中国光刻机和荷兰光刻机差距

中国的光刻技术和荷兰 ASML 的 EUV 光刻技术，关键点的区别在于采用紫外光源的不同和光源能量控制。

1、紫外光源的不同

中国光刻技术采用193nm深紫外光源，荷兰 ASML 的 EUV 采用13.5nm极紫外光源。光刻是制程芯片最关键技术，制程芯片过程几乎离不开光刻技术。但光刻技术的核心是光源，光源的波长决定了光刻技术的工艺能力。

我国光刻技术采用193nm波长的深紫外光 p 源，即将准分子深紫外光源的波长缩小到 ArF 的193nm。它可实现最高工艺节点65nm，如采用浸入式技术可将光源缩小至134nm。为提高分辨率采取 NA 相移掩模技术还可推进到28nm。

到了28nm以后，由于单次曝光的图形间距无法进一步提升，所以广泛使用多次曝光和刻蚀的方法来求得更致密的电子线路图形。

荷兰 ASML 的 EUV 光刻技术，采用是美国研发提供的13.5nm极紫外光源为工作波长的投影光刻技术。是用准分子激光照射在锡等靶材上激发出13.5nm光子作为光刻技术的光源。

极紫外光源是传统光刻技术向更短波长的合理延伸，被行业赋予了拯救摩尔定律的使命。

当今的 ASML 的 EUV 光刻技术，已能用

13.5nm极紫外光制程7nm甚至5nm以下芯片。而我国还是采用193nm深紫外源光刻技术，如上海微电子28nm工艺即是如此。虽然我们采用 DUV 光刻技术通过多重曝光和刻蚀方法提升制程工艺，但成本巨大、良率较低、难以商业化量产。所以光源的不同导致光刻技术的重大区别。

2、光源能量控制不同

在光刻技术的光源能量精准控制上，我国光刻技术与荷兰的 EUV 也有重大区别。光刻技术的光学系统极其复杂，要减小误差达到高精度要求，光源的计量和控制非常重要。它可通过透镜曝光的补偿参数决定光刻的分辨率和套刻精度。

光刻技术的分辨率代表能清晰投影最小图像的能力，和光源波长有着密切关系。在光源波长不变情况下， NA 数值孔径大小直接决定光刻技术的分辨率和工艺节点。我国在精密加工透镜技术上无法与 ASML 用的德国蔡司镜头相比，所以光刻技术分辨率难以大幅提高。

套刻精度是光刻技术非常重要的技术指标，是指前后两道工序、不同镜头之间彼此图形对准精度。如果对准偏差、图形就产生误差，产品良率就小。

所以需不断调整透镜曝光补偿参数和光源计量进行控制，达到满意的光刻效果。我国除缺少精密加工透镜的技术外，在光源控制、透镜曝光参数调整上也是缺乏相关技术的。

在芯片制造过程中，有这么一项步骤：利用紫外线去除晶圆表面的保护膜。用以完成这一个步骤的机器，我们称它为光刻机。

芯片制造，光刻机是核心设备。目前在光刻机领域，有四个档次，分别是超高端、高端、中端和低端，分别对应的节点是5/7nm工艺、7-28nm工艺、28-65nm工艺和65-90nm工艺。

如今，任何电子设备几乎都离不开芯片，而自从芯片工艺进入到7nm时代后，需要用到一台顶尖的EUV光刻机设备，才能制造7nm、5nm等先进制程工艺的芯片产品。目前，这种顶尖的EUV极紫外光刻机，只有荷兰光刻机巨头ASML（阿斯麦）才能制造。

如果没有光刻机，即使能设计出最为先进的芯片，也无法进行制造和封装等后续的操作。这也就是为什么华为海思研发的基于5nm工艺的麒麟9000芯片，在国际上都享有盛名，但没有高端EUV光刻机的支持，就算拿到世界第一，也无用武之地。

为什么最顶尖的光刻机是来自荷兰，而不是美国？

20世纪60-70年代，光刻机的早期发展阶段，美国是走在世界前面的。那时的光刻机原理很简单，就是把光通过带电路图的掩膜投影到涂有光敏胶的晶圆上，那时的晶圆也只有1英寸大小。

80年代左右，由于美国的扶持，一些装配产业向日本转移，日本也抓住了机遇，在半导体领域趁势崛起。90年代，日本的半导体产业成为了全球第一，出口额超过美国。

1984年，荷兰光刻机厂商ASML成立，此时的阿斯麦只是飞利浦和一家小公司ASM International以50:50的比例组成的合资公司，最初员工只有31人。在成立初期，ASML没钱没客户，甚至只能在简易木板房工作。

1997年，英特尔和美国能源部牵头组建EUV LLC前沿技术组织，集成了通讯巨头摩托罗拉、IBM、芯片巨头AMD，以及能源部下属三大国家实验室：劳伦斯-利弗莫尔国家实验室、桑迪亚国家实验室和劳伦斯伯克利实验室。

这些实验室是美国 科技 发展的幕后英雄，之前的研究成果覆盖物理、化学、制造业、半导体行业的各种前沿 科技 。

此时的美国政府将EUV技术视为推动本国半导体产业发展的核心技术，并不太希望外国企业参与其中，但是此时美国本土光刻机企业已是“扶不起的阿斗”。

最后，ASML同意在美国建立一所工厂和一个研发中心，以满足所有美国本土的产能需求，保证55%的零部件均从美国供应商处采购，并接受定期审查，才被纳入美国EUV LLC联盟。

这也就是为什么说“ASML一半是欧洲的，一半是美国的。”

ASML被允许加入EUV LLC之后便顺风顺水一飞冲天，而尼康和佳能却被排除在外，从而失去了未来的门票。

十多年来，ASML一直都占据着全球第一的位置，而ASML的总裁也曾表示，即使他们将EUV光刻机制造的图纸公开，也没有一家公司可以顺利制造出来。

EUV光刻机，这台比原子弹还难造的机器，单台售价超过1.2亿美元，虽然价格高昂，却依旧供不应求，甚至有些国家就算出价再高也买不到。

一台顶级的EUV光刻机重达180吨，包含大约10万个零部件，全球供应商超过5000家，需要40个集装箱运输。即使你购买到了ASML的EUV光刻机，如果没有他们的帮助，你也无法正常安装使用，整个光刻机设备的安装调试就需要一年时间。

虽然ASML是一家荷兰公司，但它的背后却有着欧盟及美国的力量，很多关键技术都是由美国及欧盟国家提供的。一台顶尖EUV光刻机的零部件中，美国光源占27%、荷兰腔体和英国真空占32%、日本材料占27%、德国光学系统占14%，它是全世界顶尖技术的结晶。

目前中国的光刻机领域还处于初步发展阶段，上海微电子已经能够实现90nm光刻机量产。但是90nm之后，还有65nm、45nm、32nm、22nm、14nm、10nm、7nm、5nm，这些节点技术一步一个坎，有些坎几年都未必能更新出一代。万里长征才开始第一步。

文 深挖DIG

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