国内首台光刻机生产商（光刻机生产地）
国内首台光刻机生产商（光刻机生产地）
这个问题非常好，提到光刻机，不能不说这是国人心中一个深深的痛。
中芯国际（SMIC）为了发展最先进的7纳米芯片制造工艺，在2018年初，以1亿多美元向荷兰ASML订购了一台EUV紫外线光刻机。然而，近两年过去了，ASML受到美国的各种施压，迟迟不向中芯国际交付这一台高端光刻机。而我们没有丝毫办法，这不能不说是店大欺客，欺人太甚。
上海微电子（SMEE）作为国产光刻机唯一的提供商，在目前本土高 科技 发展，尤其是芯片被美国穷尽手段阻断的情况下，它的存在无疑成为国内芯片制造的唯一希望。
那么上海微电子在光刻机领域的实力究竟如何呢？
其实这里要先说明一下光刻机的分类，从用途上区分， 其主要有四大类：制造芯片的前道光刻机，封装芯片的后道光刻机，制造LED/MEMS/功率器件的光刻机，以及制造TFT液晶屏的光刻机。
而上海微电子对这四种光刻机都有涉足，尤其是封装芯片的后道光刻机，其在国内具有80%的市场占有率，在国际上也有近40%的占有率，每年都有近60台的出货量。
其客户都是世界前十大封测工厂，比如国内的长电 科技 JCET，通富微TF，以及台湾的日月光半导体，这是非常了不起的成就。
上海微电子的研发实力也不容小觑，在光刻机领域的专利申请量有近3000项。在国内半导体设备厂商的综合排名中，位居前五名。
但是在半导体制造中，最核心的其实属于前道光刻机，其在半导体制造成本里占30%之多，中芯国际向ASML购买的EUV极紫外线光刻机就属于前道光刻机，可用于生产7纳米工艺的芯片。
而上海微电子目前可以提供的最先进前道光刻机，只能用于生产280纳米，110纳米和90纳米工艺的芯片。 从这方面讲，上海微电子与世界前三大光刻机生产商ASML，佳能Cannon和尼康Nikon的差距，是非常巨大的。
除了上海微电子之外，中科院和华中 科技 大学都有对光刻机的研发，但这都停留在实验室的阶段，很难进入商用。
比如中科院号称开发出的“22纳米光刻机”，采用表面等离子技术，不同于EUV极紫外光技术，具有很大的缺陷， 无法生产CPU和显卡GPU等电路非常复杂的芯片 ，这决定了，其无法进入商用领域。
华中 科技 大学国家光电中心甘棕松团队，利用双光束超衍射的技术，开发出的光刻机， 目前仅能用于微纳器件的三维制造，距离进行集成电路芯片制造，还有很多技术需要攻克，更别提进行成熟的商用芯片制造 。
由此我们可以看出，媒体上很多宣称打破国际封锁，开发出的几纳米光刻机，基本上距离商用都很遥远，有的甚至基于不同目的还偷换概念。
这从另一个侧面说明，上海微电子在国内光刻机领域，是唯一有希望进行更高端光刻机研发的企业，因此它的地位是无法替代的。
值得一提的是，从相关渠道了解到，上海微电子正在02专项的支持下，进行28纳米前道光刻机的研发，已经取得了很大的进展。从90纳米跨越到28纳米，如果能实现，也是一个了不起的进步，期待上海微电子的28纳米光刻机！
上海微电子（SMEE) 做为国内拥有最先进的光刻机设计制造技术厂商，目前能达到的最高工艺节点（tech node) 是90nm。90nm是什么概念呢？大致相当于2004年2月年英特尔的奔腾4，当时最强的Prescott架构3.8Ghz就是用的90nm光刻，也是那个时代晶圆厂最好的工艺代表。另外同期同制程节点的还有索尼Playstation2的处理器、IBM PowerPC G5、英伟达的GeForce8800 GTS等。当然实际光刻能力，涉及到晶圆厂的制造能力，最终会有不同。虽然光刻工艺只是芯片制造的上千道工艺中的一部分，但确实最关键的，光刻精度不够，后面任何步骤设计都会产生大量的偏移和失效。这在国际上，算是第四名，因为没有第五第六名。
而这台SSX600系列的90nm光刻机，大约是在2007年研发成功，真正上市时间未知。时至今日，上海微电子的主流产品还停留在前道90nm以及后端光刻系列。后端光刻主要用于先进封装形式，也就是晶圆级封装（WLP）及Bumping为主，对光刻精细度要求没有可比性，拜托有的人就不要把封测那边甚至是MEMS、液晶面板光刻的市场份额拿出来说了，完全两个世界。前道光刻才是真正的地狱难度。
那90nm的光刻机在2021年的今天，还能做什么？我们可以看看下面这个图：，55-90nm仅剩9%的产能，逻辑芯片（比如CIS，驱动芯片、控制芯片等）、e-Flash和DAO(电源类分立器件芯片，结构最为简单）为主。也就是说基本上不会是西方卡脖子的类别，器件设计上构造简单的芯片。
导致国产光刻机一直没用进步的原因有很多。实际上国家进行相关立项是非常早的，也不仅仅是一家公司一个研究机构进入项目。可无奈高端光刻机的大部分核心零部件，我们没有能力设计制造，导致一进口就被禁运。当然，我们的设备厂商、半导体材料研究机构、晶圆厂，都在积极寻求和国外机构、企业的合作，以达到研发和其他资源上的共赢，并规避一部分境外的技术、材料、部件的限制。只是离高端制程节点越近，这样的限制就卡得越紧。（大家可以查一下IMEC这个比利时的研究机构，他们在上海也有分店。）
我们可以先看看一台光刻机的主要组成部分有哪些：
稍微查一下材料，就可以看到国内到底哪些厂商有能力供应65nm以下光刻系统核心部件，是否已经拥有商业级别自主设计和制造能力。对，你猜得没错，几乎都没有——实验室里面有、研发基地里面有，但那不等于可以进行到商用级别，还只能停留在实验室里面做论证和分析。 而且加上瓦森纳协议《关于常规武器和两用物品及技术出口控制的瓦森纳安排》等西方世界针对 社会 主义国家的禁运玩法存在，就连跨国合作都被限定在非常清晰的框架内。 现实就是如此残酷！
