提到全球半導體產業鏈中最關鍵的“卡脖子”裝置，非光刻機莫屬。而在光刻機領域，荷蘭ASML公司堪稱“神一般的存在”——它不僅是全球最大的光刻機製造商，更是唯一能生產EUV（極紫外）光刻機的企業。台積電、三星、英特爾這些晶片巨頭，都得排著隊等它的機器。那麼問題來了：這家掌握全球晶片命脈的公司，最大股東到底是誰？很多人第一反應可能是台積電，畢竟ASML和台積電合作緊密；也有人猜是英特爾或三星，畢竟它們都是ASML的大客戶，還曾聯手注資。但真相，恐怕會讓你大吃一驚——ASML的最大股東，既不是台積電，也不是英特爾，而是一家你可能平時很少聽說的美國投資機構：資本國際集團（Capital Group）！要理解這個結果，還得從ASML的發家史說起。從飛利浦“小弟”到光刻機霸主1984年，ASML從荷蘭電子巨頭飛利浦獨立出來，最初只是個名不見經傳的小公司，缺錢、缺技術、更缺市場。當時，全球光刻機市場由日本的尼康和佳能牢牢掌控，它們憑藉強大的光學技術幾乎壟斷了整個行業。轉折點出現在2000年代初。台積電的天才工程師林本堅提出了一個顛覆性的想法：用“浸潤式光刻”技術替代傳統的乾式光刻。這一方案能大幅縮短有效波長，提升製程精度。然而，尼康和佳能卻因路徑依賴，拒絕採納。走投無路的林本堅找到了ASML。雙方一拍即合，於2004年成功推出全球首台浸潤式光刻機。這項技術不僅成本更低，性能還遠超日本對手的157nm乾式方案。結果？全球晶片廠紛紛倒戈，尼康和佳能迅速失勢，ASML則一戰封神。到2007年，ASML正式登頂全球光刻機市場；2009年，市場份額突破70%；而在EUV領域，更是獨此一家，別無分店。“客戶變股東”：一場精妙的利益捆綁為了支撐EUV這種“燒錢怪獸”的研發（單台研發成本超百億歐元），ASML在2012年祭出一招高明策略：讓核心客戶直接入股。於是，台積電、三星、英特爾三大晶片巨頭聯手向ASML注資38.5億歐元，合計拿下23%的股份。其中：英特爾豪擲41億美元，持股15%台積電投入14億美元三星砸下近10億美元，購入3%股權作為回報，ASML承諾優先供應光刻機——尤其是極其稀缺的EUV裝置。資料顯示，ASML每年生產的EUV光刻機中，近一半都流向台積電，其餘則被三星和英特爾瓜分。至於中芯國際？2018年就下了訂單，至今仍未拿到貨，背後原因不言而喻。股東悄然換人：資本大鱷悄然入場然而，這場“客戶持股”的聯盟並未持續太久。隨著ASML股價一路狂飆（過去十年漲幅超10倍），三大巨頭開始悄悄減持套現：英特爾持股比例從15%降至不足3%台積電和三星也陸續減持，基本退出前十大股東行列與此同時，真正的“幕後玩家”浮出水面——美國資本大鱷開始大舉買入。截至目前，ASML前兩大股東均為美國頂級資管機構：資本國際集團（Capital Group） ——全球最大主動型資產管理公司之一，穩坐ASML第一大股東寶座貝萊德（BlackRock） ——總部位於紐約，掌管超9兆美元資產，為全球最大的資產管理公司，位列第二大股東換句話說，這家荷蘭公司，早已被美國資本深度掌控。技術命脈也在美國手中？更值得深思的是，ASML的EUV光刻機之所以無法被覆制，關鍵在於兩大核心部件：光源系統：來自美國Cymer公司（已被ASML全資收購）光學鏡頭：由德國蔡司製造，而ASML也對其進行了戰略投資這意味著，即便ASML總部在荷蘭，其最核心的技術命脈，依然牢牢握在美國和歐洲盟友手中。任何國家想獲得EUV裝置，都必須經過美國點頭。所以，下次再有人問：“ASML是誰的公司？”別再說台積電或英特爾了——真正掌控ASML的，是華爾街的資本巨鱷。而這家看似中立的荷蘭企業，早已成為全球科技博弈中最關鍵的一枚棋子。說出來你可能不信，但這就是現實。 (晶片研究室)

2026年初，日本光學巨頭佳能正式宣佈將於年內推出全新一代KrF光刻機，標誌著這家沉寂多年的光刻裝置廠商重新殺回主戰場。據《日經亞洲評論》披露，這款代號為FPA-6400KRF的新裝置每小時可處理超過400片晶圓，較其上一代產品效率提升近30%。更引人注目的是，這將是佳能自2012年以來首次對用於成熟製程的光刻機進行重大技術升級。而其背後的戰略意圖已昭然若揭：在ASML牢牢掌控先進製程、中國加速國產替代的雙重壓力下，佳能試圖以“效率+成本”組合拳，在28nm及以上成熟晶片製造領域對中國企業展開新一輪市場圍剿。全球光刻格局：三分天下，但利潤天平嚴重傾斜根據中商產業研究院最新統計，全球光刻機市場呈現“ASML一家獨大、佳能尼康分食殘羹”的局面。ASML以62%的市場份額穩居龍頭，其中雖僅佔銷量7.2%的EUV光刻機卻貢獻了超七成利潤；佳能以31%的份額位居第二，主要依靠i線（365nm）與KrF（248nm）裝置；尼康則以7%的份額艱難維持，產品多流向日本本土或特定合資產線。值得注意的是，在所有售出的光刻機中，KrF裝置佔比最高，達40%以上，i線裝置緊隨其後。這意味著，儘管先進製程是行業焦點，但真正支撐全球半導體產能基底的，仍是這些“看似老舊”的成熟製程裝置——而這正是佳能此次重兵投入的戰場。佳能的困局與突圍：押注奈米壓印，卻錯失ArF時代過去十年，佳能選擇了一條與眾不同的技術路徑：全力押注奈米壓印光刻（NIL）技術，試圖繞開傳統光學光刻的物理極限。這一策略使其在3D NAND等儲存晶片製造中佔據一席之地，但也導致其徹底缺席193nm ArF乾式及浸沒式光刻機的研發競賽。當ASML憑藉ArF浸沒式技術攻下45nm至7nm邏輯晶片市場，尼康雖步履蹣跚卻仍保有ArF產品線時，佳能的傳統光刻機技術卻長期停滯。其主力KrF機型FPA-6300ES6a雖套刻精度可達5nm，但解析度僅支援90nm節點；而i線裝置FPA-5550iZ2的350nm解析度更是難以滿足當前功率半導體與模擬晶片日益提升的整合需求。中國光刻機突進：打破“低端鎖定”，直擊佳能腹地轉機出現在2024年9月。中國工信部高調發佈兩款自主光刻機技術指標：一款為248nm KrF光刻機，另一款為193nm乾式ArF光刻機，後者硬體性能對標ASML 2015年推出的XT:1460K機型。儘管與ASML當前最先進的Twinscan NXT系列仍有代差，但對主打成熟製程的佳能而言，這無異於“降維打擊”。業內分析指出，中國新KrF光刻機在解析度上已優於佳能現役裝置，雖在套刻精度上略遜一籌，但在電源管理晶片、車規級MCU、CIS圖像感測器等主流成熟應用中，綜合性能已具備替代能力。更關鍵的是，國產裝置享有本地化服務、供應鏈安全與政策扶持三大優勢，正快速滲透中芯國際、華虹、長電科技等頭部客戶產線。佳能的反擊：效率升級只是開始，AfF乾式機才是殺招面對中國光刻機的強勢崛起，佳能顯然不願坐視傳統裝置市場被蠶食。