極紫外線光刻機(jī)是芯片生產(chǎn)工具，是生產(chǎn)大規(guī)模集成電路的核心設(shè)備，對(duì)芯片工藝有著決定性的影響。小于5納米的芯片晶圓，只能用EUV光刻機(jī)生產(chǎn)。2018年4月，中芯國(guó)際向阿斯麥下單了一臺(tái)EUV(極紫外線)光刻機(jī)，于2019年初交貨。阿斯麥公司掌握了90%以上的高端光刻機(jī)市場(chǎng)份額。最新的兩代高端光刻機(jī)領(lǐng)域，即浸入式(Immersion)和極紫外線式(EUV)光刻機(jī)，全部由阿斯麥掌握核心技術(shù)。

光刻機(jī)在芯片制造中的重要性不言而喻，而在遭到斷供威脅之后，俄也再次做出決定——2022年3月31日多家科技媒體爆料，莫斯科電子科技研究院(The Moscow Institute of Electronic Technology)已經(jīng)開(kāi)始著手研究新型光刻機(jī)來(lái)應(yīng)對(duì)ASML的斷供威脅。

EUV光刻機(jī)是如今先進(jìn)制程芯片制造中必不可少的設(shè)備之一，但是大家是否想過(guò)為什么EUV光刻機(jī)必不可少?這就牽扯到EUV LLC聯(lián)盟，為了制定下一代光刻機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，由美國(guó)能源部牽頭聯(lián)合了IBM、英特爾、AMD、摩托羅拉等科技企業(yè)以及勞倫斯利弗莫爾、桑迪亞和勞倫斯伯克利三大實(shí)驗(yàn)室，最終得以在極紫外光技術(shù)取得突破，而ASML則成為EUV光刻機(jī)的具體制造者。所以雖然看起來(lái)EUV光刻機(jī)是ASML的產(chǎn)品，但是其背后則是眾多西方科技企業(yè)的背影。那么為什么EUV光刻機(jī)得以成為最終標(biāo)準(zhǔn)?一方面是當(dāng)時(shí)光刻機(jī)霸主尼康和佳能被排除在這個(gè)計(jì)劃之外成為犧牲品，另一方面則是當(dāng)時(shí)全球化處于蜜月期，沒(méi)有人能夠想到后來(lái)竟然會(huì)發(fā)生斷供的可能。

因此在研究新型光刻機(jī)時(shí)，俄方選擇了不同于EUV(極紫外線)的X射線作為光源。極紫外光EUV的波長(zhǎng)為13.5nm，可以用于制造7nm及以下的先進(jìn)工藝;X射線的波長(zhǎng)介于0.01nm到10nm之間，理論分辨率比EUV光源要高不少，因此也可以用于先進(jìn)制程光刻機(jī)。同時(shí)X射線光刻機(jī)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不需要光掩膜版而是直寫(xiě)光刻，無(wú)論是從成本還是性能方面考慮都是一個(gè)切實(shí)可行的方案。

作為曾經(jīng)全球第一大國(guó)，俄在技術(shù)方面上也有不少的積累，特別是在X射線以及等離子方面都有不錯(cuò)的積累。如今跳出EUV框架選擇X射線作為光刻機(jī)的突破路線確實(shí)是一個(gè)切實(shí)可行的選擇。同時(shí)由于更短的波長(zhǎng)使得X射線在1nm及更先進(jìn)的制程中也存在反超EUV光刻機(jī)的可能。

但是從反方向來(lái)說(shuō)，選擇X射線光刻機(jī)路線也面臨著非常大的難度，首先就是產(chǎn)業(yè)鏈問(wèn)題。EUV光刻機(jī)為何始終難以撼動(dòng)?高達(dá)10萬(wàn)個(gè)零件背后所牽扯到的是包括光源系統(tǒng)、光學(xué)鏡頭系統(tǒng)、雙工件臺(tái)系統(tǒng)等等全球多家頂級(jí)科技企業(yè)的結(jié)晶。如今的EUV光刻機(jī)已經(jīng)形成了一整套完備的產(chǎn)業(yè)鏈，不同企業(yè)負(fù)責(zé)不同分工來(lái)完成這臺(tái)精密的儀器。X射線光刻機(jī)確實(shí)可以完成理論方面的研究，但是由于缺乏產(chǎn)業(yè)鏈的支持，導(dǎo)致這種類(lèi)型的光刻機(jī)難以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，或者量產(chǎn)成本過(guò)高。隨之而來(lái)的就是商業(yè)化應(yīng)用難以推廣，最終導(dǎo)致失敗。

