眾所周知，在當前的芯片制造環節中，光刻是其中一個必不可少的重要環節。而光刻就需要用到光刻機，而7nm及以下芯片的光刻時，就需要用到EUV光刻機。EUV光刻機非常復雜，全球只有ASML一家企業能夠生產。

同時EUV光刻機成本非常高，一臺EUV光刻機售價超過10億元，最新的0.55數值孔徑的EUV光刻機，價格更是超過3億美元（20億元）。

這對于一般的晶圓企業而言，是不可承受的成本，所以一直以來，業界都探討EUV光刻機的替代方案。

美企突破光刻機技術

臺積電和ASML這兩家企業，是一路相輔相成走過來的，如今又是同病相憐，擁有著各自領域全球最頂尖的技術，但因為無法擺脫含美少部分技術，直接被拿住了“七寸”，并且逐步跨入了“陷阱”中，成為了老美限制中國半導體產業的“棋子”。

臺積電如今算是喪失了斗志，作為負責人的劉德音，多次表態：“大陸市場沒有那么重要，丟失的產能訂單可以很快彌補回來，去美化產能的建設不是現階段目標，目前最重要的是保持技術領先和工藝極致。”

這很顯然又掉入了另外一個“坑”當中，目前大陸份額不足8%，且都是中低端產能，伴隨著國內芯片廠商的快速崛起，隨時都有可能被取代，而對美企客戶的依賴程度達到了72%，放棄大陸市場那一刻開始，臺積電就已經丟失了最好的“退路”。

反之ASML對目前的形勢了解的更透徹，在老美扶持英特爾取代臺積電曝光之后，ASML為了保住中國市場份額，直接選擇了和老美“硬鋼”，多次申明不會放棄中國市場，并且在行動上予以回應，不僅大量出貨光刻機，還擴建配套工廠、擴展中國員工。

根據此前傳出的消息，英特爾將會優先獲取到下一代的EUV光刻機，意味著臺積電的優先獲取權已經被剝奪了，老美重振本土產業鏈的計劃已經啟動了，臺積電和ASML都將成為“犧牲品”，目前美企已經展開了對于光刻機的研發，試圖擺脫對EUV光刻機的依賴。

受到進出口限制的影響，ASML的EUV光刻機只能銷售給特定客戶，這也讓各個國家啟動了對于光刻技術的研發，試圖擺脫被掌控的命運，而這個時候美企也開始落井下石，目前已經取得了相對應的成效，ASML的實際處境不容樂觀。

美企Zyvex使用電子束光刻機，成功制造出了0.7nm的芯片，要知道受到摩爾定律的影響，目前可證實的極限工藝為1.4nm，而現階段能夠量產的最頂尖工藝為3nm，綜合對比起來ASML并不具備優勢。

據悉這種電子光束精度是比EUV要高的，可以用于后續光子芯片的制造，5nm芯片就已經需要在指甲蓋大小的空間，集成上百億根的晶體管，依靠目前的技術顯然是無法突破，而電子光束光刻機已經突破到了原子級，一旦成功研發并商用的話，ASML的技術很有可能被取代。

畢竟EUV光刻機產能有限，很多芯片廠商都獲取不到，只能利用DUV光刻機來解決問題，而美光科技就利用多重曝光技術，成功推出了1β工藝，有效提升了芯片15%的能效，以及35%的內存密度，接近于EUV光刻機的效果，并且樣品已經成功推動給了客戶。



三大光刻技術 各有所愛

目前已經被確定的替代EUV光刻機的方案已經有三種，分別是1、納米壓印光刻（NIL）；2、直接自組裝（DSA）光刻；3、電子束光刻（EBL）。

EBL電子束光刻機，大家可能熟悉了，上述美國公司Zyvex就搞出了一臺電子束光刻機(EBL)，并制造了768皮米（0.768nm），不過這種光刻方式速度慢，不可能用于在規模芯片制造。

而納米壓印光刻技術，目前被佳能押注，目前佳能已經能夠提供NIL光刻機，比如東芝，就一直想用NIL光刻機來生產NAND閃存，同時在NIL光刻專利中，佳能遙遙領先。

當然，目前NIL光刻機還不能與EUV光刻機相比，NIL光刻機遠遠達不到EUV的精度，但未來能可就說不準了。

DSA光刻，目前沒有一定特定的廠商在下注，就像佳能對于NIL技術一樣。但如下圖所示，在NIL、EUV、DSA三大光刻機上，巨頭們都早已布局了。

佳能當然主要布局NIL，在NIL專利中占絕對優勢，至于EUV方面，基本上不關注，DSA光刻基本放棄。

而臺積電、三星這兩大晶圓巨頭，則是NIL、EUV、DSA三大光刻技術，都是做了準備，不過EUV光刻的專利相對多一點，再是NIL,最后是DSA。

而ASML當然發力EUV，但對NIL也比較關注，專利方面，EUV有345件，而NIL上也有187件，在DSA上則只有16件。

蔡司作為EUV光刻機的重要供應鏈，主要還是發務EUV，專利上占到了353件，而NIL也有38件，DSA則為0。

很明顯，被ASML壟斷了EUV光刻機后，鑒于成本、產能等問題，EUV光刻機其實也面臨著非常大的競爭，也許現在還看不到對手，但未來還真說不準。



中國光刻機的三次“突破”