一下子要跳到28nm，甚至14nm，不是上海微电子做不出来，而是这事情不能靠上海微电子一家去做。这是一个需要整合 社会 资源、进行多层次多路径全赛道起跑的一整套工业技术开发项目 *** 。那一条赛道慢一点，我们的下一个世代光刻机就要等等。资金，我们有的；人才，我们也有的；参照物也有的；政策也有明确的导向；舆论也给足了劲。剩下的就是给他们时间和空间，因为各专项有对应的企业和机构在攻坚了。小道消息，28浸没式DUV有在研发（对就是你们知道的02项），但还是需要些时间才知道是否能用到晶圆厂里。如果有吹14nm出来的，到今天为止可以直接当做某种对上海微电子乃至整个国产光刻机行业的捧杀。
少一点毒奶，多一点务实。 把他们吹上天，未必是好事。把他们贬得一文不值、冷嘲热讽，也不过是递刀子让境外渗透势力攻击我们的科研体制。让 社会 大众了解清楚现状，我们自己的舆论也责无旁贷。
上海微电子，前路漫漫，却依然是国产高端光刻机的希望。
水平不高
但不空白
坚持研发
踏实前进
一步一步
后来居上
故，最终赶超一流
＃凌远长著＃
上海微电子光刻机在全球属于什么水平？上海微电子光刻机在国内是最先进的光刻机研发制造企业，其前道光刻机能够实现90nm制程，在国内市场份额超过80%，并且也销往国外。但与国际先机光刻机相比，上海微电子光刻机却处于低端光刻机序列。
目前光刻机市场几乎被荷兰ASML、日本尼康和佳能、中国上海微电子设备集团四家所垄断。而在这里面，又分为三个档次，荷兰ASML垄断了高端光刻机市场份额，日本尼康和佳能处于中端但同时竞争中低端市场，而上海微电子只有低端光刻机市场。其中ASML采用13.5nm的光源，可以实现7nm的制程，未来还将会实现更小nm的工艺。而上海微电子目前只能实现90nm工艺制程，差距不小。
上海微电子集团成立与2002年，成立之初当时国外公司曾经嘲讽：“ 即使把图纸和元器件全部给你们，你们也装配不出来。 ”。然而上海微电子经过自力更生艰苦奋斗，硬是打脸了国外公司的脸， 在2007年研制出了我国首台90nm制程的高端投影光刻机 。
不过由于样机一出来因为采用了国外引进的高精度元器件，这时西方国家丑恶的嘴脸暴露了出来，摆出了《瓦森纳协议》共同对我国实现高精度元器件禁运。以至于到目前即使研究出更好的光刻机，要大量生产也受到了国内产业链的限制。但 上海微电子硬是凭借一口气，还是又研制出了另外的光刻机出来，并逐渐在国内赢得了市场 。
现在国内已经意识到光刻机相当重要的作用， 中芯国际已经花了将近1.5亿美元引进ASML高端光刻机，但过去了两年还未能交货 ，因为国外有阻扰要得到这台高端光刻机会经过不少波折，最后也不知道能不能成。国内相关的机构也在重点突破光刻机技术，比如中科院光电所已经研究出光刻分辨力达22nm的技术，结合双重曝光技术可以实现10nm芯片的制造。
不过光刻技术攻克后，要实现光刻机量产还有不少的时间。特别是需要几万个零部件要达到高精准度的高端光刻机，其中的关键高精度零部件比如镜头、光源、轴承等，目前国内产业链还达不到，也需要联合攻关才能取得，这需要花费不少的时间。就如中科院微电子所院士所说， 在光刻机方面国内与国外先进相比相差15-20年的距离。即使是国内最先进的上海微电子，也还有相当长的路要走。
如果说上海微电子的光刻机全球领先，大家都不会相信。荷兰ASML最新的光刻机为7nm制程工艺，即将量产5nm，上海微电子最新的量产光刻机是90nm，正在研发65nm光刻机。也就是说，我国的光刻机与世界先进水平还有很大的差距。
真正的差距在哪里？
上海微和荷兰ASML光刻机的差距，客观反映了 我国和西方发达国家在精密制造领域的差距 。一台顶级光刻机的零部件，来自于西方不同的发达国家，美国的光栅和计量设备、德国的光学设备和超精密机械、瑞典的轴承、法国的阀件等等，最要命的是，这些顶级零件对我国是禁运的。
荷兰ASML的光刻机，90%的关键设备来自于不同的发达国家，自己并不生产关键零部件，而是做好精准控制和集成，将13个系统的3万多个分件做好精准控制，误差分散到这13个系统中。上海微电子同样是一家系统集成商，自己并不生产关键零部件，所以在没有顶级零部件、没有突破关键技术的情况下，做不出7nm光刻机光刻机不是它的责任。
有钱买不到？
还有一个关键的问题，荷兰ASML的7nm EUV光刻机，处于垄断地位，全球只有ASML能够生产，而且产量有限，即便有钱也很难买到，原因有两点。
原因一：ASML的合作模式
ASML有一个独特的合作模式，只有投资了ASML，才能获得优先供货权，也就是说ASML要求客户先要投资它自己才行，通过这种合作模式，ASML从来不用担心钱的问题，包括英特尔、三星、台积电、海力士等都是ASML的股东，可以说大半个半导体行业都是ASML的合作伙伴。
ASML的高端光刻机产量本来就不高，早早就被英特尔、台积电等这些公司预定了。
原因二：技术封锁
我国进口高技术设备时，无法绕开的一部法令是《瓦森纳协定》，美国和欧盟等国家都是其成员国，这是一部全球性的法令，我国就在被禁名单之内。这个协定也不是完全禁售，而是禁售最新几代的设备，比如2010年90nm以下的光刻机对我国禁售，2015年改成65nm。
我国的晶圆厂中芯国际，早在2018年就从ASML成功预订了一台7nm EUV光刻机，先是因为ASML的合作伙伴失火，导致订单延期，无法交货，后是因为受到美国的牵制，荷兰不予签发许可证，所以，中芯国际至今仍然没有收到，其中的原因大家可以想一想。
