光刻機是芯片制造的關(guān)鍵設(shè)備，核心部件主要包括光源、光學(xué)鏡片等，ASML市占率高達84%占據(jù)壟斷地位，國內(nèi)正在積極推進光刻機核心技術(shù)的研發(fā)攻關(guān)。

一、光刻機是芯片制造的關(guān)鍵設(shè)備，ASML市占率高達84%占據(jù)壟斷地位，近期光刻機國產(chǎn)化進程加快。

光刻機是一種投影曝光系統(tǒng)，光刻過程是將掩膜板上的圖形曝光至預(yù)涂了光刻膠的晶圓表面上，是晶圓制造的核心工序，在整個硅片加工成本中占到1/3。光刻機是芯片制造的關(guān)鍵設(shè)備，技術(shù)難度最高，單臺成本最大，整體均價約0.3億美元/臺。

2020年，全球光刻機市場規(guī)模約135億美元，占全球半導(dǎo)體制造設(shè)備市場的21%。ASML由于在EUV光刻機(極紫外光刻機，目前最先進)技術(shù)上具有高度的壟斷地位，市占率高達84%，Nikon和Canon位列第二第三，分別約7%、5%。國內(nèi)方面，上海微電子是技術(shù)最先進的光刻機廠商，但目前只能量產(chǎn)90nm光刻機。

光刻機是28nm國產(chǎn)化的重要一環(huán)，有望實現(xiàn)28nm及以上制程純國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備生產(chǎn)線的搭建。近期，光刻機國產(chǎn)化進程加快。2021年6月，中科院刊文稱上海光機所在計算光刻技術(shù)研究方面取得重要進展；華為旗下哈勃投資入股了北京科益虹源，其主營光刻機三大核心技術(shù)之一的光源系統(tǒng)，是國內(nèi)第一、全球第三的193nm ArF準(zhǔn)分子激光器企業(yè)。

二、光刻機核心部件主要包括光源、光學(xué)鏡片等，國內(nèi)正在積極推進光刻機核心技術(shù)的研發(fā)攻關(guān)。

高端光刻機零部件超過一萬個，其中最核心的部件主要包括光源、光學(xué)鏡片、掩膜板對準(zhǔn)系統(tǒng)、雙工作臺、浸沒系統(tǒng)等。

光源方面，光源的波長越短，可實現(xiàn)的工藝制程越高。2000年代中期的浸沒式光刻機采用DUV深紫外線光源，等效波長為134nm，可實現(xiàn)的制程達7-45nm；目前最先進的光刻機已采用EUV極紫外線光源，波長僅13.5nm，工藝制程可突破7nm以下。

光刻機需要體積小、功率高而穩(wěn)定的光源。ASML在2013年收購了全球領(lǐng)先的準(zhǔn)分子激光器廠商Cymer，加速了EUV光源技術(shù)的發(fā)展。國產(chǎn)光源系統(tǒng)的領(lǐng)先供應(yīng)商主要是北京科益虹源，東方中科是科益虹源的重要供應(yīng)商之一。

光學(xué)鏡片方面，高數(shù)值孔徑的鏡頭決定了光刻機的分辨率以及套值誤差能力。ASML的EUV光刻機鏡片主要由光學(xué)領(lǐng)域全球最領(lǐng)先的Zeiss供應(yīng)，目前ASML已與Zeiss合作開發(fā)出數(shù)值孔徑為0.33的EUV光刻機鏡頭。國內(nèi)供應(yīng)商在此領(lǐng)域較為落后，福晶科技生產(chǎn)的光學(xué)元件曾極少量供應(yīng)歐洲光刻機生產(chǎn)商。

我國正在積極推進光刻機核心技術(shù)的研發(fā)攻關(guān)，在02專項的十三五規(guī)劃中，突破28nm浸沒式光刻機及核心組件被列入戰(zhàn)略目標(biāo)。在國產(chǎn)光刻機研究攻關(guān)中，主要由上海微電子負責(zé)光刻機設(shè)計和總體集成，北京科益虹源提供光源系統(tǒng)，北京國望光學(xué)提供物鏡系統(tǒng)，國科精密提供曝光光學(xué)系統(tǒng)，華卓精科提供雙工作臺，浙江啟爾機電提供浸沒系統(tǒng)。

2016年4月，由清華大學(xué)牽頭的02專項“光刻機雙工件臺系統(tǒng)樣機研發(fā)”項目通過驗收；2017年7月，由長春光機所牽頭的02專項“極紫外光刻關(guān)鍵技術(shù)研究”完成驗收；2018年11月，中科院光電技術(shù)研究所承擔(dān)的“超分辨光刻裝備研制”項目通過驗收，該裝備在365nm光源波長下，單次曝光最高線寬分辨率達到22nm。

國內(nèi)光刻機攻關(guān)項目正在持續(xù)推進，有媒體報道稱，2021年內(nèi)上海微電子有望交付首臺國產(chǎn)28nm光刻機。此外，國產(chǎn)光刻機的順利研發(fā)離不開國內(nèi)晶圓廠商積極配合做產(chǎn)品驗證。近日，媒體報道，功率芯片生產(chǎn)商華微電子正在加快推進與長春光機所、華為在光刻機領(lǐng)域的合作。

小結(jié)：光刻機是芯片制造的關(guān)鍵設(shè)備，ASML市占率高達84%占據(jù)壟斷地位。光刻機核心部件主要包括光源、光學(xué)鏡片等，國內(nèi)正在積極推進光刻機核心技術(shù)的研發(fā)攻關(guān)。上海微電子有望在2021年內(nèi)交付首臺國產(chǎn)28nm光刻機，華為和長春光機所在光刻機領(lǐng)域加強合作，產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)公司有望加快國產(chǎn)替代。

（來源：電氣工程及其自動化學(xué)習(xí)）