AMSL的光刻機如何能賣上億美元？

　　近日荷蘭大廠ASML公布2018年Q3季度財報，季度營收為27.8億歐元，凈利潤為6.8億歐元，全季度出貨5臺EUV，同時ASML預計今年將出貨18臺EUV，明年獎把產(chǎn)量提升至30臺。平均每臺價值上億美元的EUV光刻機，為何受到廠商如此的追捧，同時讓AMSL的訂單已排到19年以后?

　　要了解光刻機為何為何受到如此的熱捧，首先簡單了解一下什么是光刻機。光刻機的工作方式通常是在硅片表面勻膠，然后將掩模版上的圖形轉(zhuǎn)移光刻膠上的過程將器件或電路結(jié)構(gòu)臨時“復制”到硅片上的過程，而這種方式正是芯片制造的核心流程之一。光刻機有幾種分類，有專門用于芯片生產(chǎn)的，有用于封裝的，有用于LED制造領(lǐng)域的投影光刻機。本次主要講的便是芯片制造用的光刻機，而在這個領(lǐng)域中，ASML無疑是絕對的龍頭，占據(jù)光刻機市場80%的份額。

　　為何要生產(chǎn)EUV光刻機，這是由于如今全球每年都會生產(chǎn)數(shù)十上百億的芯片，這些芯片運用于手機、電腦、IoT設(shè)備，未來還將更加廣泛的運用在更多領(lǐng)域，而這些芯片的制作原理都是曝光顯影制造生產(chǎn)，這與照片沖洗類似，因此想要制造芯片需要有能夠投射電路團的微影機臺。過去幾十年中，最先進的微影機臺所采用的波長都是193nm，但是如今Intel、臺積電所生產(chǎn)的芯片已經(jīng)小于10nm，這就相當于用一支鉛筆來刻微雕，當字體已經(jīng)遠小于筆尖大小時，再優(yōu)秀的雕刻技術(shù)也無法彌補物理上的差距，因此只能尋找更短的波長，來進行更細微的操作。

　　接替目前193nm深紫外光的技術(shù)來源要追溯到冷戰(zhàn)時期美蘇兩國的“星戰(zhàn)計劃”，波長僅有13nm，足夠滿足當前技術(shù)的需求，這種波段也被稱之為EUV(極紫外光)，而當初該技術(shù)的主要推動者為Intel，本來計劃2005年便要上市，但由于量產(chǎn)困難，因此一直拖延。這個技術(shù)有多難，由于EUV的能量極高且破壞力極強，對于操作的要求也非常苛刻，同時EUV會受到空氣的干擾，因此需要在真空環(huán)境中作業(yè)，并且需要保證機械動作的誤差需要以皮秒(兆分之一秒)計。而其中最關(guān)鍵的零件則是反射鏡面，EUV的反射鏡面要求極高，而這種東西居然被德國蔡司生產(chǎn)出來了，其瑕疵僅以pm(nm的千分之一)計。

　　這是一個什么概念，ASML CEO Peter Wennink在接受媒體采訪時表示：“若把反射鏡放大到整個德國，需要保證最高的凸起處不超過一公分?！眹揽恋闹圃煲笠矊е铝薊UV光刻機的成本高昂，并非一般的廠商可以承受。

　　如今在光刻機領(lǐng)域中，除了ASML之外，佳能及尼康等光學廠商也有所涉及，但在高端產(chǎn)品上，完全無法與AMSL的機器競爭，更別說在EUV領(lǐng)域，目前該領(lǐng)域處于ASML一家獨大的狀態(tài)。ASML的 EUV NXE 3350B單價超過1億美元，ArF Immersion售價大約在7000萬美元左右，而尼康的光刻機單價只在ASML的三分之一，即使如此便宜的價格，在銷量上也完敗于ASML。畢竟能夠買如此昂貴價格的單品，廠商自然也不介意購買更好且效果更佳的產(chǎn)品。

　　當前全球頂級芯片量產(chǎn)制程已經(jīng)下探到了7nm，正開始進行5nm的探索，而隨著EUV的逐步普及，10nm以下制程將很快成為主流。而想要制作10nm以下的芯片，只有使用EUV技術(shù)才能夠做到。因此，ASML在市場上根本沒有對手，其所擁有的技術(shù)已經(jīng)間接的形成了壟斷，這才導致AMSL光刻機售價如此高昂。目前國內(nèi)的中芯國際已經(jīng)向AMSL訂購了一臺EUV光刻機，售價高達1.2億美元，雖然價格昂貴，但可以迅速彌補中國科技企業(yè)在高精度芯片制作商的缺失。

　　除了購買之外，國內(nèi)是否也有相應的光刻機生產(chǎn)呢?答案是肯定的。2016年，清華大學聯(lián)合華中科技大學、上海微電子裝備有限公司和成都工具所3家單位，完成了光刻機雙工件臺系統(tǒng)樣機的驗收，預示著我國成為世界上少數(shù)可以研制光刻機雙工件臺這一超精密機械與測控技術(shù)領(lǐng)域最尖端系統(tǒng)的國家。

　　此外，上海微電子于今年5月份已經(jīng)完成了第100臺國產(chǎn)高端光刻機的交付，目前上海微電子制造的產(chǎn)品包含90nm、130nm和280nm等不同分辨率節(jié)點要求的ArF、KrF及i-line步進掃描投影光刻機。

　　而在2017年6月，中國科學院長春光學精密機械與物理研究所開展的“極紫外光刻關(guān)鍵技術(shù)研究”項目被成功驗收，該項目突破了制約我國極紫外光刻發(fā)展的超高精度非球面加工與檢測、極紫外多層膜、投影物鏡系統(tǒng)集成測試等核心單元技術(shù)，成功研制了波像差優(yōu)于0.75 nm RMS 的兩鏡EUV 光刻物鏡系統(tǒng)，構(gòu)建了EUV 光刻曝光裝置，國內(nèi)首次獲得EUV 投影光刻32 nm 線寬的光刻膠曝光圖形。此項目的驗收，標志著我國EUV光學成像技術(shù)的跨越，顯示出我國在EUV領(lǐng)域中的核心技術(shù)水平的顯著提升，同時也為我國在光刻領(lǐng)域中培養(yǎng)了一個優(yōu)秀的團隊。

　　即便如此，但從上述中也能看出，雖然我國已經(jīng)在光刻機領(lǐng)域中積極追趕，但與國外的差距依然巨大，尤其是與該領(lǐng)域龍頭AMSL有著幾代的技術(shù)差距。但好在目前已經(jīng)擁有了初步技術(shù)，有了開端，后續(xù)便只剩下技術(shù)的積累。而今，在晶圓加工設(shè)備中，光刻機所占的投資比高達30%，同時一臺AMSL的EUV光刻機售價上億美元，當我國企業(yè)有足夠能力參與到與國際巨頭競爭之時，即是芯片技術(shù)迎頭趕上的那一天。