总之，在光刻机领域，我国与世界先进水平还有巨大的差距，而且光刻机的研发不能实现跳跃，没有突破65nm之前，是无法研发24nm的。同时，ASML向我国晶圆厂出售高端光刻机时，有保留条款，禁止给国内自主的CPU代工，比如给龙芯、申威等，但不影响给ARM芯片代工，很大程度上影响了自主技术和我国半导体产业的发展。
上海微电子是国内唯一的高端光刻机整机厂商，目前量产的最先进光刻机只能支持90nm制程。
前几年宣传过要生产65nm光刻机，不过65nm与90nm都属于上一代技术了，已经落后，就算造出来，就技术或者市场来说意义都不大，比较鸡肋，后来就不提了，看来已经取消。
65nm是一个坎，90nm和65nm都属于深紫外（DUV）干式光刻机，优于65nm的就是深紫外浸没式光刻机，工件台浸泡在水里，技术革新幅度比较大。佳能和尼康就是因为开发这一代产品失败，止步于高端光刻机市场。
国产光刻机的下一个目标是28nm。能定下这个指标本身就很了不起， 荷兰阿斯麦的DUV光刻机单次曝光最高只能到38nm 。要实现28nm需要大量技术创新才行。
从全球来看，处于最低档的水平，离最强的ASML应该至少有10年以上的差距。
为何这么说，目前上海微电子光刻机还是处于量产90nm的阶段，目前还在研发65nm，而ASML目前最牛的光刻机可用于生产5nm的芯片，具体的各个级别的光刻机分类如下：
如上所示，如果分为四类，分别是超高端、高端、中端、低端的话，上海微电子处于最低端，而这个技术，ASML10年前就有了，所以说离ASML至少是10年的差距，这还要ASML停留在原地等才行。
那么从90nm到5nm，从当前的芯片主工艺来看，至少可以分为65nm、40nm、28nm、20nm、16/14nm、10nm、7nm、5nm等。
而这些节点技术，有好几个台阶要上，首先是45nm的台阶，再到22nm的台阶，再到10nm台阶，再到7nm的台阶，真的是一步一个坎，有些坎几年都未必能够更新出一代来。而这些节点，真的是一步一台阶，越到后面越难，所以这个差距真的是非常大的。
网上一直流传着一句话，ASML曾说就算他公开图纸，别人也生产不出和他一样的光刻机来，因为光刻机的技术，很多是经验积累，并且和芯片制造厂商的合作一起研发，并不是靠着元件就能够解决的，而国内芯片制造技术本来就落后，这样无法强强联手，很难追上ASML。
虽然说在光刻机领域中，上海微电子一直表现比较抢眼，但在市面上出售的光刻机，却着实有些令人感觉到差异，90nm的光刻机和荷兰ASML的7nm Euv的区别着实有点过大了。但是，这种“憋屈”，我们现在还得承受着，这是无奈之举。
我们得打破《瓦森纳协定》的束缚？
其实，我们知道，《瓦森纳协定》是成了禁锢我们发展的一大不可忽视的紧箍咒，不仅仅以美国为主的国家，极力的阻止我们在半导体领域的发展，还通过技术管制，让我们很难在技术中，得以进步。因为，最新的技术确实在美国等西方国家的技术钳制中！
因此，如果打破不了《瓦森纳协定》的束缚，我们在光刻机方面，还是会处于不小的压力，这才是我们必须要知道的。
光刻机，需要多种技术的 ***
什么是光刻机？光刻机是我们在生产芯片中的重要部分，其实简单的解释是，将光罩上的设计好集成电路图形通过光线的曝光印到光感材料上。因此，镜头、分辨率、套刻精度都非常重要。
我们经常说的nm是什么意思呢？其实，就是光刻机在365纳米光源波长下（深紫外光），单次曝光最高线宽分辨力达到多少纳米。
我们知道，光刻机的曝光系统常见光源分为:紫外光（UV）、深紫外光（DUV）、极紫外光（EUV）等等，如今能够在EUV中有所作为的，可能只有ASML了。其实，ASML的成功是集众家之长，比如德国蔡司提供的镜头，美国公司供应的光源，也囊括了海力士、三星、英特尔等多家公司，因为它们是ASML的股东，这就是阿麦斯聪明之处，想优先获得我的光刻机，就得成为我的股东。
技术 *** 的困难，是我国光刻机发展的难点。其实，上海微电子的发展已经很不错了，我觉得我们可能需要的是，换一种思路，打破国际惯例的技术限制，这就比如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工艺制程的光刻机一样，未来的限制只会被打破。
上海微电子在全球是“全球第四”的水平。
但事情就怕说“但”，一说这词，后面的话就没那么振奋人心了。
理由就是，如果把目光聚焦到技术含量最高，利润也是最高的高端光刻机市场，就会发现这个市场特别小，小到了四家生产商都太拥挤了。现在来看，实际上哪怕只有一家，也能够让这个高端光刻机市场正常运作下去。 而且这个市场，现在也确实是一家独大的形势，荷兰ASML一家独揽了高端光刻机市场的大头，老二和老三的佳能和尼康还能捡点汤汤水水混个水饱，至于上海微电子这个老四，就真的是只能面对锃光瓦亮的锅碗瓢盆了！
现在在攀登最高端光刻机的道路上，老二和老三的佳能、尼康也是力不从心了，相继都宣布了不会去开发EUV光刻机，干脆地躺倒认输了。这或许给了目前第四的上海微电子机会，加把劲说不定就能变成第二了。
但在这这已经渐渐明朗的“垄断”行业中，龙头通吃的荷兰ASML会给上海微电子，以及另外两个输家佳能和尼康，还能留下什么就真不好说了。
总之，光刻机的路上，老大荷兰ASML已经一骑绝尘，剩下三个难兄难弟能跑多快，能跑多远，都是只能挣亚军了，而且是没有奖金的亚军，因为在这个赛道上，只有冠军能拿到奖金。
首先说下世界上生产光刻机的几个品牌
ASML
尼康
佳能
欧泰克
上海微电子装备
SUSS
ABM, Inc.
