总的观点：前途漫漫，有曙光

光刻机在现在可以说是几乎无人不知，“卡脖子”的典型代表。对光刻机的认识有着两个明显的误区，一是做光刻机的都是高精尖的，二是谁说做出了国产光刻机都是骗子。欢迎关注公号: 招商行业观察

01基本情况

光刻机是一种刻蚀机，一种高精度的刻蚀机。是以光作为刀在基底上进行反复的刻蚀最终得到图案，而日常所说的多少纳米，就代表了能够刻蚀出的图案的精细程度。芯片在生产中需要进行 20-30 次的光刻，耗时占到 IC 生产环节的 50%左右，占芯片生产成本的 1/3。

光刻机可以分为接近接触式光刻、直写式光刻、以及投影式光刻三大类。接近接触式通过无限靠近来复制掩模板上的图案；投影式光刻采用投影物镜，将掩模板上的结构投影到基片表面；而直写，则将光束聚焦为一点，通过运动工件台或镜头扫描实现任意图形加工。光学投影式光刻凭借其高效率、无损伤的优点，一直是集成电路主流光刻技术。从工业生产的角度，光刻的发展趋势是直接刻蚀的面积越来越大，分辨率越来越高，从平面向三维立体。

光刻机也可以分为好多种，被分为前道、后道和面板等三类。我们常提到的，被国外卡脖子的光刻机属于前道光刻机，这一类光刻机制造工艺非常复杂，掌握这一领域技术的厂家屈指可数。

光刻机占芯片制造总设备成本的30%左右。一二代光刻机g-line和i-line，可以满足0.8-0.35微米芯片的生产，第三代KrF光刻机在350-180纳米，第四代ArF光刻机是目前使用最广的光刻机，有干式和浸没式两种技术路线，继续演进中，湿法可以实现22纳米制程，通过技术提升可以实现7纳米。当芯片制程来到7纳米的时候，必须用到第五代极紫外光刻机（EUV），只有ASML能生产。EUV直到2010年才有原型机，2016年才实现供货。欢迎关注公号: 招商行业观察

02产业链

光刻机产业链，可拆分为核心组件和配套设施两大部分，核心组件包括光源、镜头、双工作台、浸没系统等。配套设施则有光刻胶、光掩模板、涂胶显影设备等。

光刻机是个比较复杂的工程，比如极紫外光刻机集合精密光学，激光、流体物理、电磁、精密控制、机械加工、电子信息、电子电路、化学在内的等几十个学科的尖端技术于一体，是目前最精密最昂贵的工业设备。ASML的EUV光刻机，一台重量接近180吨，零部件超过10万个，主要零部件来自于欧美几十个发达国家。荷兰的光刻机德国的蔡司镜头设备，日本提供特殊复合材料，工业精密机床是瑞典的，控制软件美国的。比如光源，目前全世界能够提供准分子激光光源的仅有两三家，美国Cymer公司和日本Gigaphoton公司，还有光学透镜、反射镜系统，当初ASML的光刻机落后计划10多年，就是因为光源和光学系统的问题迟迟没有解决。

在国内产业链上，上海微电子负责光刻机设计与总成，北京科益虹源（世界第三家高能准分子激光器）光源系统，国望光学物镜系统，长春国科精密曝光光学系统，华卓精科双工作台，浙江启尔机电浸没系统。

03光刻技术

其实光刻不仅仅是EUV一条路，还有DUV的多重曝光，理论上也可以做到7纳米，只是技术要求高，良率低，目前生产出来的芯片没有竞争力。另外纳米压印光刻 (NIL)、定向自组装 (DSA) 和等离子激光（sp）等技术也是潜在的EUV技术的竞争者。