除2026年即將上市的高吞吐KrF機外，公司已預告將推出新一代“AfF乾式光刻機”——雖未公佈具體參數，但名稱暗示其可能基於改進型ArF光源，瞄準110nm至65nm區間，意圖填補KrF與ArF之間的性能空白。此舉既是技術補課，更是商業防禦。佳能深知，在EUV和High-NA EUV被ASML壟斷、中國又無法獲得的情況下，未來五年全球新增晶圓產能中超過60%仍將集中在28nm及以上成熟節點。誰掌控了成熟製程裝置的性價比與交付能力，誰就握住了半導體產業的“基本盤”。成熟製程成新戰場，光刻機戰場硝煙再起ASML高踞雲端，專注尖端；尼康固守本土，勉力維穩；而佳能，則選擇在成熟製程的紅海中背水一戰。但這一次，它的對手不再是昔日的尼康或SVG，而是正在從“能用”邁向“好用”的中國光刻力量。14年沉寂之後，佳能亮出新劍，但能否斬斷中國半導體自主化的上升勢頭？答案或許不在東京，而在上海、北京與合肥的潔淨廠房之中——那裡，國產光刻機正以每月數百小時的實測資料，悄然改寫全球裝置競爭的底層邏輯。 (晶片研究室)

01前沿導讀據《日經中文網》新聞指出，日本光刻機廠商佳能準備在2026年發售新一代的KrF光刻機裝置，該裝置的晶圓處理效率為每小時400片以上，相較於上一代裝置提升了30%。這是時隔14年之後，佳能首次對製造成熟晶片的光刻機進行技術升級，並且佳能宣佈隨後會繼續推出更先進的AfF乾式光刻機裝置，其主要目標就是搶佔成熟晶片市場。02裝置競爭據《中商產業研究院》所整理的資料顯示，在全球光刻機市場當中，ASML掌控著62%的總市場份額，其次是佳能佔比31%，最後是尼康佔比7%。在所售光刻機當中，銷量最多的是248nm波長的KrF光刻機，其次是更古老的365nm波長i線裝置。而193nm波長的先進ArF光刻機，以及13.5nm波長的EUV光刻機，加在一起也只有22.7%的總數量佔比。從整體的市場銷售來看，ASML掌握著絕對話語權，在先進裝置領域幾乎沒有對手。雖然EUV光刻機的銷量只有總產業銷量的7.2%，但是其創造的利潤價值是無法估量的數值。佳能憑藉著奈米壓印技術在儲存晶片領域佔據一定市場，也因為佳能選擇押注奈米壓印技術，所以佳能到目前為止並沒有ArF光刻機，只有一些技術成熟的KrF和i線裝置。尼康則是與佳能相反，並沒有跟佳能一樣走奈米壓印路線，反而是跟隨ASML採用ArF浸潤式技術。不過由於尼康總部的決策速度太慢，導致ASML已經在ArF領域取得了絕對統治權，尼康現在的光刻機銷量絕大部分都是本土企業或者海外的合資工廠改採購，市場空間極其有限。據《佳能中國》資料顯示，佳能曾在2021年的上海半導體展會上面發佈了多款光刻機產品。其中包括了i線光刻機和KrF光刻機，可以製造功率器件、通訊器件等多種半導體產品。同時還發佈了應用於封裝環節的i線步進光刻機、製造顯示面板的光刻機，以及佳能安內華公司提供的配套零部件。彼時的中國晶片產業已經被美國封鎖了EUV光刻機和相關的製造裝置，中國本土的光刻技術無法滿足於國內企業的需要，產業出現了技術斷層。佳能在這個時期向中國市場上投放大量製造裝置，一方面可以有效解決中國晶片產業缺少裝置的困境，另一方面也可以借此機會通過中國市場來賺取利潤，吃掉一部分本該屬於ASML的市場空間。03成熟晶片2024年9月，中國工信部正式對外公佈了中國新一代光刻機裝置的技術指標。總共有兩種新裝置，一種是248nm波長的KrF氟化氪光刻機，一種是193nm波長的乾式ArF氟化氬光刻機，其乾式ArF光刻機的硬體水平相當於ASML在2015年推出XT：1460K。這兩款產品的發佈，標誌著中國光刻機產業迎來了新一輪的技術更新。雖然整體的技術指標對比ASML的產品差距很大，但是對於銷售成熟節點光刻機的尼康和佳能來說，有著直接衝擊。根據佳能工業部門的資料顯示，除奈米壓印光刻機之外，在傳統光刻機領域，佳能最先進的i線光刻機為FPA-5550iZ2，解析度350nm，套刻精度25nm。最先進的KrF光刻機為FPA-6300ES6a，解析度為90nm，套刻精度為5nm。雖然佳能KrF裝置的套刻精度比中國光刻機更高，但是其裝置的解析度要比中國光刻機低很多。從技術與商業的兩個維度看，佳能的i線裝置與KrF裝置，均已經在技術指標上被中國公佈的國產光刻機趕超。ASML統治著先進光刻機市場，尼康憑藉著略差一些的ArF光刻機也可以維持市場，現在只剩下佳能徘徊在產業邊緣。佳能所持有的奈米壓印裝置由於其技術特殊性，目前只被用於製造儲存晶片和特色工藝晶片，無法應用到邏輯晶片上，而佳能出貨量最多的i線和KrF裝置，又被中國製造的光刻機所趕超。如果佳能拿不出水平更高的傳統裝置去搶佔市場，那麼等中國光刻機在國際市場上全線鋪開，佳能所面臨的抉擇只有兩個，要麼將傳統裝置市場讓給其他企業，要麼拿出更高水平的裝置打敗對方。 (逍遙漠)

01. 前沿導讀據國際機構《Trend Force集邦諮詢》表示，ASML總裁克里斯多福·福克(Christophe Fouquet)認為，中國在無法獲得EUV光刻機的情況下，其晶片製造技術落後國際企業10年時間。即便競爭對手想要複製一台國產EUV光刻機，那麼他們也只能複製外觀，無法複製內部的蔡司鏡頭、西盟光源以及台積電多年的精密測試資料。參考資料：ASML EUV Dominance & China’s Semiconductor Equipment Push | TrendForcehttps://www.trendforce.com/insights/asml-euv02. 技術瓶頸ASML在EUV光刻機領域是全球唯一供應商，並且ASML也擁有光刻機大規模量產的能力以及相關製造工廠的資料反饋閉環。EUV的上一代產品是浸潤式DUV，該裝置是ASML甩開尼康、佳能等競爭對手的核心裝置。浸潤式光刻技術由前台積電副總經理林本堅所開發，ASML是當時第一個也是唯一一個願意採用該技術的光刻機製造商。浸潤式光刻機的推出，成功讓ASML拉開了與其他競爭對手的差距。使用浸潤式光刻機，也可以通過自對準多重圖案化技術來製造7nm晶片。但是隨著電晶體密度的增加，多重圖案化技術的成本增高、晶片的良品率降低，向下發展會變得越來越困難。因此，EUV光刻機就成為了7nm及以下製程晶片的首選裝置。美國就EUV光刻機問題對荷蘭政府施壓，迫使其撤銷ASML對華出口EUV的許可。而中國企業則是迫切希望掌握EUV裝置的製造技術，擺脫在先進晶片領域被卡脖子的困境。EUV的波長為13.5nm，約為傳統深紫外光的1/14，此前一直存在於太空當中。想要將該光束應用到晶片製造中，必須要依賴人工生成。而且EUV光源必須要在真空系統中運行，光源需要通過反射鏡來引導至掩範本上方進行曝光。