大家最熟悉的莫过于ASML了，经常有新闻报道这家人数不多的公司，每个高端光刻机的流向，都会引起人们瞩目，每一代高端cpu都离不开它的身影，而且有些型号还属于禁运品，可想而知它的重要性了。
下面我们说说国内的上海微电，由于各国对高端光刻机的控制，我国也于02年开始开发研制，主要提供90nm及以下的制造能力，还是面对低端市场，能很大解决国外垄断现象，提高我国芯片生产能力，主流的7nm生产工艺还主要在台积电，三星(只是使用方，没研发)手中，不过我们也是奋发图强，每年二三百台的出货量，大大提高我国芯片的竞争能力，如果分上中下三个等级的话，我感觉上海微电属于中等偏下水平，不过随着我们 科技 强国战略，这个等级还会随时变动，希望能造出超一流的设备，打造中国自己的高端芯片
芯 东西（ID：aichip001）文 | 董温淑
现在，5nm制程芯片作为目前可量产的最先进芯片，将是顶级手机的标配，也是摩尔定律真正的捍卫者。年内将推出的华为Mate 40采用的麒麟1020芯片、苹果iPhone 12搭载的A14仿生芯片不出意外，都会采用5nm制程。
不少证据正在证实这一点，3月份，有爆料称台积电成功流片麒麟1020；4月份，台积电宣布为苹果代工A14芯片；在近期的中美贸易摩擦中，台积电是否能按时向华为出货Mate 40芯片也着实让人捏了一把汗。这一连串事件之中，为两大手机龙头代工芯片的台积电成为关键角色，举足之间关系着华为手机芯片供应的命运。
然而， 台积电能吃下苹果、华为的5nm订单，背后还少不了一家荷兰厂商的存在 ：芯片制造要想突破10nm以下节点，必须要用到EUV（极紫外线）光刻技术，而 EUV光刻机只有荷兰公司阿斯麦（ASML）能造 。不论是5nm量产赛道第一名台积电，还是第二名三星，想造出产品，就只能先乖乖向阿斯麦订货。
作为全球5nm产线不可或缺的狠角色，阿斯麦到底是一家什么样的公司？
我们不妨先理解“光刻”这项技术的重要性。如果把芯片比作刻版画。芯片生产的过程就是在硅衬底这张“纸”上，先涂上一层名为光刻胶的“油墨”，再用光线作“笔”，在硅衬底上“拓”出需要的图案，然后用化学物质做“刻刀”，把图案雕刻出来。
其中，以光线为“笔”、拓印图案这一步被称为光刻。在芯片制造几百道工序里，光刻是芯片生产中最重要的步骤之一。图案线条的粗细程度直接影响后续的雕刻步骤。目前市场上主流的光刻技术是DUV（深紫外线）技术，最先进的则是EUV技术。
完成这一步需要用到的设备——光刻机，一台售价从数千万美元高至过亿美元。要知道，美国最先进的第五代战机F-35闪电II式的售价还不到8000万美元。
放眼全球，光刻机市场几乎被3家厂商瓜分：荷兰的阿斯麦（ASML）、日本的尼康（Nikon）和佳能（Canon）。
在这3家中，阿斯麦又是当之无愧的一哥。据中银国际报告， 阿斯麦全球市场市占率高达89% ！其余两家的份额分别是8%和3%，加起来仅有11%。 在EUV光刻机市场中，阿斯麦的市占率则是*** 。
要指出的是，阿斯麦并非生来就含着金汤匙。阿斯麦成立于1984年，入局光刻机市场晚于尼康（1917年成立，1980年发售其首款半导体光刻机）和佳能（1937年成立，1970年推出日本首台半导体光刻机）。成立之初，阿斯麦只有31名员工，还曾面临资金链断裂的窘境。
36年间，这家几近破产的小公司是怎样成长为光刻机一哥的？又是如何在十多年里占据第一宝座屹立不倒的？今天，智东西就来复盘这家荷兰光刻机之星的逆袭之路。
更为重要的一点，在美国狙击华为芯片供应的组合拳里，阿斯麦间接或直接地成为一颗关键棋子，美国人凭什么限制阿斯麦的生意，背后又有怎样的渊源？
在郁金香国度荷兰的南部，坐落着一个居民人数20余万的市镇，艾恩德霍芬，阿斯麦（Advanced Semiconductor Material Lithography，直译：先进半导体材料光刻技术）总部就位于此。
阿斯麦是一家采用“无工厂模式”的光刻设备生产商，主要产品就是光刻机，还提供服务于光刻系统的计量和检测设备、管理系统等。
翻开全球芯片厂商的光刻机订货单，其中绝大多数都发给了阿斯麦。以2019年为例，阿斯麦共出货229台光刻机，净销售额为118.2亿欧元，净利润为25.2亿欧元。相比之下，尼康出货46台，佳能出货84台。
▲阿斯麦、尼康、佳能出货量对比
除了出货量占优，阿斯麦（ASML）也代表着全球最顶尖的光刻技术。在阿斯麦2019年卖出的229台光刻机中，有26台是当今最高端的EUV（极紫外线）光刻机。而在EUV光刻市场，阿斯麦是唯一的玩家。
EUV光刻机采用13.5nm波长的光源，是突破10nm芯片制程节点必不可少的工具。也就是说，就算DUV（深紫外线）光刻机能从尼康、佳能那里找到替代，但如果没有阿斯麦的EUV光刻机，芯片巨头台积电、三星、英特尔的5nm产线就无法投产。
时间迈进2020，光刻机市场三分的格局中，阿斯麦已稳居第一10多年。在“光刻机一哥”光环的背后，阿斯麦又有怎样的故事？
智东西从技术路线选择、先进技术攻关、资金支持、研发投入等方面入手，还原出这个故事真实、立体的脉络。
罗马不是一天建成的，阿斯麦的成功也绝非一蹴而就。今日风头无两的光刻机市场一哥背后，是一个卑微的开始和一段曲折的往事。