光刻機(jī)是半導(dǎo)體制造中的核心設(shè)備之一，EUV光刻機(jī)全球也只有ASML公司能夠研發(fā)、生產(chǎn)，但它的技術(shù)限制也很多，俄羅斯計(jì)劃開(kāi)發(fā)全新的EUV光刻機(jī)，使用的是X射線技術(shù)，不需要光掩模就能生產(chǎn)芯片。

光刻機(jī)的架構(gòu)及技術(shù)很復(fù)雜， 不過(guò)決定光刻機(jī)分辨率的主要因素就是三點(diǎn)，分別是常數(shù)K、光源波長(zhǎng)及物鏡的數(shù)值孔徑，波長(zhǎng)越短，分辨率就越高，現(xiàn)在的EUV光刻機(jī)使用的是極紫外光EUV，波長(zhǎng)13.5nm，可以用于制造7nm及以下的先進(jìn)工藝工藝。

俄羅斯莫斯科電子技術(shù)學(xué)院 (MIET)現(xiàn)在就接下了貿(mào)工部的6.7億盧布資金(約合5100萬(wàn)元人民幣)，也要開(kāi)發(fā)制造芯片的光刻機(jī)， 而且號(hào)稱(chēng)要達(dá)到EUV級(jí)別，但技術(shù)原理完全不同，他們研發(fā)的是基于同步加速器和/或等離子體源”的無(wú)掩模X射線光刻機(jī)。

X射線光刻機(jī)使用的是X射線，波長(zhǎng)介于0.01nm到10nm之間，比EUV極紫外光還要短，因此光刻分辨率要高很多。

盡管關(guān)于ASML的消息很多，這家全球光刻機(jī)巨頭在年初公布了2021年財(cái)報(bào)，很亮眼，這讓我們看到作為EUV光刻機(jī)獨(dú)家供應(yīng)商的巨大利潤(rùn)。

不過(guò)很快，關(guān)于ASML指責(zé)中國(guó)企業(yè)東方晶源侵權(quán)一事就迅速成為熱點(diǎn)，目前的進(jìn)展，還是停留在東方晶源的回復(fù)上，其表示報(bào)道與事實(shí)不符，東方晶源有自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

然而近日，關(guān)于ASML的一些新消息出來(lái)了，確切的說(shuō)，是關(guān)于EUV光刻機(jī)的重要事項(xiàng)。

據(jù)悉，ASML在近日正式宣布了EUV光刻機(jī)的發(fā)展路線圖，其EUV光刻機(jī)的下一個(gè)重大技術(shù)變革，將會(huì)是高數(shù)值孔徑系統(tǒng)。

所謂的高數(shù)值孔徑系統(tǒng)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是光刻機(jī)的光學(xué)鏡頭部分，而增大鏡頭的數(shù)值孔徑，可以確保光刻機(jī)制造更先進(jìn)的芯片。

或許這樣的信息對(duì)大家來(lái)說(shuō)沒(méi)有什么其他感覺(jué)，但其實(shí)很不尋常，其實(shí)該消息的出現(xiàn)，就意味著ASML又回到了30年前的狀態(tài)。

這是怎么回事呢?讓我們慢慢為您道來(lái)。

ASML成立時(shí)并非是從零開(kāi)始，其最初是一家合資公司，母公司則是飛利浦和ASM，ASM在當(dāng)時(shí)就是一家半導(dǎo)體設(shè)備制造商，而飛利浦當(dāng)時(shí)也有自己的光刻機(jī)研發(fā)部門(mén)。

不過(guò)在當(dāng)時(shí)的市場(chǎng)上，飛利浦的光刻機(jī)很不入流，或者說(shuō)，飛利浦根本沒(méi)有市場(chǎng)存在感，其市場(chǎng)地位倒數(shù)第一。

因此光刻機(jī)的業(yè)務(wù)，實(shí)際上已經(jīng)被飛利浦邊緣化，因此ASML的成立，被當(dāng)時(shí)的人們認(rèn)為，是飛利浦為了甩掉光刻機(jī)業(yè)務(wù)。

為什么這么說(shuō)呢?在ASML成立之前，飛利浦已經(jīng)在研發(fā)PAS2000型光刻機(jī)，但是遇到了問(wèn)題，沒(méi)有合適的鏡頭。

