依赖造成他国对我国的贸易制裁影响。

总而言之，光刻机的技术非常重要，但难度也非常大，有专家预计在未来的十年到20年中，我国的光刻机技术可能会得到质的突破。