角逐中國光刻機市場

來源：半導體行業(yè)縱橫

近日，根據國家知識產權局官網的消息，華為技術有限公司于今年11月公布了一項與光刻技術相關的專利，引起半導體產業(yè)一片沸騰。這項專利主要是用于光刻機技術改造升級，使光刻機的良品率變得更高，從而提高生產效率。但值得注意的是，這項專利早在2016年就已遞交申請，可能實際對光刻機產業(yè)影響有限。盡管如此，華為光刻機專利的公布昭示著國內光刻機仍有一絲曙光。

實際上，自進入2022年以來國內光刻機頻頻傳來好消息。

今年3月，北京國望光學光刻曝光系統(tǒng)研發(fā)及批量生產基地項目，獲得了新進展，其中已有三家國產相關企業(yè)中標。也就是說，隨著中標企業(yè)的公示，國產芯片制造前道工序的投影光刻機曝光光學系統(tǒng)產品，正式進入批量生產階段。

5月，中國科學院上海光學精密機械研究所宣布已完成了多項技術突破：完成了國家重大專項核心光學元器件 N41 釹玻璃用包邊玻璃研制工作、實現米級光柵大口徑離軸反射曝光技術突破性進展以及大尺寸 DKDP 長籽晶快速生長技術新進展。

9月，據“上海發(fā)布”消息，14納米先進工藝規(guī)模量產，并且攻克90納米光刻機、5納米刻蝕機、12英寸大硅片、國產CPU、5G芯片等。雖然這款光刻機制程只有90納米，但經過三次曝光最高可以達到22納米的水平，并且其主要用于電源管理芯片、LCD驅動芯片、WiFi芯片、射頻芯片、各類數模混合電路等，已覆蓋全世界范圍內70%的主流芯片。

在強需求的大背景下，整個光刻機產業(yè)都在加快步伐，并初見成效。

國產攻堅“0-1”

在光刻機的產業(yè)鏈中，如今國內在雙工作臺、光學系統(tǒng)、物鏡系統(tǒng)、光源系統(tǒng)方面均有企業(yè)相繼研發(fā)成功。

在雙工件臺方面，華卓精科打破了ASML在光刻機工件臺上的技術壟斷，成為世界上第二家掌握雙工件臺核心技術的公司。

在光源方面，中國科益虹源公司自主研發(fā)設計生產的首臺高能準分子激光器，以高質量和低成本的優(yōu)勢，填補中國在準分子激光技術領域的空白，其已完成了6kHZ、60w主流ArF光刻機光源制造。同時，科益虹源也是上海微電子待交付的28納米光刻機的光源制造商。

在光學鏡頭方面，盡管與卡爾蔡司、尼康等公司還有非常大的差距，但奧普光學提供的鏡頭已經可以做到90納米。

在光刻機整機生產（中游）方面，上海微電子是國內技術最領先的光刻設備廠商，其90納米的光刻機已獲得突破，正在攻關的28納米 DUV光刻機仍待交付。與此同時，上海微電子還在進行14納米光刻機的研制與調試。

光刻機制造的一些關鍵核心領域實現國產化，對掌握核心技術的重要性不言而喻。現下已有多家科研院所進入光刻機組裝期。中國光刻機的制造力量在不斷加強，與此同時外部也有一些力量在源源不斷的注入。

外部支持

佳能欲給中國提供光刻機

今年10月，光刻機供應商佳能宣布，將在日本東部栃木縣新建一座半導體設備廠，目標將當前產能提高一倍，總投資額超過500億日元（約3.45億美元），計劃在2023年動工，2025年春季開始運營。

據悉，在2021年的全球光刻機市場，荷蘭ASML獨占了79.4%的市場份額，尼康與佳能分別占據10.4%和10.2%的市場份額。此刻的中國市場對于佳能來說則是重奪市場的好時機。