因此，光源發射器、反射鏡、掩範本這些整套的零部件都需要重新定製。相對於上一代的深紫外DUV光刻機來說，EUV幾乎是重構了整個產品生態，對於供應鏈技術要求高，每一項工程都需要長時間研究推動才能進入量產商用階段。根據ASML在2024年度發佈的財報資料顯示，ASML全球供應鏈總共有5150家，包含了光學、化學、材料、機械製造等各種各樣的頂級供應商。其中荷蘭有1600家、歐洲有750家（除荷蘭）、北美有1400家、亞洲有1400家。全球供應鏈組成的生態網路是ASML成功的核心因素，也是推動全球晶片產業共同進步的主要原因。晶片已經發展成了高度全球化體系的產業，美國晶片企業依賴於中國台積電製造晶片，中國台積電依賴於海外企業提供的製造裝置，而晶片產業鏈又依賴於終端企業製造電子產品進入消費市場盈利，彼此之間互相創造經濟條件。美國在供應鏈層面對中國嚴防死守，先封鎖了EUV光刻機的對華出口，然後又封鎖了先進DUV光刻機的出口，隨後又拉攏國際企業讓其切斷與中國企業的合作。這種“四面楚歌”形式的圍剿，極大制約了中國EUV光刻機的研發進展。03. 商業發展路透社此前的新聞宣稱中國已製造出EUV光刻機的原型機，準備幾年後進入商業階段。該新聞引起了極大熱度，但其通篇引用所謂的知情人士透露，並無任何實質性的證據進行佐證，所以該內容的真實性存疑。就中國自研EUV光刻機這個情況，前ASML總裁彼得·溫寧克在接受荷蘭媒體採訪時表示已經知曉，完全在意料之中，而且合情合理。既然中國買不到ASML的裝置，那麼進行自主研發是一條可行的路線。不過EUV光刻機的門檻很高，就算能製造出原型機，那麼距離真正量產後投入生產線製造晶片還有很長時間。ASML的EUV原型機誕生於2006年，真正大規模商用則是在2019年。中間13年的時間，ASML聯合使用廠商一直在解決光刻機的量產問題和製造晶片的良品率問題。參考資料：荷蘭阿斯麥前總裁談中國造出EUV光刻機原型機傳聞https://www.toutiao.com/article/7589409997780484646/?log_from=224e633ad1b52_1768625358597據Trend Force機構的資料分析表示，在製造裝置領域，中國企業的自給率參差不齊。在成熟節點方面具有國產化優勢，但是在先進節點上依賴於進口裝置。這種在先進技術上的薄弱點，正在推動中國晶片產業從之前的單個企業追趕，轉變成全生態的系統整合。部分領軍的裝置企業正在通過股權投資幫扶相關的產業鏈公司，深化彼此之間的合作以達到更高效率的良率提升。中國拋光裝置（CMP）的領軍企業華海清科，在2025年收購了芯崳半導體，該企業的主營業務是離子注入裝置的一體化服務。華海清科的此次收購可以看做是裝置企業向產業鏈的橫向擴展，建構覆蓋更多工藝環節的裝置能力，逐步成長為一個大型的裝備集團。在清洗和刻蝕裝置領域，中國本土產業鏈的自給率已達到50%至60%。中微半導體最先進的電漿刻蝕裝置已支援5nm技術的生產線，已被包括台積電和SK海力士在內的國際領先廠商改採用。在先進的前端光刻裝置上，中國的國產化自給率較低，接近於零。國產先進的光刻機研發一直在穩步推動，也取得了階段性成果，但是想要進入量產商用階段還需要解決裝置的量產和晶片的良品率問題，同時還要與其他的裝置材料相匹配，這給國內的供應鏈體系提出了更高標準的要求。 (逍遙漠)

2025年初，全球半導體行業迎來一場前所未有的震盪。隨著中國逐步削減對海外高端晶片的依賴，一筆高達2550億元人民幣的晶片訂單悄然取消，歐美半導體巨頭猝不及防，生產線紛紛陷入停滯。這場風暴的導火索，早在2023年便已埋下。彼時，美國以“國家安全”為由，不斷加碼對華晶片出口管制，不僅限制輝達、AMD等企業向中國出售高性能AI晶片，更將矛頭指向製造裝置——試圖從源頭掐斷中國晶片產業的升級路徑。2025年5月，美方再度更新管制規則，甚至妄圖禁止中國企業使用自研晶片，其遏制意圖昭然若揭。正如前美國駐華大使駱家輝所言：“美國真正恐懼的，不是中國的追趕，而是中國可能不再需要它。”然而，封鎖越緊，反彈越強。面對外部高壓，中國非但未退縮，反而加速推進晶片自主化戰略。海關總署資料顯示，2023年上半年，中國晶片進口量同比驟降16.8%，減少546億顆；進口金額縮水16.2%，折合人民幣達2550億元。這一數字並非市場自然波動的結果，而是一場有計畫、有節奏的戰略調整。中芯國際率先破局——其14奈米工藝良品率突破95%，性能與穩定性媲美國際一線水平；長江儲存、長鑫儲存在儲存晶片領域持續擴產；華為海思、寒武紀等設計公司則在AI晶片賽道快速迭代。國產替代不再是口號，而是正在發生的現實。與此同時，海外巨頭的日子卻愈發艱難。高通財報顯示，2023年第二季度，其在中國市場的營收佔比跌至40%以下，創十年新低；輝達寄予厚望的“特供版”H20晶片因算力閹割過度，遭國內客戶批次退貨；AMD資料中心業務在華增長近乎停滯。最慘烈的衝擊落在裝置廠商身上。光刻機霸主ASML曾一度將中國視為最大單一市場，業務佔比接近50%。但到2023年底，這一比例已腰斬至27%。同年9月，ASML股價單日暴跌14%，創下2008年金融危機以來的最大跌幅。價值數億美元的EUV和DUV裝置堆積在倉庫，無人問津。美國應用材料（Applied Materials）、科磊（KLA）、泛林集團（Lam Research）同樣難逃厄運。2023年第三季度，這些企業財報全線承壓，產能利用率跌至警戒線以下。路透社直言：“失去中國市場，等於砍掉全球晶片需求的三分之一——沒有那個國家能填補這個空缺。”進入2025年，博弈進入深水區。輝達CEO黃仁勳多次公開示好，稱“中國市場不可替代”，甚至推出進一步降規的B30A晶片試圖曲線入華。但白宮仍固執維持禁令，寧可犧牲企業利益，也不願鬆動技術圍欄。然而，歷史一再證明：技術封鎖或許能延緩對手的腳步，卻無法阻止一個擁有完整工業體系、龐大市場和堅定意志的國家實現突圍。2024年，國家大基金三期正式落地，千億級資金精準注入半導體產業鏈，從EDA工具、光刻膠到先進封裝，全面補鏈強鏈。國產晶片不僅在伺服器、通訊基站等關鍵領域站穩腳跟，更開始滲透消費電子、汽車、工業控制等廣闊場景。短期看，這是一場陣痛；長期看，這是一次重塑。當歐美還在糾結於“是否放行”時，中國已悄然建構起自主可控的晶片生態。晶片戰爭從來不是一場短跑，而是一場關乎國運的馬拉松。如今，中國正以驚人的韌性與速度，在這條賽道上加速衝刺。而那些曾以為能靠一紙禁令扼住對手咽喉的玩家，或許很快會發現——真正的危機，不是訂單流失，而是被時代甩在身後。 (晶片研究室)