故事要从20世纪80年代讲起，那时候距离摩尔定律被正式提出（1975年）不到10年，增加芯片晶体管数目还不是让全球半导体学者挤破头的课题。相应地，对光刻机光源波长的要求较低。当时的光刻机采用干式微影技术，简言之，光源发光，光线在涂有光刻胶的硅基底上“画”就完了。
比如，1980年尼康推出的可商用步进式重复式光刻机（Stepper），光源波长为1微米。连芯片厂家英特尔也自己设了个光刻机部门，用买来的零件组装光刻机。
通俗来说，步进式重复光刻机的工作原理是使涂有光刻胶的硅片与掩膜板对准并聚焦，通过一次性投影，在晶圆片上刻画电路。
▲尼康1980年推出的光刻机NSR-1010G
在这种背景下，荷兰电子产品公司飞利浦在实验室鼓捣出了步进式扫描光刻技术的雏型，但拿不准这项技术的商业价值。思前想后，它决定拉人入伙，让合作者继续研发，这样既有人分摊成本，也给了自己观望的机会。
步进式扫描光刻技术的原理是，光线透过掩膜板上的狭缝照射，晶圆与掩膜板相对移动。完成当前扫描后，晶圆由工作台承载，步进至下一步扫描位置，进行重复曝光。整个过程经过重复步进、多次扫描曝光。
▲步进式扫描光刻技术示意图
在飞利浦的设想里，理想的合伙人当然是技术先进、实力雄厚的美国大厂，如IBM、GCA之流。但在美国走了一圈后，飞利浦意识到了现实的骨感：各大厂商纷纷表示拒绝。
但是，并非所有人都不看好飞利浦的光刻项目，就在飞利浦碰壁之际，荷兰小公司ASMI（ASM International，直译为ASM国际）的老板Arthur Del Prado跑来，自荐要接下飞利浦的光刻项目。
▲Arthur Del Prado
ASM International创立于1964年，是一家半导体设备代理商，对制造光刻机并无经验。因此，飞利浦犹豫了1年的时间。最终，1984年，飞利浦选择“屈就”，同意与ASMI公司各自出资210万美元，合资成立阿斯麦，由这才开启了阿斯麦的故事。
阿斯麦首任CEO为Gjalt Smit，任职时间为1984～1988年。据称，由于阿斯麦成立初期知名度较低，Gjalt Smit曾在未经授权的情况下在阿斯麦招聘广告中使用飞利浦的标志。
▲阿斯麦创始初期CEO Gjalt Smit
2013年至今，阿斯麦总裁兼CEO由Peter Wennink担任。Peter Wennink早在1999年就加入了阿斯麦，曾担任过执行副总裁、首席财务官等职。在加入阿斯麦之前，Peter就职于全球四大会计师事务所之一的德勤会计师事务所。
▲现任阿斯麦总裁兼CEO Peter Wennink
其实，在与飞利浦合资成立阿斯麦之前约10年的1975年，ASMI就曾在香港开设办公室。最初，ASMI香港办公室只负责销售，随着时间推移，该办公室发展出了生产能力。1988年，ASMI在香港办公室的基础上成立了新公司ASMPT（ASM PACIFIC Technology，直译为ASM太平洋技术）。到今天，ASMPT已成长为全球最大的半导体组装和封装技术供应商之一。
作为站在阿斯麦、ASMI、ASMPT背后的操盘手，Arthur Del Prado成为一代业界传奇，被誉为“欧洲半导体设备行业之父”。2016年，这位传奇人物以85岁高龄逝世，但与他渊源颇深的三家半导体公司仍在创造新故事。Arthur的长子Chuck Del Prado，于2008年接替Arthur继任为ASMI CEO，并于2019年退休。ASMI现任CEO是Benjamin Loh。ASMPT现任CEO是Robin Ng。
回到阿斯麦的故事，飞利浦同意出资210万美元成立阿斯麦，但拒绝提供更多资金和办公场地。成立之初的阿斯麦只有31名员工，由于没有办公室，这31名员工就窝在飞利浦大厦外的简易木板房里办公。当时， 飞利浦绝不会想到，这个几乎被当作“弃子”的项目和退而求其次选择的小公司，孕育出的是能把尼康拉下马的光刻机新星。
▲垃圾车后面就是阿斯麦成立之初的简易木板屋，其后的大厦是飞利浦大厦
如前所说，20世纪80年代还是光刻机的技术红利期。在干式微影技术的技术路线下，阿斯麦成立的第一年就造出了步进式扫描光刻机PAS 2000。 但是，技术的红利期很快就会过去，之后发生的一切会造就光刻机市场的新格局。
▲阿斯麦于1984年推出的PAS 2000
进入21世纪，为了延续摩尔定律，人们改进了晶体管架构方式，但光刻机光源波长卡在了193nm上。这造成的后果是光刻“画”出的线条不够细致，阻碍晶体管架构的实现。要解决这个问题，最直接的方式就是把光源波长缩短，比如尼康、SVG等厂商试图采用157nm波长的光线。
实践中，实现157nm波长的光刻机并不容易。首先，157nm波长的光线极易被193nm光刻机使用的镜片吸收；其次，光刻胶也要重新研发；另外，相比于193nm波长，157nm波长进步不到25%，回报率较低。但在当时，这似乎是唯一的办法。
到了2002年，时任台积电研发副经理林本坚提出：为什么非要改变波长？在镜头和光刻胶之间加一层光线折射率更好的介质不就行了？那么什么介质能增加光的折射率呢？林本坚说，水就可以。与干式光刻技术相对，林本坚的技术方案被称为浸没式光刻技术。经过水的折射，光线波长可以由193nm变为132nm。
时间再往回推15年（1987年），林本坚就职于IBM，那时他就有了浸没式光刻技术的想法。2002年芯片制程卡在65nm之际，林本坚看到了浸没式光刻技术的机会。为了解决技术难题、消除厂商疑虑，林本坚花费半年时间带领团队发表3篇论文。