在1952年，我國步入計算機科研，國家也正是成立了計算機科研小組，而此時的中國相對于外國來講，GDP仍然差距較大。

直到1956年，我國正式開始重視半導體產業，并且成功研制出第一只晶體三極管，從此中國進入半導體的新紀元，然而此時相對世界上第一只三極管的誕生已經過去了長達9年的時間。

伴隨著晶體管的研發成功，我國相關的科研進度也飛速加快，然而“天公不作美”，盡管我國努力在向著光刻機制造產業前進，但仍然困難重重。

1961年，美國GCA公司成功制造出第一臺接觸式光刻機，再加上新中國建立初期，美國、英國等17個國家就成立了國際巴黎統籌委員會，主要是為了限制成員國向發展中國家出口物資和高新技術，中國也在封禁的行列之中。

而光刻機，也被該委員會列為尖端科技產品，對于中國實施禁運，此時的中國也正式遭遇第一次“高科技卡脖”。

基礎實力差，加上外國這樣的“絆腳石”，讓中國不得不主張自行研發。

1977年，歷經10年之久的中國經過自己的不懈努力，上海光學機械廠成功制造出JKG-3型接觸式半自動光刻機。

這也代表著此時的中國半導體產業正在緊跟外國的科技發展步伐，然而真正距離美國制造出的光刻機已經相差近二十年，并且就在同年，美國再次推出了真正的自動化光刻機。

后來的中國通過老一輩的科研工作者努力，正在一切向著前進的方向發展，然而本以為將會順利發展、步入快車道的中國光科技產業，在1984年遭遇了“中斷”。

伴隨著日后光刻機市場霸主ASML的誕生而打破，并且隨著中國重視重心逐步趨向于其他行業，中國在80年代底，開始主張“造不如買”的政策。使得自身的科研進度逐步減緩，以至于中國的集成電路在科研、教育等方面出現脫節，自主研發的道路越走越窄。

取而代之的是數以萬千的廉價勞動力，盡管后來盡力去跟進研發，但由于自身發展原因加上大環境影響，導致曾經輝煌一時的半導體盛景已然成為“泡沫”。這也代表著中國由于自身原因遭遇第二次“卡脖”。

歷時20年之久，中國光刻機技術一直卡在193nm無法突破，中國隨著發展也逐漸認識到半導體產業的重要性，開始探討突破193nm的方法。而此時的ASML卻已經開始了EUV光刻機的研發工作，并且成功在2010年正式研發出第一臺EVU原型機。

此時的中國就已經意識到了其重要性，快速向半導體產業進軍。恰巧2000年的中國，正是大量愛國人士回國創業的時代，他們帶著外國的先進知識和經驗，進一步促使中國半導體的產業得到光速發展。

2007年，上海微電子宣布研制出90nm的分布式投影光刻機，但由于大多數元器件來自國外，西方國家再次禁運，導致無法量產。后來國家為了解決這一難題，除了抓緊整機制造，還開始扶持一系列配套產業鏈的發展，在不懈努力下，光刻機產業也成功在2016年實現90nm的光刻機量產。

同年，中國的清華大學團隊和華卓精科成功研發了光刻機雙工作臺系統樣機，至此中國光刻機技術水平達到除ASML外的“外國”同步水平。

然而就在2019年，美國突然宣布對華為實施制裁，并且將制裁范圍從芯片擴展至其他更多的領域，光刻機對華銷售也在其中。而此時的中國，小于5nm的芯片晶圓只能依靠ASML的EVU光刻機生產，迫于美國的壓力，荷蘭只能妥協，中國因此迎來光刻機發展的第三次“卡脖”。

雖然迫于美國的壓力，荷蘭無法向中國出售先進制程的光刻機，但龐大的中國市場，讓ASML無法拒絕其誘惑力，數據統計顯示，在2022年第一季度，ASML共交付62臺光刻機，其中21臺DUV都成功銷往中國。



中國封裝光刻機已位居全球前三

中國光刻機領域傳來了好消息。那就是我國的封裝光刻機巨頭長電科技獲得了全球前三的好成績，上半年營收達到了155.93億元人民幣。更重要的是，中國封裝巨頭還不僅僅只有長電科技，全球前10強有8家都是來自于中國，這給我國光刻機的未來增添了許多底氣。恐怕大家還不知道封裝光刻機是什么來頭吧？其實封裝光刻機不同于我們常見的ASML光刻機，封裝光刻機是一種支持芯片堆疊技術的平臺，與ASML的作用不同。

在未來的發展中，芯片堆疊技術將占據非常重要的位置，所以封裝光刻機是未來必不可缺的發展領域。我們中國在這次的選擇上十分聰明，因為在前段時間，荷蘭ASML技術高管曾公開表示，EUV光刻機的技術研發似乎已經走到了頭，未來想要繼續研究更為高級的芯片，可能要換一條路了。那么封裝光刻機很有可能就是未來光刻機的一條路。不得不說，中國院士倪光南說對了，國產芯片發展道路雖然艱難，但是只要我們一步一個腳印走下去，才能將核心技術握在手中，屆時就沒人敢小看我們了。