2015年，摩爾定律戛然而止在過去的50多年裡，電晶體變得越來越小，晶片上能容納的數量每兩年翻一番。這就是著名的摩爾定律，由英特爾聯合創始人戈登·摩爾在1965年發現這一規律後命名，它一直是科技行業的主要驅動力之一。但在2015年左右，這一處理程序戛然而止。如果沒有一家製造公司能挺身而出，我們可能永遠無法突破這個瓶頸。對EUV光刻機的嚴格要求想像你被縮小到螞蟻大小，並獲得一把強力雷射，能像切黃油一樣熔化金屬。接著，一滴約白細胞大小的熔融錫滴以每小時250公里的速度從你面前飛過。你的任務是：在20微秒內，用你的雷射連續擊中這個錫滴三次。這正是EUV光刻機所做的：它連續三次擊中一個小錫滴，將其加熱到超過22萬開爾文。這大約是太陽表面溫度的40倍。而且它不只是擊中一個液滴，它每秒鐘要擊中5萬個液滴。光刻機還需要包含可能是全宇宙最平滑的鏡子。如果將其中一面鏡子放大到地球大小，那麼最大的凸起也不會超過一張撲克牌的厚度。除此之外，它能將晶片的一層完美地疊加在另一層之上，誤差不超過五個原子。晶片製造第一步：提取二氧化矽製造微晶片的第一步是取二氧化矽（通常來自沙子），並將其提純為純度接近100%的矽塊，然後在特製熔爐中熔化。接著，將一顆微小的種子晶體放入熔池中。矽原子附著在晶體上，延伸其結構。然後慢慢提升並旋轉種子晶體，最終形成一個巨大的單晶矽錠。單層晶片的製造過程之後用金剛石線鋸將矽錠切割成圓片（晶圓），最多可切成5000片，然後對每一片晶圓進行精細拋光。下一步，塗覆一種稱為光刻膠的光敏材料。在正性光刻膠中，暴露在光線下的區域會變弱且更易溶解。如果讓光線穿過帶圖案的掩範本，就可以選擇性地弱化部分塗層。隨後用鹼性溶液沖洗晶圓，洗掉曝光的光刻膠，留下印刻的圖案。為了將這些圖案轉化為物理結構，通常使用學藥品或電漿體蝕刻裸露的矽，然後沉積銅等金屬來填充這些蝕刻線。最後一步是洗掉剩餘的光刻膠，至此，就完成了一層晶片的製作。晶片製造的四個步驟晶片製造的過程可以簡化為四個主要步驟：塗膠、曝光、蝕刻和沉積。每一層晶片都會重複這個循環，根據晶片的不同，可能會有10到100層。底層是電晶體，這是最複雜的一層，需要數百個必須完美的步驟。高層則容易一些，主要是傳輸訊號和電力的金屬線。最後，完成後的晶圓會有數百個晶片，它們隨後被切割成獨立的塊狀，進行封裝並裝入產品中。光刻中的衍射現象在整個過程中，最困難也最關鍵的一步是光線穿過掩範本照射到晶圓上的過程。這就是光刻，因為這一步決定了能把晶片特徵做得多小。當試圖列印越來越小的特徵時，掩範本上的縫隙開始接近光的波長，這就會產生問題。光的衍射變得不可避免。當一個波的波峰與另一個波的波谷對齊時，它們會互相抵消形成了暗點；而當波峰與波峰對齊時，兩波同相，它們會疊加得到亮點。特徵尺寸和數值孔徑設計者不僅不與衍射對抗，反而利用它來獲得所需的圖案。他們根據最終想要在晶圓上得到的圖案進行逆向推導，設計縫隙，使衍射以特定的方式發生。特徵尺寸越小，零級和一級光之間的夾角 α 就越大。因此，透鏡就需要更大，才能捕捉到光線。透鏡的大小由數值孔徑NA描述，即該角度的正弦值。數值孔徑越大，能列印的特徵就越小。縮小波長可以實現更高的特徵尺寸幸運的是，我們還可以通過改變波長來實現更小的特徵尺寸。紅色雷射波長約為650奈米，如果換成波長532奈米的綠色雷射，會發現衍射後綠色的點比紅色的點靠得更近。這是因為來自兩個不同間隙的光不需要移動那麼遠就能再次達成同相。於是衍射級次靠得更近。因此，使用較短的波長，可以用同樣的透鏡列印更小的圖案。DUV之後，遭遇特徵尺寸極限所有這些都被瑞利方程所涵蓋，它決定了最小特徵尺寸或關鍵尺寸。增加數值孔徑有極限（最大為1），繼續縮小特徵的唯一方法就是使用越來越短的波長。這正是直到1990年代後期所發生的事情，當時行業定格在193奈米的深紫外光DUV，這種光被用於製造直到2015年左右所有最先進的晶片。但到那時，科學家們在縮小特徵尺寸方面已經達到了極限。摩爾定律即將撞上一堵磚牆。因此需要一個徹底的變革，一個已經醞釀了大約30年的變革。木下博雄的想法：使用X射線進行光刻早在1980年代，日本科學家木下博雄提出了一個瘋狂的想法：使用更短的波長，比如10奈米左右的X射線。理論上，這能列印更小的特徵。但這種波長的X射線具有足夠的能量將電子從原子中打出來，所以大多數材料都會吸收它們。與波長小於1奈米的醫療用X射線不同，這些波長仍長到足以與空氣發生相互作用，所以空氣也會吸收它們。這意味著木下的裝置必須處於真空中。更糟的是，透鏡也會吸收它。所以看起來這個想法永遠行不通。但在1983年左右，木下偶然看到了一篇由Jim Underwood和Troy Barbee發表的論文。他們的工作集中在能反射4.48奈米波長X射線的特殊鏡子上。這引起了木下的興趣。曲面鏡可以像透鏡一樣聚焦光線。如果他能弄清楚如何為他使用的波長製造這些特殊的鏡子，那麼這可能是進行光刻的另一種方式。Underwood和Barbee的X射線反射實驗鏡子的工作原理大致如下：當光線從一種介質進入另一種介質時（比如從空氣到玻璃），它會發生折射。部分光穿過去，部分反射回來。反射量的多少取決於角度、光的偏振，以及兩種介質折射率之間的差異。差異越大，反射的光就越多。Underwood 和 Barbee 利用了這一原理。他們製造了不到1奈米厚的超薄鎢層，使透射X射線的路徑長度恰好為其波長的四分之一。接著他們加入了另一層碳，它對4.48奈米波長的折射率比鎢高。X射線撞擊介面後部分被反射，相位改變了半個波長。當新的反射波到達鎢層邊界時，它又行進了四分之一波長，總共行進了半個波長。這樣兩個相位相匹配，波發生了相長干涉。他們總共疊加了76個交替層，從而能反射回更多的X射線。雖然他們當時只設法反射了約6%的光，但這是一個原則性的證明，說明了可以反射X射線。木下設計了發射11奈米光多層膜鏡，不被主流認可木下看到了其中的可能性。大約兩年後，他的團隊設計並製造了三面由鎢和碳組成的彎曲多層膜鏡，用於反射11奈米的光。利用這些鏡子，他成功列印出了4微米（4000奈米）厚的線條，證明了在理論上X射線光刻是可行的。一年後，即1986年，他去日本應用物理學會發表了他的研究結果。他既自豪又興奮地解釋了他的裝置並展示了圖像。但聽眾拒絕相信這一切。木下深受打擊。他後來回憶道，人們傾向於把整件事看作是天方夜譚。沒人相信這是一條可行的道路。來自光源和鏡面的雙重挑戰這種反應至少在某種程度上是有道理的。首先，地球上沒有任何自然物能產生這種光，最近的天然來源是太陽。大多數科學家（包括木下）使用粒子加速器或同步輻射裝置來產生X射線。它們能提供巨大的能量，大到像足球場一樣。因此，每台機器都需要自己的動力源。但即便你能產生這種光，還需要製造極其平滑的鏡子來聚焦並列印那些細小的特徵。