当时，业界质疑水作为一种清洁剂，会把镜头上的脏东西洗出来，还有人担忧水中的气泡、光线明暗等因素会影响折射效果。根据林本坚团队的研究，他们提出了一种曝光机，可以保持水的洁净度和温度，使水不起气泡。虽然这种曝光机并未在实际中被采用，但林本坚的研究证明了技术上的难题是可以被解决的。
他还亲自奔赴美国、日本、德国、荷兰等地，向光刻机厂商介绍浸没式光刻的想法。但是，有能力进行研发的大厂普遍不买账。
▲林本坚
个中原因也不难理解，自20世纪60年代起，玩家入局光刻机市场，在干式光刻技术上投入了大量财力、人力、物力，好不容易踏出一条可行的技术路线。如果按照林本坚“加水”的想法，各位前辈就得“一夜回到解放前”，从技术到设备重新 探索 。很少有人舍得这么高的沉没成本。但是，“很少有人”不代表“没有人”。
奔波到荷兰后，林本坚终于听到了一个好消息： 阿斯麦愿做这第一个吃螃蟹的勇士 。2003年10月份，ASML和台积电研发出首台浸没式光刻设备——TWINSCAN XT：1150i。2004年，阿斯麦的浸没式光刻机改进成熟。同年，尼康宣布了157nm的干式光刻机和电子束投射产品样机。
但是，一面是改进成熟的132nm波长新技术，一面是157nm波长的样机，胜负不言而喻。
数据显示，在2000年之前的16年里，ASML占据的市场份额不足10%。2000年后，阿斯麦市场份额不断攀升。 到2007年，阿斯麦市场份额已经超过尼康，达到约60%。
当命运之神把浸没式光刻微影的机遇摆放到阿斯麦、尼康等玩家面前，只有阿斯麦勇敢地伸出手，而尼康则是成也干式微影、败也干式微影。 在全球光刻机市场这一回合的较量中，阿斯麦选择了正确的技术路线，从而赢得了后来居上的机会。
▲首台浸没式光刻设备——TWINSCAN XT：1150i
如果说推出浸没式光刻机让阿斯麦领先尼康一步，那么突破EUV光刻技术则让它成为了名副其实的光刻机一哥。2010年至今，EUV光刻市场中只有阿斯麦一位玩家。
突破10nm节点能够带来的经济效益不必赘述，在众多玩家中，为什么只有阿斯麦掌握了EUV光刻机的核心技术？实际上，这与它 *** 了美国、欧洲的顶级科研力量有关。 这段故事还要从1997年讲起。
1997年，英特尔认识到跨越193nm波长的困难，渴望通过EUV来另辟蹊径。为了能从其他玩家处借力，英特尔说服了美国 *** ，二者一起组建了一个名为“EUV LLC（The Extreme Ultraviolet Limited Liability Company，极紫外线有限责任公司）”的组织。EUV LLC里可谓是群英荟萃，商业力量有摩托罗拉、AMD、英特尔等，还汇集了美国三大国家实验室。
EUV LLC里，美国成员构成了主体。在对外国成员的选择上，英特尔和白宫产生了分歧。英特尔看中阿斯麦和尼康在光刻机领域的经验，想拉他们入伙。但白宫认为如此重要的先进技术研发不该邀“外人”入局。
此时，阿斯麦显示出了惊人的前瞻能力，它向美国表示：我愿意出资在美国建工厂和研发中心，并保证55%的原材料都从美国采购，只求你们研究EUV一定要带我玩。
如此诚意让美国难以拒绝，就这样，阿斯麦成为EUV LLC里唯二的两家非美国公司之一，另一家是德国公司英飞凌。
反观尼康，这一次则完全是吃了国籍的亏。1998年发表的文件《合作研发协议和半导体技术：涉及DOE-Intel CRADA的事宜》，写明了尼康被排除在EUV LLC外的终极原因：“……有人担心尼康会成功将技术转移到日本，从而消灭美国的光刻工业。”
1997年到～2003年，阿斯麦和世界顶级的半导体领域玩家聚集在EUV LLC，用了6年时间回答一个问题：EUV有可能实现吗？他们发现答案是肯定的。至此，EUV LLC使命完成，在2003年就地解散，其中各个成员踏上独自研发之路。
其实，其他欧洲、日本、韩国的玩家也曾 探索 过EUV光刻技术。但是，他们的实力始终无法与汇集了美国顶级科研实力的EUV LLC相比，这意味着阿斯麦在EUV研发之路上占得先机。国际光电工程学会（SPIE）官网写出了EUV LLC的重要性：“如果不是EUV LLC对技术的形成和追求，EUV光刻技术就不会成为IC制造领域的未来竞争者。”
6年时间里，EUV LLC证明了用极紫外线作为光源造光刻机是可行的，但却没指出一条明路。到了2005年，EUV光刻机还是连个影子都没有，但巨额的研发资金、难以跨越的技术瓶颈已经足以让大多数玩家望而却步。但是，阿斯麦还是不肯死心，并且决定要牵头欧洲的EUV研发项目。 如果说在EUV LLC中，阿斯麦是蜷缩在角落里等待被其他大玩家“带飞”，那这一次，阿斯麦则是要自己做领头雁。
研发过程面临的困难无非集中在资金和技术两方面，阿斯麦把它们逐个击破。缺钱？那就去找，阿斯麦从欧盟第六框架研发计划中拉来2325万欧元经费。缺技术？阿斯麦 *** 3所大学、10个研究所、15个公司联合开展了“More Moore”项目，着力攻坚。
终于，2010年，阿斯麦出货了首台EUV光刻机。这台光刻机型号为NXE：3100，被交付给台积电，用于进行研发。
至此，在EUV市场，阿斯麦已经做到了人无我有，接下来的问题就是产品的迭代和进化。2013年，阿斯麦收购了光源提供商Cymer，为公司量产EUV设备打基础。经过几次升级，阿斯麦在2016年推出首台可量产的EUV光刻机NXE：3400B并获得订单。NXE：3400B售价约为1.2亿美元，从2017年第二季度起开始出货。直到今天，产品的迭代还在继续。根据阿斯麦的信息，EXE：5000系列光刻机样机最快在2021年问世。
