【專題 | 「光刻機」光刻技術(shù)_ASML光刻機_國產(chǎn)光刻機_EUV光刻機】

摘要：光刻機在芯片制造領(lǐng)域具有舉足輕重的地位，光刻機決定了晶體管的尺寸，晶體管的尺寸對于芯片的性能具有重大意義，半導(dǎo)體行業(yè)對于芯片性能的不斷追求推動了光刻機產(chǎn)品的不斷升級與創(chuàng)新。目前光刻機市場呈現(xiàn)寡頭壟斷的局面，高端技術(shù)掌握在巨頭企業(yè)手中。國產(chǎn)光刻機的技術(shù)仍然落后于國外，在技術(shù)研發(fā)以及人才建設(shè)上還有很長的路要走。

光刻機是光刻工藝的核心設(shè)備，價值含量大、技術(shù)要求高，涉及精密光學(xué)、精密運動、高精度環(huán)境控制等多項先進技術(shù)。在所有晶圓制造設(shè)備中，光刻機設(shè)備投資占比最多達到30%，其次是刻蝕設(shè)備(20%)，PVD(15%)，CVD(10%)，測量設(shè)備(10%)，離子注入設(shè)備(5%)等。

圖1 晶圓制造設(shè)備投資占比拆分

(資料來源：公開資料整理)

國外光刻機市場及技術(shù)現(xiàn)狀

全球光刻機市場處于寡頭壟斷狀態(tài)，2017年全球光刻膠銷售額中，ASML(荷蘭)占據(jù)全球76%的市場份額、尼康(日本)11%、佳能(日本)6%。而高端7nm制程的EUV極紫外光光刻機設(shè)備領(lǐng)域，完全被ASML壟斷，目前世界上最先進的ASML EUV極紫外光光刻機單價達到一億美元以上，且供不應(yīng)求。

圖2 2017年全球光刻機設(shè)備銷售額占比

(資料來源：公開資料整理)

根據(jù)光源的不斷改進和工藝創(chuàng)新，光刻機經(jīng)歷了5代產(chǎn)品發(fā)展，每次光源的改進都顯著提升了光刻機所能實現(xiàn)的最小工藝節(jié)點。在光刻機技術(shù)上，目前最先進的是阿斯麥極紫外光刻機可以實現(xiàn)7nm制程工藝，尼康與佳能還在第四代光刻機階段徘徊。其中尼康NRS系列有浸入式步進掃描光刻機，參數(shù)指標上勉強可以達到ASML高端產(chǎn)品的水準。但是從客戶反饋來看，Nikon高端系列實際性能相比ASML同檔次設(shè)備仍有不小差距，尤其是在套刻精度上遠遠達不到官方宣稱水準，以至于尼康光刻設(shè)備在售價不到ASML同類產(chǎn)品一半的前提下，依舊銷售不佳。

圖3 五代光刻機的技術(shù)工藝說明

（資料來源：公開資料整理）

國內(nèi)光刻機市場及技術(shù)現(xiàn)狀

2016年，中國大陸半導(dǎo)體設(shè)備市場首次超過北美和日本，銷售額達到64.6億美元，同比增長13%，成為全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售第三大市場。2017年，中國大陸半導(dǎo)體銷售額以27%的增速達到了82.3億的市場規(guī)模，全球占比15%,僅次于韓國的32%與中國臺灣的20%，我國已經(jīng)成為半導(dǎo)體設(shè)備銷售大國。

相比于國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備銷售市場的繁榮，國產(chǎn)光刻機相對黯淡的多。由于起步較晚且技術(shù)積累薄弱，國產(chǎn)光刻機研發(fā)企業(yè)相對較少，目前僅有上海微電子、合肥芯碩、無錫影速等幾家企業(yè)。在公司已量產(chǎn)的光刻機中，技術(shù)最先進的是上海微電子的SSA600/20光刻機，可以用來加工90nm制程的芯片，最新的65nm光刻機還在設(shè)備驗證階段。但從指標上看，SSA600/20基本也和ASML的低端產(chǎn)品PAS5500系列屬于同一檔次，與國外技術(shù)相比落后5-6代左右。由此可見，國產(chǎn)光刻機要突破壟斷仍然長路漫漫。

結(jié)語

國際光刻機巨頭實行技術(shù)壟斷，高端的設(shè)備仍然對國內(nèi)禁售，國產(chǎn)廠商企短時間內(nèi)很難改變現(xiàn)有市場格局。不過在“02”專項和大基金的推動下，我國半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)從無到有，已經(jīng)有了根本性的進步。而緊接著大基金二期將向國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈薄弱環(huán)節(jié)傾斜，更多投資于材料與設(shè)備領(lǐng)域，高端光刻機獲得資金和政策雙重支持的概率非常大。上海微電子承擔著多項國家重大科技專項以及 02 專項光刻機科研任務(wù)，在高端國產(chǎn)光刻設(shè)備領(lǐng)域有望實現(xiàn)重大突破。

>>>　「五度易鏈」產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)服務(wù)解決方案　<<<