绕过EUV光刻机？国产企业纷纷投身于光刻机领域，DUV光刻机突破指日可待

极紫外线光刻机是芯片生产工具，是生产大规模集成电路的核心设备，对芯片工艺有着决定性的影响。小于5纳米的芯片晶圆，只能用EUV光刻机生产。2018年4月，中芯国际向阿斯麦下单了一台EUV(极紫外线)光刻机，于2019年初交货。阿斯麦公司掌握了90%以上的高端光刻机市场份额。最新的两代高端光刻机领域，即浸入式(Immersion)和极紫外线式(EUV)光刻机，全部由阿斯麦掌握核心技术。

光刻机在芯片制造中的重要性不言而喻，而在遭到断供威胁之后，俄也再次做出决定——2022年3月31日多家科技媒体爆料，莫斯科电子科技研究院(The Moscow Institute of Electronic Technology)已经开始着手研究新型光刻机来应对ASML的断供威胁。

EUV光刻机是如今先进制程芯片制造中必不可少的设备之一，但是大家是否想过为什么EUV光刻机必不可少?这就牵扯到EUV LLC联盟，为了制定下一代光刻机标准，由美国能源部牵头联合了IBM、英特尔、AMD、摩托罗拉等科技企业以及劳伦斯利弗莫尔、桑迪亚和劳伦斯伯克利三大实验室，最终得以在极紫外光技术取得突破，而ASML则成为EUV光刻机的具体制造者。所以虽然看起来EUV光刻机是ASML的产品，但是其背后则是众多西方科技企业的背影。那么为什么EUV光刻机得以成为最终标准?一方面是当时光刻机霸主尼康和佳能被排除在这个计划之外成为牺牲品，另一方面则是当时全球化处于蜜月期，没有人能够想到后来竟然会发生断供的可能。

因此在研究新型光刻机时，俄方选择了不同于EUV(极紫外线)的X射线作为光源。极紫外光EUV的波长为13.5nm，可以用于制造7nm及以下的先进工艺;X射线的波长介于0.01nm到10nm之间，理论分辨率比EUV光源要高不少，因此也可以用于先进制程光刻机。同时X射线光刻机的另一个优点是不需要光掩膜版而是直写光刻，无论是从成本还是性能方面考虑都是一个切实可行的方案。

作为曾经全球第一大国，俄在技术方面上也有不少的积累，特别是在X射线以及等离子方面都有不错的积累。如今跳出EUV框架选择X射线作为光刻机的突破路线确实是一个切实可行的选择。同时由于更短的波长使得X射线在1nm及更先进的制程中也存在反超EUV光刻机的可能。

但是从反方向来说，选择X射线光刻机路线也面临着非常大的难度，首先就是产业链问题。EUV光刻机为何始终难以撼动?高达10万个零件背后所牵扯到的是包括光源系统、光学镜头系统、双工件台系统等等全球多家顶级科技企业的结晶。如今的EUV光刻机已经形成了一整套完备的产业链，不同企业负责不同分工来完成这台精密的仪器。X射线光刻机确实可以完成理论方面的研究，但是由于缺乏产业链的支持，导致这种类型的光刻机难以实现量产，或者量产成本过高。随之而来的就是商业化应用难以推广，最终导致失败。

光刻机是半导体制造中的核心设备之一，EUV光刻机全球也只有ASML公司能够研发、生产，但它的技术限制也很多，俄罗斯计划开发全新的EUV光刻机，使用的是X射线技术，不需要光掩模就能生产芯片。

光刻机的架构及技术很复杂， 不过决定光刻机分辨率的主要因素就是三点，分别是常数K、光源波长及物镜的数值孔径，波长越短，分辨率就越高，现在的EUV光刻机使用的是极紫外光EUV，波长13.5nm，可以用于制造7nm及以下的先进工艺工艺。

俄罗斯莫斯科电子技术学院 (MIET)现在就接下了贸工部的6.7亿卢布资金(约合5100万元人民币)，也要开发制造芯片的光刻机， 而且号称要达到EUV级别，但技术原理完全不同，他们研发的是基于同步加速器和/或等离子体源”的无掩模X射线光刻机。