如果鏡子表面相對於波長非常粗糙，光線就會發生漫反射。對於普通的家用鏡子，凸起的平均高度大約是4000個矽原子的厚度。但對於需要反射X射線的鏡子，需要達到原子級的平滑。平均凸起只能有約2.3個矽原子厚。如果一面鏡子有德國那麼大，那麼最大的凸起也就大約1毫米高。來自美國的技術支援但木下拒絕放棄。很快，援軍從一個意想不到的地方趕到了。太平洋彼岸，舊金山東邊約70公里處是勞倫斯利弗莫爾國家實驗室。這是一個誕生於冷戰時期的實驗室，由美國政府巨額資助，其唯一目標就是核武器。該實驗室由迴旋加速器的發明者歐內斯特·勞倫斯和氫彈之父愛德華·泰勒共同創立。在其整個生命周期中，他們設計了10多種聚變核彈頭。因此，他們的部分研究集中在核聚變反應內部發生了什麼。聚變反應釋放出大量的X射線，那是他們以前從未能捕捉和分析的光。但現在，利用那些特殊的多層膜鏡，他們有了一個機會。Andrew Hawryluk利用多層膜鏡實現X射線反射Andrew Hawryluk是負責這項工作的科學家之一。幾年內，他和他的團隊利用多層膜鏡反射了一些X射線。1987年聖誕，他寫了一篇白皮書，將這些鏡子應用到光刻中，大約五個月後提出了用X射線印刷晶片的發現。他在一次會議上發表了他的研究。但和木下一樣，他也沒得到預期的回應，觀眾的反應極其負面。他感覺自己走到了職業的低谷。但三天後，他接到了貝爾實驗室Bill Brinkman的電話，他是AT&T的執行副總裁，邀請Hawryluk去紐澤西做個報告。在貝爾實驗室，他找到了志同道合的人。在過去的30年裡，美國政府向國家實驗室投資了數十億美元，以在冷戰期間保持國家的技術領先地位。但之後冷戰趨於緩和，這些實驗室掌握著具有商業潛力的研究成果。因此政府鼓勵實驗室與美國公司合作，將研究轉化為產品以刺激經濟。2000年，EUV原型機產生9.8W的EUV光1996年，美國政府削減了EUV項目的資金。這對英特爾這樣的大型晶片公司來說是一場災難。行業估計，193奈米的光刻工具到2005年將落後於摩爾定律，而且當時沒有其他替代方案。於是，英特爾、摩托羅拉、AMD等公司聯合起來投資了2.5億美元以維持項目運轉，這是私營工業界對美國能源部研究項目進行過的最大規模投資。到2000年，實驗室研製出了工程測試台。它是第一台功能齊全的EUV原型機。它能產生9.8瓦、13.4奈米的EUV光，經過八面鏡子從光源反射到掩模再到晶圓。它能列印70奈米的特徵，並證明了EUV是可行的。原型機一小時智能列印10片晶圓但原型機有一個重大缺陷。它每小時只能列印約10片晶圓。而要使EUV具有經濟可行性，它必須每小時列印數百片，且全年全天候運行。產量如此低的主要原因是光線要經過八面鏡子和掩模（掩模也是一面刻有圖案的鏡子）。傳統的透射式掩模行不通，因為它們會吸收所有的光。每面鏡子的反射率約為70%，這已接近極限，但經過九次反射後，最後只剩下4%的光。這意味著每100個光子中只有4個能到達晶圓。少用幾面鏡子只在一定範圍內有效，今天的EUV系統有六面鏡子。但在經過六面鏡子和掩模反射後，仍然只剩大約8%的光。因此，他們需要將光源功率大幅提高到至少100瓦。對大多數公司來說，這十倍的增長似乎是不可能的。甚至參與工程測試的人也指出，雖然EUV技術本身已成定局，但要讓其成為晶片生產線上的現實，還面臨著無數個工程挑戰。美國公司退出EUV開發，ASML獨自前行於是，美國公司一個接一個地退出了完整EUV光刻機的開發。最後只剩下一家公司：阿斯麥ASML。ASML位於荷蘭一個不起眼的小鎮。它在80年代從飛利浦拆分出來時，只有一間簡陋的廠房和一台幾乎無法工作的晶圓步進機。但飛利浦也給了他們人才，ASML 的第一位研究員Jos Benschop和最終成為ASML首席技術官、EUV最堅定支持者的Martin van den Brink。他就是光刻界的史蒂夫·賈伯斯，預見到了EUV的到來。ASML之前加入了美國的 EUV 財團，現在的任務是找到商業化 EUV 的方法。他們將與德國合作夥伴蔡司（Zeiss）合作，蔡司負責鏡子，ASML 負責光源。矽和鉬在13奈米下的最高反射率70%製造任何光刻系統時，首要決定就是使用那種波長。Underwood和Barbee已經製造出了能反射約4奈米光線的鏡子。因為那些鏡子的最高反射率僅為20%左右，經過六面鏡子和掩模後，光線只剩下 0.00128%，這顯然太低了。幸運的是，研究人員還考察了另外兩對組合：矽和鉬，在13奈米波長下理論最高反射率為70%；以及鉬和鈹，在11奈米波長下理論最高反射率為80%。因為鈹具有極高的毒性，且極難處理。因此，科學家們轉而專注於矽和鉬。蔡司使用濺射工藝製造鏡子為了製造鏡子，蔡司使用了一種稱為濺射的工藝。塗層材料的靶材受到電漿體或離子的轟擊，導致原子被彈出、飛出並粘附在鏡面上。這是一個混亂的過程，所以層表面會產生凸起和縫隙。他們完善了一個巧妙的技巧，利用離子束輔助。只需稍微‘搖晃’一下，直到原子掉進它該去的小孔裡，然後整個表面就平整了。放電產生電漿體的方法功率受限鏡子設計確定後，ASML需要一個特定波長的光源。基本上有三種方法來產生EUV。早期研究人員使用的第一種方法是同步輻射，但由於每台機器都需要自己的獨立光源，它很快就被排除了。另外兩種方法基於相同的原理。當電子與離子復合時，離子會下降到較低的能級，並以光子的形式釋放多餘能量。如果選對了離子，那麼光子的波長恰好就是你需要的。有兩種方法可以產生這些離子。第一種是將金屬加熱直至產生金屬蒸汽，然後在其兩端施加強電場。這會導致自由電子撞擊附近的原子並使其電離。如果此時關閉電場，電子與離子復合產生光。這就是放電產生電漿體DPP。這是ASML最初使用的概念，因為它相對簡單。但只能達到了幾瓦的功率，無法達到期望的100瓦。最終選擇高功率雷射撞擊目標材料產生EUVASML需要徹底改變方案，於是轉而採用第二種方法。這種方法使用高功率雷射撞擊目標材料，產生超過22萬℃的高溫電漿體。電子能量極大，以至於原子核再也無法束縛它們，多達14個電子脫離軌道。雷射關閉後，電子和離子復合產生光。這就是雷射產生電漿體LPP，也是唯一看起來具有可擴展性的方法。事實上，這正是之前工程測試台所使用的方法，用一台1700瓦的雷射器射入氙氣流中，產生13.4奈米的光。使用錫滴替代氙氣但氙氣有一個大問題：轉換效率非常糟糕，只有約0.5%。這是因為氙雖然在13到14奈米範圍內發光，但它在11奈米左右釋放的光更多。所以大部分能量都用來製造鏡子無法反射的光了。此外，雷射並沒有電離所有原子，剩餘的中性氙原子會強烈吸收部分13.4奈米的EUV光。於是 ASML開始研究另一種材料：錫。錫在13.5奈米左右有一個高得多的發射峰，其轉換效率比氙高出5到10倍。