从1997年到2010年，13年的艰难求索，终于让阿斯麦攻克了EUV的技术高地。辛勤付出终有回报， 目前，阿斯麦仍是唯一掌握EUV光刻技术的厂商。
▲阿斯麦的最新EUV光刻机TWINSCAN NXE：3400C
根据 *** 息，一台EUV光刻机售价约为1.2亿美元，一台DUV光刻机的售价也要数千万美元。在高额售价的背后，是前期研发阶段巨量的资金投入。要支撑对光刻技术的研发，阿斯麦必须找到一条可持续的“财路”，否则就可能陷入困境。
事实上，阿斯麦也的确经历过“财政危机”。1988年，阿斯麦进军台湾市场，还未来得及在新的市场竞争中喘口气，老东家ASMI就因无法获得预期内的回报比作出撤资决定。同时，由于当时全球电子行业市场不乐观，飞利浦也宣布了一项成本削减计划。内外夹击之下，阿斯麦几近破产。好在危机时刻，时任阿斯麦CEO Gjalt Smit联系了飞利浦董事会成员Henk Bodt，后者说服了飞利浦董事会，为阿斯麦拉来一笔约1亿美元的“救命钱”。
这笔资金帮助阿斯麦在进军台湾市场的初期站稳了脚。随后几年，阿斯麦凭借步进式扫描光刻机扭亏为盈，并于1995年3月15日在阿姆斯特丹和纽约证券交易所成功上市，上市首日市值为约1.25亿美元。
▲Henk Bodt
为了能够获得充足的资金支持，2012年，阿斯麦提出一项 “客户联合投资计划”（CCIP，Customer Co-Investment Program） ，简单来说，就是接受客户的注资，客户成为股东的同时拥有优先订货权。这无疑是一个双赢的举措：把阿斯麦的研发资金压力转移出去，让客户为先进光刻技术的研发买单，这样不仅使阿斯麦无后顾之忧地进行研发，也保证了客户对先进光刻技术的优先使用权。
2012年，芯片制造行业3大龙头英特尔、台积电、三星都推出了22nm芯片产品。CCIP计划一经推出，这3家公司纷纷响应。根据协议，英特尔斥资41亿美元收购荷兰芯片设备制造商阿斯麦公司的15%股权，另出资10亿美元，支持阿斯麦加快开发成本高昂的芯片制造 科技 。台积电投资8.38亿欧元，获取阿斯麦公司约5%股权。三星斥资5.03亿欧元购得3%股权，并额外注资2.75亿欧元合作研发新技术。
最终，阿斯麦以23%的股权共筹得53亿欧元资金。要知道，2012年全年，阿斯麦的净销售额才约为47.3亿欧元。
在 科技 圈，研发、创新能力就是生命力。华为5G、芯片技术为什么强？任正非曾在接受采访时表示，2020年华为将把约200亿美元（约合人民币1420亿元）花在研发上。而在研发方面，阿斯麦与华为一样“疯狂”。
早在2002年，阿斯麦就敢向浸没式光刻技术押注。到了今天，大力投资搞技术研发已经成为阿斯麦的传统。
根据2019年度财报， 阿斯麦全年投入了20亿欧元用于技术研发，占到净销售额（118.2亿欧元）的16.9% 。相比之下，2019年尼康在光刻系统上的投资为3.98亿日元，占到光刻系统营收（2397.28亿日元）的约0.17%。
2007年开始，“时年”13岁的阿斯麦开始以领先的姿态傲然于光刻机市场，至今仍然如此。列出阿斯麦近些年的研发投入，或能解释它这么多年来屹立不倒的原因。
▲近5年阿斯麦研发投入及营收情况
另外，在专利网站Patentscope上的搜索结果显示， 阿斯麦申请的专利数目已经达到14444项 。阿斯麦虽然是一家商业公司，但支撑它走得更远的，不是对金钱的追求，而是对技术的长远投资。
回顾过去36年，阿斯麦从一个蜷缩在木板房中的小公司成长为一代光刻机巨擘，其中原因少不了 历史 的机遇，如林本坚适时提出了浸没式光刻技术的想法。但是，更具决定性意义的是阿斯麦准确的前瞻和果断的选择，比如，在21世纪初，阿斯麦放弃干式微影，转投浸没式光刻技术；再比如，早在1997年，阿斯麦以自身妥协换来EUV LLC的入场券。对于商业与技术相互促进的关系，阿斯麦还有着深刻的理解，多年来对技术研发的大力投入，成为它屹立不倒的重要原因。手握顶尖的技术，阿斯麦还获得了客户的支持，从而在全球光刻机市场中走得更远。
以阿斯麦这36年的历程为鉴，对比我国。1977年，我国第一台光刻机诞生，加工晶片直径为75毫米。今天，国产光刻机制造商有上海微电子、中科院光电所等，最先进的设备推进至22nm节点，而国际最先进工艺已突破5nm节点。国产光刻机无疑还有很长的路要走。
芯片是“中国制造”的痛点。不论是近期华为被美国断供芯片的新闻，还是两会 *** 工作报告中“国产化”“功率半导体”“传感器芯片”等话题被一再提及，背后的事实都让人黯然：我们曾在一穷二白的条件下造出原子弹，但在GDP总量近100万亿人民币的今天，中国还是难以独立造“芯”。在种种困难中，光刻技术直接卡住了芯片制造的“脖子”。
要解决这一问题，技术攻关当然是必不可少的。另外，借力国外成熟产品或可帮助芯片制造商实现突破。2018年，我国芯片公司中芯国际花费约1.2亿美元，向阿斯麦订购了一台EUV光刻机。由于种种原因，目前，这台光刻机还未成功交付。我们期待它能够尽快落地中国，助力我国的芯片事业再上一个台阶。中国有市场、有人才，也不缺恒心与毅力，相信我国光刻机事业会有光明的未来。
参考文献：
