光刻是大规模集成电路芯片制备的核心工艺环节，其中，EUV光刻机是服务于7nm 以下制程芯片的设备。生产EUV光刻机的技术壁垒极高，除了光刻机结构的整体设计外，其零部件工艺也是目前光学以及精密机械领域的极限水平。目前EUV光刻的产业化是一个全球顶端供应链的结构，德国的光学镜头、英国的真空设备、美国的激光光源、日本的光刻胶等国际尖端技术，组成了整个EUV光刻机制造的产业链条。

目前全球仅有荷兰ASML公司具有EUV光刻机的生产能力，主要是因为荷兰在欧洲所处的贸易环境，以及欧盟国家具有的相关产业优势，再加上该公司自身出色的设计能力，使其垄断了EUV光刻机的国际市场。

制造先进光刻机，比造原子弹还要难？

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。


日企突破5nm芯片制造设备，或将解决中企“EUV光刻机”供应问题

在不断升级的芯片规则下，中企在半导体领域举步维艰，每一项技术都要实现自主化，否则随时都有被断供的可能性，无法很好的联动国际供应链，导致无法突破先进工艺制造瓶颈。

而真正“卡住”国内企业的是光刻技术，目前就连DUV光刻机都要高度依赖于ASML，而最先进的EUV光刻机更是被限制进口，这也出现了两极分化的状态，在芯片设计上已经突破了5nm水准，但在制程工艺上仅为14nm。

ASML被老美施压断供DUV光刻机，但却以强硬的拒绝了，显然已经嗅到了“危险信号”，日企佳能开建全新的光刻机产能，宣称已经突破了5nm芯片的制造技术，中企的“EUV光刻机”供应问题能解决了？

在相关限制启动的三年时间里，中国半导体产业迎来了飞速发展，全产业链的配套技术，都有相应的企业在研发，只要国产的光刻机能够到位，就能够实现14nm以上的产能自主化，在见到这样的情境之后，老美也彻底开始着急了。

对于现阶段的处境而言，想要期待老美放开EUV光刻机的限制，可以说基本上不可能，因此摆在我们面前的只有两条路，要么自研自产高端的光刻机，要么就得寻找不含美技术的厂商。

目前国内仅能实现90nm光刻机的量产，如果按照ASML的老路走的话，没有国际供应链的支持，想要突破到满足7nm以下芯片制造的光刻设备，就算能够实现也需要很长的时间，相对而言第二种就比较容易实现，而日企佳能就给我们带来了好消息。

日本的半导体产业也曾盛极一时，当时的美企和日企根本就不在同一个层次上，但也正因为如此遭到了老美的打压，虽然如今自主化产能仅维持在30nm左右，但良好的技术底蕴还在，佳能、尼康更是被称之为“光刻机鼻祖”，这几个字眼就足以说明一切了。

就在近日外媒传出了消息，日企佳能的光刻机新工厂已经开建，正式投产之后将会诞生低成本的先进芯片制造设备，很有可能就是2021款的纳米压印光刻机的升级版，能够突破到14nm线宽的分辨率，足以满足纳米芯片的生产需求。

而目前ASML的EUV光刻机，也差不多就这样的水平，要生产5nm以下的芯片，就需要依靠新一代的NA EUV光刻机，才能达成更好的效果，因此这次佳能的突破，相当于已经打破了ASML对于EUV光刻机的垄断。

目前在成熟工艺上，国内基本能够实现自给自足了，但在先进工艺上，依然要依赖于美企的进口，如果佳能的新型的光刻机能够出口，这方面的顾虑也就迎刃而解了，那究竟日企的先进设备，能够正常的出货到中国市场呢？


EUV技术未来的市场前景和技术发展趋势

EUV光刻机并不是应用消费产品，作为高端制造设备，其实际的市场并不会很大。ASML预计今年EUV设备出货量有望达到50台，虽然绝对数量有限，但是因为附加值高，最终的产值会非常可观。随着芯片在各领域的大量使用，芯片制造也成为一个重要的增长点，因此目前ASML的产能还不能满足市场需求。

EUV光刻机投入使用后，又大量催生了EUV曝光设备的需求。就目前的订单数据显示，2025年之前的EUV光刻机需求将逐年创下新纪录。随着芯片制程工艺的提升，台积电和三星已采购大量EUV光刻机，存储芯片制造商SK海力士也已开始采用EUV光刻机，未来5年也将大幅增加采购量，美光科技也计划在2024年开始使用EUV设备。相关芯片生厂商将会进一步推动高端芯片的下游市场活力，进而使得EUV技术的市场前景看好。

关于EUV光刻机未来的发展方向，当前ASML正在探寻NA从0.33向0.55推进，预计2025年后能够进入量产，对 1.5nm及1nm逻辑制程工艺提供支撑，并有望在目前最先进的DRAM制程中得到应用。对于0.55 NA的光刻机而言，仅仅是光刻机系统的更新是不够的。作为一个高协调性的复杂光学设备，光刻机中的任何一个部件变动都需要进行整体性的设计改良，因此为了配合0.55镜头的升级，光掩模、光刻胶叠层和图案转移工艺等方面也需要进行优化，从而确保整个光刻机的性能。

另外，EUV 光刻胶的研发也一直是系统关注的问题，金属氧化物纳米颗粒型光刻胶的研制，是目前极紫外光刻工艺流程中最受关注的一个方向。利用金属团簇核心对极紫外光的高吸收率，以及后续刻蚀过程中的强抗刻蚀性，这种材料非常适合的紫外光刻。解决该类光刻胶的均匀性问题，待制备工艺成熟后将成为EUV光刻的优选光刻胶。

三维掩模成像的研究也是目前EUV技术发展的一个重要方向。结合大NA透镜的结构及光学特性，需要对掩膜版材料进行优化。由于大NA透镜使得光线辐照角度变大，这需要对掩膜吸收层的厚度进行重新优化，确保照明光路的正常。发展更高效的设计算法，推动计算光刻技术的发展也将对EUV整体工艺技术的发展起到推进作用。