摘要：在芯片热潮中，光刻机作为我国半导体的短板，一直是业界人士乃至大众关注的焦点。2020年8月25日，大族激光发布了今年上半年的业绩喜报。中报表示，在今年疫情下，公司收入利润仍做到了稳健增长外，其中最引人注目的地方是，光刻机已接到了少量订单，真...
在芯片热潮中，光刻机作为我国半导体的短板，一直是业界人士乃至大众关注的焦点。
2020年8月25日，大族激光发布了今年上半年的业绩喜报。中报表示，在今年疫情下，公司收入利润仍做到了稳健增长外，其中最引人注目的地方是，光刻机已接到了少量订单，真正实现小批量销售。
惊了，难道大族激光把光刻机研发出来还量产了？
在深入了解后发现，其实大族激光研制的光刻机分辨率仅介于3-5μm之间（1μm=1000nm），这种光刻机主要应用于分立器件、LED方面。
也即是大族激光尽管涉足光刻机产业，但实际上这种光刻机属于非常低端的那种光刻机设备，并不是制造芯片的光刻机。
毕竟，在这几十年以来，我国举国之力研制的芯片光刻机目前也就勉强使得工艺达到28nm的水平。作为一家民营企业，大族激光如果真的能把芯片光刻机研制出来，那将是一件非常神奇的事情。
光刻机对厂商来说，为什么如此重要？
由于光刻机使用光刻工艺定义了半导体器件的尺寸，因此光刻机对芯片制造的作用非常重要。如果没有光刻机，那么就不能制造出高水平性能的芯片。
制造一台光刻机究竟有多难？
制造光刻机不但需要耗费巨额的资金，而且要具备极高的技术要求。
光刻机在制造设备投资额中的单项占比就高达23%。此外，光刻机制造过程涉及集合了数学、光学、流体力学、高分子物理与化学、表面物理与化学、精密仪器、机械、自动化、软件、图像识别领域等多项顶尖技术。
举个例子，ASML生产出来的一台光刻机就包含了10万个零部件，这些零部件需要用到40个标准集装箱才能装下。在零部件的供应方面大致涉及到上游5000多家厂商，比如：德国的蔡司镜头、美国的控制软件和光源、日本的特殊复合材料等等。
可以说，一台光刻机凝聚了整个人类科技文明的智慧结晶。如果要说谁是半导体工业皇冠上的那一颗明珠，那么唯有光刻机才配得上这个称号。
光刻机经历了多少代？
从光刻机诞生至今，一共经历了5代产品的革新。
目前光刻机主要分为UV光刻机、EUV光刻机以及DUV光刻机。
最早的光刻机是UV光刻机，使用的光源是汞灯产生的紫外光源，后来采用g-line、i-line光源。
DUV光刻机有两种，一种是干式DUV光刻机，另一种是浸入式DUV光刻机。
干式DUV光刻机是业内早期较低端的光刻机，最高可达65nm制程节点。在浸入式光刻机未推出之前，干式光DUV刻机是市场主推产品。由于无法突破193nm波长，之后被浸入式DUV光刻机所取代。
目前浸入式DUV光刻机是使用最广泛的光刻机，采用ArF光源，光源波长突破193nm，缩短为134nm，NA值为1.35，最高可实现7nm制程节点。
EUV是最高端的光刻机，其研发周期长达十余年。
EUV光刻机采用的是EUV光源，使用的光波波长只有13.5nm，NA（数值孔径）为0.33。
由于EUV光刻机的优势在于不需要经过多重曝光，仅一次就能曝出想要的精细图形，而且没有超纯水和晶圆接触，因此在产品生产周期、光学邻近效应矫正的复杂程度、工艺控制、良率等方面都有明显优势。
格芯首席技术官Gary Patton曾说：“如果在5nm的时候没有使用EUV光刻机，那么光刻的步骤将会超过100步”。
谁垄断了光刻机市场？
全球光刻机市场三分天下，ASML独占鳌头。ASML、尼康、佳能三者光刻机行业集中度高达99%。
ASML是全球光刻机行业绝对龙头，2019年光刻机出货量达到229台，市占率超过60%。ASML不但做到在浸入式DUV光刻机市场占据了最大的份额，而且还垄断了顶级的EUV光刻机市场。目前最先进的14-7nm、5nm的光刻机也就只有ASML能生产。
尼康光刻机领域曾经的世界第一，后被ASML所超越。目前浸入式光刻机也是在ASML之后才推出。
尼康生产的光刻机集中在中高端区域，2019年光刻机出货量为46台，市占率为13%。
佳能光刻机则集中在低端区域，2019年光刻机出货量84台，市占率为23%。由于制造高端光刻机的投入成本实在过于巨大，现在佳能已逐渐减少在半导体光刻机领域的投资，转向面板光刻机领域。
国产光刻机领域中，上海微电子一枝独秀。但目前只能达到90nm制程，且主要用于IC的后道封装和面板领域。
不过，就在今年6月初，上海微电子宣布将在2021-2022年交付第一台28nm工艺的国产浸入式DUV光刻机。国产光刻机有望从此前的90nm工艺一举突破到28nm工艺。
一台光刻机有多贵？
由于制造技术极其复杂，加上市场高度垄断，因此光刻机尤其高端光刻机非常昂贵。据市场数据显示，目前业内最先进的第五代EUV光刻机，单台价值为1.2亿美元。
对于我国而言，高端光刻机却有价无市。由于《瓦森纳协议》的存在，我国不能短时间买到最新甚至最近几代的光刻机，甚至需要相隔5年才有可能买到二手设备。因为资本为了挣钱，会每过几年更新《瓦森纳协议》的禁售列表，比如2010年90nm以下的光刻机都是不允许销售的，但到2015年就改成65nm以下了。但是，5年时间对于半导体产业而言，已经可以得到数次迭代了。
光刻机实现国产替代很重要
在02专项光刻机项目二期中，设定的时间为2020年12月验收193nmArF浸没式DUV光刻机，如果对标ASML浸没式DUV光刻机产业链分布，各子系统拆分如下：
上海微电子负责光刻机设计和总体集成。北京科益虹源提供光源系统。北京国望光学提供物镜系统。国科精密提供曝光光学系统。华卓精科提供双工作台。浙江启尔机电提供浸没系统。
芯片对于推动一个国家的发展有着重要意义，若是我国一直在芯片领域落后于人，今后的发展必然会受到影响，其中光刻机便是决定胜负的一环。目前我国光刻机研发道路，路漫漫其修远兮。如何走出困境，这需要做出极大的努力，同时也需要很长一段时间才行。
（文章来源于：解析投资）