X射线光刻机使用的是X射线，波长介于0.01nm到10nm之间，比EUV极紫外光还要短，因此光刻分辨率要高很多。

尽管关于ASML的消息很多，这家全球光刻机巨头在年初公布了2021年财报，很亮眼，这让我们看到作为EUV光刻机独家供应商的巨大利润。

不过很快，关于ASML指责中国企业东方晶源侵权一事就迅速成为热点，目前的进展，还是停留在东方晶源的回复上，其表示报道与事实不符，东方晶源有自主的知识产权。

然而近日，关于ASML的一些新消息出来了，确切的说，是关于EUV光刻机的重要事项。

据悉，ASML在近日正式宣布了EUV光刻机的发展路线图，其EUV光刻机的下一个重大技术变革，将会是高数值孔径系统。

所谓的高数值孔径系统，简单来说就是光刻机的光学镜头部分，而增大镜头的数值孔径，可以确保光刻机制造更先进的芯片。

或许这样的信息对大家来说没有什么其他感觉，但其实很不寻常，其实该消息的出现，就意味着ASML又回到了30年前的状态。

这是怎么回事呢?让我们慢慢为您道来。

ASML成立时并非是从零开始，其最初是一家合资公司，母公司则是飞利浦和ASM，ASM在当时就是一家半导体设备制造商，而飞利浦当时也有自己的光刻机研发部门。

不过在当时的市场上，飞利浦的光刻机很不入流，或者说，飞利浦根本没有市场存在感，其市场地位倒数第一。

因此光刻机的业务，实际上已经被飞利浦边缘化，因此ASML的成立，被当时的人们认为，是飞利浦为了甩掉光刻机业务。

为什么这么说呢?在ASML成立之前，飞利浦已经在研发PAS2000型光刻机，但是遇到了问题，没有合适的镜头。

尽管飞利浦也有自己的光学部门，但是该部门甚至连为显微镜生产镜头的能力都没有。

在芯片制造领域，由超过10万个零件组成的EUV光刻机毫无疑问是最重要的一环。特别是在7nm以下的先进制程领域，没有EUV光刻机也就意味着寸步难行。

仅仅凭借光刻机这单一领域，光刻机制造厂商ASML市值就超过3000亿美元。要知道诞生于1891年的飞利浦市值不过288亿美元，诞生于1876年的爱立信不过413亿美元。而诞生于1984年的ASML仅仅经历了38个年头就一举超过诸多百年科技巨头，成为欧洲市值最高的科技企业。

ASML取得巨大成功的背后也意味着另一巨大的变化：科技正在颠覆旧有秩序，颠覆性的新技术将产生巨大冲击。在如今元宇宙、新能源汽车、人工智能等诸多领域纷纷崛起的现在，芯片的重要性正日益凸显，随之而来的则是EUV光刻机的地位同样水涨船高。

从2015年第一台EUV光刻机问世以来，ASML的产量逐年增加：2015年1台，2016年4台，2017年11台，2018年18台，2019年26台，2020年31台，2021年41台。EUV光刻机累计数量已经达到132台，但遗憾的是其中没有一台是属于我们的。

其实中芯国际早在2018年就花费1.2亿美元向ASML订购了一台型号为NXE：3400C 的EUV光刻机，但是直到四年后的今天这一台光刻机依然没有到货。而近日ASML现任CEO温彼得(Peter Wennink)再次公开表示：并没有向中国出售EUV光刻机的打算。

至此所有的幻想都该清醒了。此前ASML选择将DUV光刻机降价销售并赢得了中芯国际78亿人民币的订单;同时ASML还公开表态到2025年EUV光刻机占比将超过60%。两个消息传来之后很多人以为这是在为EUV光刻机销售铺路，但没想到真实情况却和所有人期待的结果大相径庭。

DUV光刻机为什么降价销售，主要原因有两个。一方面是除了ASML之外，在全球范围内尼康和佳能这两家日本厂商同样在生产DUV光刻机。作为前一代的产品，主要用于14nm及以上的制程，因此竞争比较激烈，选择降价销售能够有效打击竞争对手，延缓其对于EUV光刻机的追赶。

另一方面DUV光刻机随着时间的推移，大量专利逐渐过了保护期，国内也有不少厂商纷纷踏足DUV光刻机领域。例如上海微电子就曾经在2020年交付过两台可用于90nm芯片制造的SSA600系列光刻机。

同时上海微电子还联合了北京科益虹源(光源系统)，北京国望光学(物镜系统)，国科精密(曝光光学系统)，华卓精科(双工作台)，启尔机电(浸没系统)一同攻关可用于28nm芯片制造的ArF浸润式DUV光刻机。

随着国产企业纷纷投身于光刻机领域，DUV光刻机取得突破指日可待。