角逐中国光刻机市场

2022-12-13 18:36

近日，根据国家知识产权局官网的消息，华为技术有限公司于今年11月公布了一项与光刻技术相关的专利，引起半导体产业一片沸腾。这项专利主要是用于光刻机技术改造升级，使光刻机的良品率变得更高，从而提高生产效率。但值得注意的是，这项专利早在2016年就已递交申请，可能实际对光刻机产业影响有限。尽管如此，华为光刻机专利的公布昭示着国内光刻机仍有一丝曙光。

实际上，自进入2022年以来国内光刻机频频传来好消息。

今年3月，北京国望光学光刻曝光系统研发及批量生产基地项目，获得了新进展，其中已有三家国产相关企业中标。也就是说，随着中标企业的公示，国产芯片制造前道工序的投影光刻机曝光光学系统产品，正式进入批量生产阶段。

5月，中国科学院上海光学精密机械研究所宣布已完成了多项技术突破：完成了国家重大专项核心光学元器件 N41 钕玻璃用包边玻璃研制工作、实现米级光栅大口径离轴反射曝光技术突破性进展以及大尺寸 DKDP 长籽晶快速生长技术新进展。

10月，上海微电子宣布已经实现14纳米先进工艺规模量产，并且攻克90纳米光刻机、5纳米刻蚀机、12英寸大硅片、国产CPU、5G芯片等。虽然这款光刻机制程只有90纳米，但经过三次曝光最高可以达到22纳米的水平，并且其主要用于电源管理芯片、LCD驱动芯片、WiFi芯片、射频芯片、各类数模混合电路等，已覆盖全世界范围内70％的主流芯片。

在强需求的大背景下，整个光刻机产业都在加快步伐，并初见成效。

国产攻坚“0－1”

在光刻机的产业链中，如今国内在双工作台、光学系统、物镜系统、光源系统方面均有企业相继研发成功。

在双工件台方面，华卓精科打破了ASML在光刻机工件台上的技术垄断，成为世界上第二家掌握双工件台核心技术的公司。

在光源方面，中国科益虹源公司自主研发设计生产的首台高能准分子激光器，以高质量和低成本的优势，填补中国在准分子激光技术领域的空白，其已完成了6kHZ、60w主流ArF光刻机光源制造。同时，科益虹源也是上海微电子待交付的28纳米光刻机的光源制造商。

在光学镜头方面，尽管与卡尔蔡司、尼康等公司还有非常大的差距，但奥普光学提供的镜头已经可以做到90纳米。

在光刻机整机生产（中游）方面，上海微电子是国内技术最领先的光刻设备厂商，其90纳米的光刻机已获得突破，正在攻关的28纳米 DUV光刻机仍待交付。与此同时，上海微电子还在进行14纳米光刻机的研制与调试。

光刻机制造的一些关键核心领域实现国产化，对掌握核心技术的重要性不言而喻。现下已有多家科研院所进入光刻机组装期。中国光刻机的制造力量在不断加强，与此同时外部也有一些力量在源源不断的注入。

外部支持

佳能欲给中国提供光刻机

今年10月，光刻机供应商佳能宣布，将在日本东部?心鞠匦陆ㄒ蛔?氲继迳璞赋В?勘杲?鼻安?芴岣咭槐叮?芡蹲识畛??00亿日元（约3．45亿美元），计划在2023年动工，2025年春季开始运营。

据悉，在2021年的全球光刻机市场，荷兰ASML独占了79．4％的市场份额，尼康与佳能分别占据10．4％和10．2％的市场份额。此刻的中国市场对于佳能来说则是重夺市场的好时机。

目前佳能在日本拥有两家半导体设备工厂，此次新建的光刻机设备工厂则是佳能近21年来首次扩建。另外，佳能还将考虑生产能够以低成本制造尖端精细电路的纳米压印技术（NIL）。

纳米压印技术通过接触式压印完成图形的转移，相当于光学曝光技术中的曝光和显影工艺过程，然后利用刻蚀传递工艺将结构转移到其他材料上，可以将耗电量压低至EUV技术的10％，并让设备投资降低至EUV设备的40％。重要的是这项技术，由佳能与大日本印刷、铠侠共同开发，并不需要依赖美国、欧洲等的产业链。

纳米压印技术微影设备现阶段支持15纳米制程，正力争进一步推进制程微缩，初期将导入生产DRAM、PC用CPU等，未来还可望应用在手机AP等极需高阶先进制程的逻辑IC生产。不过以最乐观进程预估，佳能可望交出能与ASML的EUV一较高下的晶圆厂量产设备也要到2025年。

尼康扩大布局

今年8月份日本尼康就宣布决定，未来将会加大在中国光刻机市场的投资和布局，与中国芯片企业加大合作，计划在2026年之前，把光刻机的出货规模提升3倍以上。

尼康此前的大部分客户都是英特尔等美企，营收比例高达80％以上，美光1β技术以及美国本土光刻技术的出现，给尼康的营收也带来了更多的不确定性。如今正打算把这份依赖降低到50％以下。此时中国市场就成了关键，在尼康眼中，或许中国市场才更有前景。

和ASML相比，尼康还处于较大的劣势，其核心能力集中在最低端的UV（i－line）光刻机领域以及次高端的DUV领域。不过，根据尼康透露，它所要布局的NSR－S635E ArF 浸入式光刻机与ASML的EUV光刻机不同，使用DUV光源就可以加工5～7纳米的芯片，每小时可以制造275片晶圆，并且不使用美国技术。

ASML争夺市场

2021年ASML总计向中国出售了57台光刻机，中国也成为ASML的第一大客户，中国给ASML贡献了290多亿美元收入，超过了韩国和中国台湾的大约250亿美元。未来中国相关的需求只会越来越大，而ASML也希望看见市场客户加大半导体发展力度，这样对采购ASML的光刻机就有了更多的需求。

前不久，ASML就宣布扩产EUV与DUV乃至于下世代EUV设备计划，其年产能要提高到90台EUV和600台DUV光刻机。近日，由上海建工四建集团承建的临港重装备产业区F16－01地块项目，就举行了鼎泰匠芯洁净室交付ASML光刻机搬入仪式。

业界对ASML向中国的出口一直都褒贬不一，或许这是它的诚意展现，或许是它的倾销动作，但是可以确定的是，ASML试图在这个空窗期加大出货，争夺市场，而中国是一片它难以放弃的沃土。

目前全球有能力制造先进光刻机的，只有ASML、日本的尼康和佳能这三家。同时，在对外出口上，这三家也处于绝对的垄断地位。如今三家企业都难以放弃中国光刻机的巨大市场。

结语

光刻机制造巨头ASML说过：“中国不太可能独立造出顶级光刻机，但永远别说永远。”

在光刻机研发的这条道路上，中国已经实现了从“0”到“1”的突破，目前要解决的问题，是在“1”后面加几个“0”的问题。

中国与国外成熟技术相比差距依旧很大，不论是从理论到实验室再到商用，还是从生产再到上下游适配再到商业适配都是需要时间、精力以及金钱去解决的难题。但光刻机的关键部件仍在努力向自主化一步步靠近，在全面达到之前，还需要给予国产技术多一些耐心与支持。

原文标题 : 角逐中国光刻机市场