但與氙一樣，中性錫原子也會吸收EUV光。於是他們想出了一個瘋狂的主意：每次只發射一個微小的錫滴。但為了獲得所需的功率，必須每秒製造並擊中數萬個錫滴，且所有液滴的形狀和大小必須完全一致。通過精密調製，產生完美的錫滴事實證明，無法瞬間製造出數千個完全相同的錫滴。於是他們找到了一個折中方案。為了製造液滴，極純的錫被熔化，並通過高壓氮氣推過一個微型噴嘴。這個噴嘴以高頻振動，將液流破碎成微小的液滴。這些液滴起初在大小、形狀、速度和間距上都是不規則的，整個過程非常混亂。他們的秘密武器就是如何調製這股錫噴流，使其形成想要的、穩定的液滴。看起來噴嘴射出的所有液滴最初都是不規則的，但在到達雷射擊中點之前，這些不規則的小液滴會聚合在一起，形成間距完美、規則且大小形狀一致、速度相同的液滴。每秒產生5萬個高速錫滴這些液滴不僅必須完全相同，還必須移動得飛快。如果下一個飛來的液滴離得太近，它就會受到干擾並破壞下一次電漿體激發。所以ASML既要求每秒產生5萬個液滴，又要求它們飛行速度極快。到2011年，他們的雷射產生電漿體光源達到了11瓦，比之前的光源翻了一番。但他們仍受限於每小時僅5片晶圓的產出。他們需要快速提高功率，因為他們承諾到2011年底達到每小時60片晶圓的產出。使用氫氣處理剩餘的錫，保證鏡面清潔ASML這種新方法有一個重大缺陷。錫的問題在於，雖然能以很高的效率產生EUV光。需要處理剩下的錫，因為就在30釐米外，就放著蔡司製造的原子級平滑、非常精美且昂貴的鏡子。那怕只有1奈米厚的錫掉在集光鏡上，那面鏡子就報廢了。這些機器需要運行一年，ASML需要讓它在一年內保持近乎完美的清潔。他們用到的主要的工具實際上是氫氣。他們在腔體中充入低壓氫氣，可以減緩並冷卻錫顆粒。即使有些錫落到了集光鏡上，氫氣也會將其剝離，形成一種叫做甲錫烷的氣體。這樣機器在運行的同時也在進行自我清潔。但這些氫氣也會因為那些錫爆炸而變熱。因此，他們需要不斷向系統中注入新的、更涼爽的氫氣，同時排出甲錫烷和過熱的氣體。壓力和流速控制必須恰到好處。氫氣太少，鏡子會變髒；氫氣太多，不僅會吸收過多的EUV光，還會導致系統過熱。需要以360km/s的速度沖洗氫氣為了搞清楚有多少能量沉積在氣體中，我們買了一個超高速攝影機。他們觀察到，在每次電漿體激發後，都有一道衝擊波傳播到氫氣中，而且重複性極高。於是有了泰勒-馮·諾依曼-謝多夫公式，它能解釋從核爆炸到超新星爆發等各種環境下的點源爆炸。ASML團隊用這個公式，完美契合了資料。EUV光源每秒發生5萬次這種微型超新星爆發。利用這些能量計算，他們發現需要以約每小時360公里的速度沖洗氫氣，那比五級颶風還要快。“ASML EUV光刻機背後的神奇故事”蔡司即時測量鏡面角度，實現高精度控制但2012年過去了，他們仍然沒有足夠的功率。事實上，到2013年，ASML通過每秒射擊5萬個錫滴才剛達到50W。但功率增加也帶來了代價：功率越高，熱量越高。熱量最終會導致鏡子發生輕微偏移，導致光線失準和晶片層錯位。於是蔡司直接在光學系統中內建了一套神經系統，利用機器人引導的感測器即時測量每面鏡子的精確位置和角度，精度達到奈米級和皮弧度級。這種精度相當於在地面發射移到雷射到月球表面，控制雷射從月球表面一枚硬幣的一側移到另一側。這讓他們在功率增加的情況下也能控制光線。在EUV尚未成功時，就押注High NA EUV儘管蔡司在光學方面做得極其出色，ASML仍在為動力源苦苦掙扎。問題在於錫滴密度太大，這意味著大部分發射出的EUV光在到達集光鏡之前就被中性原子重新吸收了。他們轟擊液滴的方式光線不夠，碎片太多。更糟糕的是，他們預見到大約10年後將需要新一代機器——高數值孔徑（High-NA）EUV機，這種機器擁有更大的光學系統，能列印更小的特徵。他們不僅全部押注在EUV上，而且在還沒確定它能否成功之前就加倍下注。要求主要客戶投資研發但為了維持開發，他們需要巨額資金。於是ASML 聯絡了它的主要客戶，告訴他們得通過向ASML投資來讓他們能投更多錢。英特爾投資了約41億美元，三星和台積電合起來又投資了13億美元。研發得以繼續，但由於拿不出產品，客戶的耐心正在耗盡。他們在每次會議上都被‘公開處刑’，因為去年承諾的事情沒能兌現。他們會說：這是你兩年前展示的，這是你去年展示的，這是你今年告訴我的。我憑什麼相信你？”轉機：兩次雷射打擊錫滴開發團隊開始變得絕望，2013年ASML仍掙紮著提高EUV功率。最終轉機來自於改變雷射擊中錫滴的方式：不再只打液滴一次，而是打兩次。“第一槍擊中液滴，使其膨脹成薄餅狀。然後才發第二槍，即更強大的主脈衝，將其蒸發並轉化為電漿體。”這是一個重大突破。通過將目標從液滴改為薄餅狀，為雷射蒸發提供了更大的表面積，且沒有增加額外碎片或中性原子的代價，因為現在錫滴是一次性被蒸發的。到2014年，他們終於達到了夢寐以求的100W大關。使用雷射幕簾，精確擊中每個錫滴但隨著193奈米多重曝光技術的改進，意味著EUV只有在達到200瓦且每小時產出125片晶圓時才有價值。其中一個問題是，如何完美計時雷射以擊中每個液滴。這就像是你要讓一個高爾夫球落在200米外的小洞裡，不是落在果嶺上滾進去，而是直接空心入洞，每一次都要中。那些錫滴穿行在氫氣流的大漩渦中，速度極快，就像在龍捲風中射高爾夫球，然後在它降落在洞口的一瞬間被雷射擊中。為了追蹤液滴，ASML使用了雷射幕簾，可以監測液滴何時穿過。那些散射的光子會告訴他們液滴何時何地出現。從而精準告知何時發射雷射。通過真空中注入適量氧氣，讓集光鏡保持更久的清潔隨著光源功率的提升，在開始製造機器之前還有一個最後的問題需要解決。雖然氫氣保護了集光鏡免受碎片的侵害，但它並不完美。密集的高能光子和氫離子到處亂竄，損壞了集光鏡上的一種特殊頂層塗層。導致他們每10小時就得清洗一次鏡子，這對生產效率來說太糟糕了。Martin van den Brink每天都詢問進度。後來一位工程師注意到，每次他們打開機器時，鏡子突然顯得乾淨了一些。他由此受到啟發，提出給系統加入一點點氧氣，或許就能確保集光鏡能保持更久的清潔。於是他們開始實驗真空環境下所需的氧氣量，最後得出了結論：加入特定量氧氣，就能讓集光鏡保持更久的清潔。有了這個修正方案，ASML的機器可以連續運行更長時間，終於具備了商業可行性。2016年，開始交付EUV到2016年，訂單開始接踵而至。現在所有最先進的晶片都需要ASML的機器，這使他們或許成為了世界上最重要的科技公司。ASML的首批商業化機器數值孔徑為0.33，可以列印13奈米的線條。這些被稱為低數值孔徑機器，ASML目前仍在製造。但Jan的團隊早在2012年就開始研究的是下一代，它擁有更大的光學系統，能列印更小的特徵。