1、《曾经的光刻机霸主：尼康营收暴减九成，裁员 700 人》EE Times China
2、《全球半导体设备龙头专题（一）》安信证券
3、《阿斯麦封神记：这家荷兰公司，扼住了全球半导体芯片的咽喉》魔铁的世界
4、《光刻机的发展与荷兰ASML公司的故事》光纤在线
5、《做成那不可能之梦：低调华人科学家颠覆技术 影响人类》知识分子
6、《More Moore” Shows European EUV Innovation at EUV 2006 in Barcelona》CORDIS
光刻机是芯片制造的关键设备，我国投入研发的公司有微电子装备(集团)股份，长春光机所，中国科学院等都在研发，合肥芯硕半导体有限公司，先腾光电科技有限公司，先腾光电科技有限公司， 合肥芯硕半导体有限公司都有研发以及制造。而且有了一定的科研成果，但是目前我国高端芯片的制造却主要依赖荷兰进口的光刻机。我国光刻机在不断发展但是与国际三巨头尼康佳能（中高端光刻机市场已基本没落）ASML（中高端市场近乎垄断）比差距很大。
光刻机是芯片制造的核心设备之一，按照用途可以分为好几种：有用于生产芯片的光刻机；有用于封装的光刻机；还有用于LED制造领域的投影光刻机。用于生产芯片的光刻机是中国在半导体设备制造上最大的短板，国内晶圆厂所需的高端光刻机完全依赖进口，光刻机被业界誉为集成电路产业皇冠上的明珠，研发的技术门槛和资金门槛非常高。也正是因此，能生产高端光刻机的厂商非常少，到最先进的14nm光刻机就只剩下ASML，日本佳能和尼康已经基本放弃第六代EUV光刻机的研发。相比之下，国内光刻机厂商则显得非常寒酸。
上海微电子装备(集团)股份有限光刻机主要用于广泛应用于集成电路前道、先进封装、FPD、MEMS、LED、功率器件等制造领域，2018年出货大概在50-60台之间。营业收入未公布， *** 是有大量补贴的。处于技术领先的上海微电子装备有限公司已量产的光刻机中性能最好的是90nm光刻机，制程上的差距就很大，国内晶圆厂所需的高端光刻机完全依赖进口。
2016年11月15日，由长春光机所牵头承担的国家科技重大专项02专项——“极紫外光刻关键技术研究”项目顺利完成验收前现场测试。在长春光机所、成都光电所、上海光机所、中科院微电子所、北京理工大学、哈尔滨工业大学、华中科技大学等参研单位的共同努力下，历经八年的戮力攻坚，圆满地完成了预定的研究内容与攻关任务，突破了现阶段制约我国极紫外光刻发展的核心光学技术，初步建立了适应于极紫外光刻曝光光学系统研制的加工、检测、镀膜和系统集成平台，为我国光刻技术的可持续发展奠定了坚实的基础。
合肥芯硕半导体有限公司成立与2006年4月,是国内首家半导体直写光刻设备制造商。该公司自主研发的ATD4000,已经实现最高200nm的量产。
无锡影速成立与2015年1月,影速公司是由中科院微电子研究所联合业内资深技术团队、产业基金共同发起成立的专业微电子装备高科技企业。影速公司已成功研制用于半导体领域的激光直写/制版光刻设备、国际首台双台面高速激光直接成像连线设备(LDI),已经实现最高200nm的量产。无锡影速成立与2015年1月,影速公司是由中科院微电子研究所联合业内资深技术团队、产业基金共同发起成立的专业微电子装备高科技企业。影速公司已成功研制用于半导体领域的激光直写/制版光刻设备、国际首台双台面高速激光直接成像连线设备(LDI),已经实现最高200nm的量产。
先腾光电成立于2013年4月,已经实现最高200nm的量产,在2014国际半导体设备及材料展览会上,先腾光电亮出了完全自主知识产权的LED光刻机生产技术,震惊四座。
第一，目前全球最先进的光刻机，已经实现5nm的目标。这是荷兰ASML实现的。
而ASML也不是自己一家就能够完成，而是国际合作才能实现的。其中，制造光源的设备来自美国公司；镜片，则是来源于德国的蔡司公司等。这也是全球技术的综合作用。
第二，中国进口最先进的光刻机，是7nm。
2018年，中芯国际向荷兰ASML公司定制了一台7nm工艺的EUV光刻机，当时预交了1.2亿美元的定金。请注意，当时这台机器还没有交付，而是下订单。
但国内市场上，其实已经有7nm光刻机。在2018年12月，SK海力士无锡工厂进口了中国首台7nm光刻机。海力士也是ASML的股东之一。
第三，目前国产最先进的光刻机，应该是22nm。
根据媒体报道，在2018年11月29日，国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”通过验收。该光刻机由中国科学院光电技术研究所研制，光刻分辨力达到22纳米。
请注意该报道的标题：“重大突破，国产22纳米光刻机通过验收。”
也就是22nm的光刻机，已经是重大突破。
22nm的光刻机，关键部件已经基本上实现了国产化。“中科院光电所此次通过验收的表面等离子体超分辨光刻装备，打破了传统路线格局，形成一条全新的纳米光学光刻技术路线，具有完全自主知识产权。”
有关报道中的“全新的技术”，也就是中国科研工作者在关键部件完全国产化情况下，实现的这一次技术突破
中国和世界顶尖光刻机制造还有很大差距。
华为麒麟受制于人，中芯国际不堪大用，澎湃芯片久不见进展，虎愤芯片勉强能用。
实用更是有很远的路要走。
大家放平心态。
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