目前佳能在日本擁有兩家半導體設備工廠，此次新建的光刻機設備工廠則是佳能近21年來首次擴建。另外，佳能還將考慮生產能夠以低成本制造尖端精細電路的納米壓印技術（NIL）。

納米壓印技術通過接觸式壓印完成圖形的轉移，相當于光學曝光技術中的曝光和顯影工藝過程，然后利用刻蝕傳遞工藝將結構轉移到其他材料上，可以將耗電量壓低至EUV技術的10%，并讓設備投資降低至EUV設備的40% 。重要的是這項技術，由佳能與大日本印刷、鎧俠共同開發(fā)，并不需要依賴美國、歐洲等的產業(yè)鏈。

納米壓印技術微影設備現階段支持15納米制程，正力爭進一步推進制程微縮，初期將導入生產DRAM、PC用CPU等，未來還可望應用在手機AP等極需高階先進制程的邏輯IC生產。不過以最樂觀進程預估，佳能可望交出能與ASML的EUV一較高下的晶圓廠量產設備也要到2025年。

尼康擴大布局

今年8月份日本尼康就宣布決定，未來將會加大在中國光刻機市場的投資和布局，與中國芯片企業(yè)加大合作，計劃在2026年之前，把光刻機的出貨規(guī)模提升3倍以上。

尼康此前的大部分客戶都是英特爾等美企，營收比例高達80%以上，美光1β技術以及美國本土光刻技術的出現，給尼康的營收也帶來了更多的不確定性。如今正打算把這份依賴降低到50%以下。此時中國市場就成了關鍵，在尼康眼中，或許中國市場才更有前景。

和ASML相比，尼康還處于較大的劣勢，其核心能力集中在最低端的UV（i-line）光刻機領域以及次高端的DUV領域。不過，根據尼康透露，它所要布局的NSR-S635E ArF 浸入式光刻機與ASML的EUV光刻機不同，使用DUV光源就可以加工5～7納米的芯片，每小時可以制造275片晶圓，并且不使用美國技術。

ASML爭奪市場

2021年ASML總計向中國出售了57臺光刻機，中國也成為ASML的第一大客戶，中國給ASML貢獻了290多億美元收入，超過了韓國和中國臺灣的大約250億美元。未來中國相關的需求只會越來越大，而ASML也希望看見市場客戶加大半導體發(fā)展力度，這樣對采購ASML的光刻機就有了更多的需求。

前不久，ASML就宣布擴產EUV與DUV乃至于下世代EUV設備計劃，其年產能要提高到90臺EUV和600臺DUV光刻機。近日，由上海建工四建集團承建的臨港重裝備產業(yè)區(qū)F16-01地塊項目，就舉行了鼎泰匠芯潔凈室交付ASML光刻機搬入儀式。

業(yè)界對ASML向中國的出口一直都褒貶不一，或許這是它的誠意展現，或許是它的傾銷動作，但是可以確定的是，ASML試圖在這個空窗期加大出貨，爭奪市場，而中國是一片它難以放棄的沃土。

目前全球有能力制造先進光刻機的，只有ASML、日本的尼康和佳能這三家。同時，在對外出口上，這三家也處于絕對的壟斷地位。如今三家企業(yè)都難以放棄中國光刻機的巨大市場。

結語

光刻機制造巨頭ASML說過：“中國不太可能獨立造出頂級光刻機，但永遠別說永遠?！?/span>

在光刻機研發(fā)的這條道路上，中國已經實現了從“0”到“1”的突破，目前要解決的問題，是在“1”后面加幾個“0”的問題。

中國與國外成熟技術相比差距依舊很大，不論是從理論到實驗室再到商用，還是從生產再到上下游適配再到商業(yè)適配都是需要時間、精力以及金錢去解決的難題。但光刻機的關鍵部件仍在努力向自主化一步步靠近，在全面達到之前，還需要給予國產技術多一些耐心與支持。