這就是高數值孔徑EUV，數值孔徑達到0.55。單台價格超過3.5億歐元。人類第一台High NA EUV這是人類建造過最先進的機器。歷經多年、數十年的研發和數百億美元的投入，才造就了這個龐然大物。這是第一台High-NA機器。人類歷史上列印出的第一批8奈米線條，就是出自這台機器。地球上最平滑的物體全都在這台機器裡面。雷射系統被棕色的櫃子蓋住，但ASML展示了一個模型版本。一個功率僅幾瓦的二氧化碳雷射器進入這個放大器，在裡面來回反射，直到功率增加到原來的五倍。隨後它要經過總共四個不同的放大器，使最終的雷射達到20000瓦，這比切割鋼材的雷射還要強四倍。實現每秒10萬錫滴的雷射打擊ASML第一代EUV機器與最新一代之間的一個改進是擊中液滴的脈衝數量。第一個預脈衝仍將液滴壓扁成薄餅狀，但現在有了第二個預脈衝進一步降低其密度。它基本上將其變成了低密度氣體，使其稀疏化。然後最後的脈衝基本上將其全部電離。這樣，對於驅動雷射器輸出的相同功率，他們能獲得更多的EUV光。ASML目前出貨的最新EUV光源大約在500W水平，他們將頻率提高到了每秒60000次。他們的路線圖是朝著每秒10萬個液滴進發。他們現在已經在實驗室演示了每秒10萬個液滴。所以這不再是是否的問題，而是何時的問題。太瘋狂了。目前出貨的高數值和低數值孔徑機器都使用三個脈衝，並最終將擊中更多的液滴。EUV光源只是完整機器的一小部分但光源只是完整機器的一小部分。EUV光在集光鏡反射後，進入照明器。一組鏡子在光線撞擊掩範本之前對其進行整形和聚焦。掩範本位於上半部分，這個模組是在單獨的設施中建造並稍後安裝的。接著光線進入投影光學箱，這是一組縮小光線的鏡子。高數值孔徑機器可以在垂直方向將圖案縮小八倍，在水平方向縮小四倍。鏡子也更加平滑。如果低數值孔徑的鏡子有德國那麼大，最高的凸起約1毫米。但如果高數值孔徑的鏡子有世界那麼大，最高的凸起只有一張撲克牌的厚度。通過這些改進的結合，ASML將數值孔徑從0.33提升到了0.55。最後，光線撞擊晶圓。為了達到每小時列印185片晶圓的速度，掩範本以超過20g的加速度來回抽動。這超過了F1賽車加速度的五倍。這是機器內部的實際影像，不是加速播放。EUV機器需要實現驚人的精度，層間偏差小於1奈米這台機器最瘋狂的地方不在於掩範本移動得有多快，甚至不在於它能列印多小，而是它必須達到的驚人的精確度。任意兩層之間允許的最大偏差（即套刻精度）是1奈米。這是五個矽原子的精度。通常ASML系統工程師會做一個預算。整體允許誤差一奈米，然後他們將這一奈米再細分下去到每個小組。每個小組為屬於他們的那部分奈米而奮鬥。EUV光刻機充滿了迷人的反差感：如此巨大的機器、這麼多的基礎設施，只為了製造人類能規模化製造的最小的東西。你想去的地方越微觀，周圍的一切就變得越宏觀。需要7架波音747、25輛卡車運輸機器組裝、測試並獲批後，會被拆解運往世界各地。5000家供應商提供10萬個零件、3000根電纜、4萬個螺栓和2公里的軟管。ASML運輸一台高數值孔徑機器需要250個集裝箱，分裝在25輛卡車和7架波音747貨機中。儘管充滿了懷疑和挫折，EUV終於在木下博雄拍下第一張圖像30年後進入了製造領域。但即便在全世界幾乎都不相信它能成功的時候，ASML的一些人早在2001年就預見到它能行。為了讓EUV成功，他們克服了成千上萬個障礙，奮鬥了30多年。這不由得讓人想起一句話：理性的人讓自己適應世界；而不理性的人堅持讓世界適應自己。因此，所有的進步都取決於那些不理性的人。 (梓豪談芯)

前段時間，工信部部長李樂成宣佈：中國已成功攻克光刻膠專用玻璃瓶技術，徹底終結100%進口依賴歷史。很多人好奇，一個瓶子能有多大技術含量？還真有。這得從光刻膠說起。大家都知道，光刻機的工作原理，就是把指甲蓋大小的晶圓上，“刻”上幾十億個電路圖案。但是，晶圓本身是矽做的“石頭”，既不感光，也沒法直接被雷射“刻”出圖案。這個時候，就要用上光刻膠。簡單的說，就是先在晶圓表面均勻涂一層薄薄的光刻膠，光刻機的雷射按照事先設計的電路圖案照射光刻膠。光刻工藝流程被雷射照過後，光刻膠的性質發生改變，特別容易被洗掉，沒被照過的地方會留下來，在晶圓表面形成和電路圖案一模一樣的“膠膜花紋”。此時再用高密度電漿體順著“膠膜花紋”蝕刻晶圓，把剩下的光刻膠洗掉後，晶圓表面就出現了和電路圖案完全一致的凹槽，後續再往凹槽裡填金屬，就能形成導電的電路。打個比方，光刻機製造晶片，就像你在玻璃上刻一個“人”字，直接拿刻刀劃不僅費勁，還刻不出。在刻之前，先在玻璃上貼一張“人”字的剪紙，就好刻多了。光刻膠就是“剪紙”，是光刻機“雕刻”晶片電路的“畫筆墨水”。沒有光刻膠，光刻機的光束無法在晶圓上留下任何有效圖案，晶片製造就會中斷。可以說，光刻膠的特性，決定了光刻機的精度。如果光刻膠的解析度很低，無法清晰還原掩模上微小圖案，那麼，光刻機的製程再先進，再無用武之地。總結來說，光刻膠是一種極其敏感、高純度的化學液體，具有超高光敏性、極致純度、強化學活性、高揮發性等特性。這些特性，又對儲存光刻膠的瓶子提出了極高的要求。下面是一個光刻膠專用瓶。光刻膠專用瓶從外表看，瓶身採用近乎黑色的深棕色設計，作用是阻擋紫外線，隔絕自然光中的紫外成分，保護內部光刻膠的化學穩定性。頂部還設計了一個提手，方便工人在無塵環境中搬運，滿足潔淨操作要求。看不見的是，瓶子的材質為高純度中性硼矽玻璃。與我們生活中常用的玻璃瓶（鈉鈣玻璃、低硼矽玻璃）不同，中性硼矽玻璃含有極少的鈉、鉀等易遷移金屬離子，避免離子污染光刻膠。為了保險起見，瓶子內壁還會進行深度脫鹼、矽烷化鍍膜處理，形成5-10nm的緻密惰性層，既鎖住玻璃中的金屬離子，又避免光刻膠成分被瓶壁吸附。瓶蓋也有講究，通常採用PTFE密封圈+惰性橡膠墊+螺旋蓋的三重密封結構，徹底隔絕空氣和水汽，防止光刻膠氧化、水解，維持其粘度和成像性能穩定。光刻膠專用瓶看似是光刻膠的“容器”，實則是保障光刻膠性能穩定、晶片良率達標的關鍵一環。一旦儲存不善，即便是混入了一粒灰塵，就可能在光刻圖案上形成“亮點”或“暗點”缺陷，導致晶圓報廢。小小瓶子，大有講究。中國是全球最大的玻璃生產國，僅平板玻璃年總產量超10億重量箱，佔比50%以上。對中國企業來說，光刻膠專用瓶難在那裡？從生產角度看，光刻膠專用瓶確實有極高的技術門檻。僅拿所用的中性硼矽玻璃來說，全球前三大企業（肖特、康寧、NEG）就掌控了全球75%的產能。2024年中性硼矽玻璃主要國家及核心企業產量對比光刻膠專用瓶所需的工藝與核心裝置需要進口，也帶來了阻礙。在商言商，光刻膠專用瓶雖屬關鍵耗材，卻是典型的“小而精”細分市場，市場規模有限，對企業的吸引力本就不高。更為關鍵的是，這款專用瓶絕非普通包裝容器，而是與光刻膠配方、供膠系統、晶圓廠生產工藝深度耦合的核心配套件，圖案失真，直接衝擊晶圓良率。