业界看好的是NIL。该项技术是将微电子加工工艺融合于印刷技术中，理论上比光刻的分辨率更高，而且具有高效率、低成本（EUV的40%）、能耗小（EUV的10%）适合工业化生产等优势，被称为是微纳加工领域中第三代最有前景的光刻技术之一。这项技术，目前还不太适应全部的芯片制造领域，主要被应用于光学光子元件、以及存储芯片制造等。根据报道，日本铠侠、佳能，以及大日本印刷株式会社（DNP）已经研发了量产技术，并已应用在15纳米的闪存制造商，相关公司表示在2025年应用的5纳米芯片制造中。

中科院光电所微加光学实验室的SP光刻机是世界上第一台单次成像达到22nm的光刻机，可以用来制备10nm以下器件。该技术路线理论上可以不在受到传统衍射极限的限制。但目前还在实验室阶段，同时曝光效率低，还不适应大规模的芯片生产。欢迎关注公号: 招商行业观察

04主要玩家

荷兰ASML公司，世界领先的半导体设备制造商，唯一产品类型就是光刻机，在光刻设备市场具有不可撼动的霸主地位，在除了i-line光刻机之外领域均具有较强的主导地位，几乎垄断了整个光刻机市场，并且持续17年成为全球第一。是世界上唯一一家可以实现7nm高精度的光刻机制造厂商，已经研发出了可实现2nm及以下超高精度芯片的光刻机。ASML的EUV中根据承诺美国零件占55%以上，前三大股东都来自美国，所以ASML的EUV光刻机的实际控制方是美国而非荷兰。根据公司财报，现有196亿欧元的积压订单，包括1160万欧元的EUV，这涵盖了2022年全年和2023年初的EUV计划产量。

佳能，最早实现光刻设备小型化的公司，主要光刻机销售集中在i-line光刻机和KrF光刻机，目前主要面向面板光刻机领域。

尼康，半导体和面板光刻设备制造商，在光刻机领域除了EUV之外的类型都有涉及，销售主要是面板光刻。

上海微电子，国内的光刻机的希望，擅长后道封装光刻机，该类产品占据全球40%的市场。前道领域90nm光刻机已经研制成功，并供应给了积塔半导体、中芯绍兴、长江存储，同时正已经突破28纳米工艺，官方预计在2022年交付第1台。当然，这里“28nm光刻机”的说法不够准确，实际指的应该是可以被用于28nm芯片制造的光刻机，即193nm ArF浸润式DUV光刻机，使用该光刻机经过多次曝光可以支持7nm制程的芯片制造。它直接对标的是ASML现阶段最强DUV光刻机（2018年推出的TWINSCAN NXT:2000i）。

05几点说明

国内也可以造出光刻机，上海微电子的后道光刻机占国内80%，全球40%的市场份额。面板光刻机领域，尼康、佳能处于垄断地位，国内也在高速发展，不断渗透。造不出的是可以生产7纳米芯片的光刻机。

如果上海微电子能突破28纳米光刻机是非常大的事情。28纳米被认为是最具性价比的，已经可以完成大部分的芯片加工，如手机主板上射频、蓝牙、功放、以及各种驱动芯片，经过多重曝光后，可以生产14-7nm芯片。比如在EUV出现之前，台积电的第一代7nm芯片就是多重曝光制作的。

目前，EUV设备还在提升之中，主要是提高镜头和反射镜的分辨率，简单说就是把光线变得更清晰。国内目前谈突破EUV有些为时过早。

国内在光刻机上也有新的路径，中科院的SP光刻机就是一种，该技术路线理论上可以不受传统衍射极限的限制。但目前还在实验室阶段，同时曝光效率低，还不适应大规模的芯片生产。虽然前景还不够明朗，但不等于没可能。当年尼康和佳能选择了干法路线，ASML走了湿法。结果ASML湿法路走痛了，成功超越成为全球光刻机龙头。

湿法的核心技术主要来自台积电，美国在DUV领域不具备统治地位，因此中国还是可以买到DUV的。先进制程向5nm及以下进化，EUV是刚需。不只是中国厂商买不到，刚刚的消息（11月18日）韩国海力士想采用EUV光刻机提升无锡厂DRAM芯片生产效率，也被美国阻止。

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