盡管飛利浦也有自己的光學(xué)部門(mén)，但是該部門(mén)甚至連為顯微鏡生產(chǎn)鏡頭的能力都沒(méi)有。

在芯片制造領(lǐng)域，由超過(guò)10萬(wàn)個(gè)零件組成的EUV光刻機(jī)毫無(wú)疑問(wèn)是最重要的一環(huán)。特別是在7nm以下的先進(jìn)制程領(lǐng)域，沒(méi)有EUV光刻機(jī)也就意味著寸步難行。

僅僅憑借光刻機(jī)這單一領(lǐng)域，光刻機(jī)制造廠商ASML市值就超過(guò)3000億美元。要知道誕生于1891年的飛利浦市值不過(guò)288億美元，誕生于1876年的愛(ài)立信不過(guò)413億美元。而誕生于1984年的ASML僅僅經(jīng)歷了38個(gè)年頭就一舉超過(guò)諸多百年科技巨頭，成為歐洲市值最高的科技企業(yè)。

ASML取得巨大成功的背后也意味著另一巨大的變化：科技正在顛覆舊有秩序，顛覆性的新技術(shù)將產(chǎn)生巨大沖擊。在如今元宇宙、新能源汽車(chē)、人工智能等諸多領(lǐng)域紛紛崛起的現(xiàn)在，芯片的重要性正日益凸顯，隨之而來(lái)的則是EUV光刻機(jī)的地位同樣水漲船高。

從2015年第一臺(tái)EUV光刻機(jī)問(wèn)世以來(lái)，ASML的產(chǎn)量逐年增加：2015年1臺(tái)，2016年4臺(tái)，2017年11臺(tái)，2018年18臺(tái)，2019年26臺(tái)，2020年31臺(tái)，2021年41臺(tái)。EUV光刻機(jī)累計(jì)數(shù)量已經(jīng)達(dá)到132臺(tái)，但遺憾的是其中沒(méi)有一臺(tái)是屬于我們的。

其實(shí)中芯國(guó)際早在2018年就花費(fèi)1.2億美元向ASML訂購(gòu)了一臺(tái)型號(hào)為NXE：3400C 的EUV光刻機(jī)，但是直到四年后的今天這一臺(tái)光刻機(jī)依然沒(méi)有到貨。而近日ASML現(xiàn)任CEO溫彼得(Peter Wennink)再次公開(kāi)表示：并沒(méi)有向中國(guó)出售EUV光刻機(jī)的打算。

至此所有的幻想都該清醒了。此前ASML選擇將DUV光刻機(jī)降價(jià)銷(xiāo)售并贏得了中芯國(guó)際78億人民幣的訂單;同時(shí)ASML還公開(kāi)表態(tài)到2025年EUV光刻機(jī)占比將超過(guò)60%。兩個(gè)消息傳來(lái)之后很多人以為這是在為EUV光刻機(jī)銷(xiāo)售鋪路，但沒(méi)想到真實(shí)情況卻和所有人期待的結(jié)果大相徑庭。

DUV光刻機(jī)為什么降價(jià)銷(xiāo)售，主要原因有兩個(gè)。一方面是除了ASML之外，在全球范圍內(nèi)尼康和佳能這兩家日本廠商同樣在生產(chǎn)DUV光刻機(jī)。作為前一代的產(chǎn)品，主要用于14nm及以上的制程，因此競(jìng)爭(zhēng)比較激烈，選擇降價(jià)銷(xiāo)售能夠有效打擊競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，延緩其對(duì)于EUV光刻機(jī)的追趕。

另一方面DUV光刻機(jī)隨著時(shí)間的推移，大量專(zhuān)利逐漸過(guò)了保護(hù)期，國(guó)內(nèi)也有不少?gòu)S商紛紛踏足DUV光刻機(jī)領(lǐng)域。例如上海微電子就曾經(jīng)在2020年交付過(guò)兩臺(tái)可用于90nm芯片制造的SSA600系列光刻機(jī)。

同時(shí)上海微電子還聯(lián)合了北京科益虹源(光源系統(tǒng))，北京國(guó)望光學(xué)(物鏡系統(tǒng))，國(guó)科精密(曝光光學(xué)系統(tǒng))，華卓精科(雙工作臺(tái))，啟爾機(jī)電(浸沒(méi)系統(tǒng))一同攻關(guān)可用于28nm芯片制造的ArF浸潤(rùn)式DUV光刻機(jī)。

隨著國(guó)產(chǎn)企業(yè)紛紛投身于光刻機(jī)領(lǐng)域，DUV光刻機(jī)取得突破指日可待。