日本光刻膠巨頭推行“膠瓶一體”的強繫結銷售策略。更為重要的是，光刻膠專用瓶通常需與光刻膠配方、供膠系統、晶圓廠工藝深度適配。日本光刻膠巨頭正是看準這一點，推行“膠瓶一體”的銷售策略建構起“膠廠-瓶廠”深度協同的封閉供應鏈體系。客戶採購光刻膠必須同步選用其原裝專用瓶，專用瓶產能則優先供給體系內企業。非體系內的光刻膠企業，即便突破配方難關，也會因難以獲得穩定、合規的專用瓶供應而受限。非體系內的專用瓶企業，因缺乏與光刻膠配方、晶圓工藝的聯合驗證管道，更無從敲開上游供應鏈的大門。這一雙重壁壘，大幅抬高了新入局者的技術與市場門檻，直接壓降了投資回報預期，最終令不少企業望而卻步。此次光刻膠專用瓶國產化，既是國內玻璃企業攻堅克難的硬核成果，更是半導體產業鏈上下游協同攻關、補鏈強鏈的必然結果。專用瓶的國產化，讓國產光刻膠徹底走出“有膠無瓶”的困境；而半導體產業對高端專用瓶的剛性需求，又為本土企業提供了穩定的回報預期。從單點突破邁向系統突圍，中國半導體產業的正向循環，開始了！ (正解局)

營收同比暴增25.5%，淨利同比暴增40%以上，台積電就快要把光刻機“乾冒煙”了。1月15日，台積電公佈2025第四季度財報營收337.3億美元，同比增長25.5%，環比增長1.9%。淨利潤162.97億美元，同比增長40.2%，環比增長7.5%；攤薄後每股收益為0.63美元，同比增長40.2%，環比增長7.5%。337.3億美元的季度營收，換算成人民幣相當於2349.77億元（1美元兌換約人民幣6.966元），也就是說秒針每走1秒，就賺了近3萬元。不過，由於台積電按月公佈營收，第四季度營收超預期，也是預期中的事情。冒煙的光刻機和發燙的晶圓，圖片由AI生成台積電2025年營收為1224.2億美元，同比增長35.9%。對於接下來的2026年，台積電董事長魏哲家在電話會議上給了一個非常樂觀的預期：“基於台積電在先進製程、特殊工藝及先進封裝技術領域的絕對領先地位，我們預測2026年按美元計算的營收預計將實現接近30%的同比增幅。”按照30%的增長目標，這意味著台積電2026年營收有望達到1591億美元，約合人民幣11080.4億元。2025年第四季度，按照技術劃分，7nm及以下的先進製程合計佔台積電總晶圓營收的77%，其中3nm、5nm、7nm對應的營收佔比為28%、35%、14%，這個趨勢源自於2023年第四季度之後台積電的調整——不卷、少捲成熟製程，為營收創造更大的增長空間。先進製程當中，5nm貢獻了35%的季度營收，這主要與HPC產品集中在5nm節點有關，比如輝達的Blackwell架構，但隨著輝達Rubin架構量產，未來3nm的收入有望快速爬升。但無論如何，不看工藝製程，只看產品平台，疊加AI熱潮、ASIC晶片自研等因素，HPC（高性能計算）短期內對台積電的業績貢獻，有望持續維持在50%以上，甚至是60%。台積電甚至宣佈，我們將2024年至2029年AI加速器營收的復合年增長率（CAGR）指引上調至接近中高50%的水平。另外，隨著2nm量產，蘋果這種等級的大客戶匯入該節點，以及HPC又慢慢過渡到3nm，按技術節點的營收貢獻分佈，可能會大幅度的稀釋掉5nm和7nm。而按地區劃分，由於大客戶悉數在北美，目前貢獻著平均75%的收入，大陸客戶本季度也貢獻了9%的營收。台積電第四季度主要業績資料需要注意一點，AI、智慧型手機等對先進製程的依賴，大幅度推升台積電的營收，但主要集中在前段晶圓製造，後段的封裝貢獻目前還比較小。“先進封裝2025年其對總營收的貢獻約在8%左右，我們預計2026年將達到兩位數百分比。”台積電CFO黃仁昭說。第四季度，台積電還有一個關鍵的資料披露，毛利率衝破60%，達到62.3%，而之前的指引是59%-61%，直接超了指引的上限1.3個百分點。對台積電這樣的晶圓廠來說，只要產能利用率排滿，再加上舊節點逐步完成折舊，把光刻機的機台“乾冒煙”，最後大家看到的就是不斷增長的毛利率，對於一個重資產的製造企業來說，毛利率快接近輝達、AMD這樣的無晶圓廠的Fabless設計公司了，這是一個非常誇張的指標。另外，如果再把營運支出控制在合理的水平，台積電的淨利潤水平也會不斷創新高。根據台積電在財報中披露的資料，第四季度資本支出115.1億美元，全年累計409億美元（約合人民幣2849億元），單季度平均資本支出都在100億美元的水平，整個供應鏈中間，上游的裝置廠也會隨之起飛。台積電2025年資本支出不單如此，台積電在隨後的電話會議上，更是強調2026年全年的520億-560億美元，即便是下限也比2025年全年多了111億美元，等於多出來一個季度，扣除掉新節點、先進封裝等技術研發，這種量級的資本支出等於是給裝置廠發訊號：你們的金主已經準備持續“撒幣”，所以美股周四收盤，ASML收漲5.37%，泛林收漲4.16%、應材收漲5.69%。對於未來三年資本支出是否會超過2000億美元，黃仁昭在電話會議雖然迴避這個資料，但也明確表示，“2奈米、A16以及大量CoWoS產能的建設，這個數字必然會顯著攀升。”以下是台積電2025年第四季度財報電話會議精簡版：台積電首席執行長魏哲家點評：回望2025年，人工智慧（AI）領域的強勁需求貫穿全年，成為驅動行業增長的核心引擎；與此同時，非AI市場細分也在年末展現出溫和復甦的態勢。在“晶圓代工2.0”這一涵蓋邏輯晶圓製造、封裝測試及掩模製造的廣義定義下，行業整體同比增長16%。憑藉台積電卓越的技術差異化優勢和深厚的客戶基礎，我們全年按美元計算的營收實現了35.9%的大幅增長，表現顯著優於行業平均水平。步入2026年，雖然全球宏觀環境仍面臨關稅政策調整及零部件價格上漲帶來的不確定性，特別是在價格敏感的消費電子市場，但我們對業務基本面保持堅定信心。據預測，2026年晶圓代工2.0行業將繼續保持 14%的增長。基於台積電在先進製程、特殊工藝及先進封裝技術領域的絕對領先地位，我們預測2026年將是公司又一個強勁增長年，按美元計算的營收預計將實現接近30%的同比增幅。在人工智慧的大趨勢下，市場正處於結構性變革之中。2025年，來自AI加速器的營收已佔據公司總營收的高雙位數（15%-19%）百分點。隨著AI模型在消費者、企業及主權AI領域的深度滲透，全球對高性能計算能力的需求呈現出“無止境”的態勢。為應對這一挑戰，台積電正全方位最佳化產能配置。我們不僅在台灣和亞利桑那州提前了晶圓廠的建設時間表，更通過製造卓越性提升生產率，並在必要時將N5產能靈活轉換為N3產能。基於目前的評估，我們將2024年至2029年AI加速器營收的復合年增長率（CAGR）指引上調至接近中高50%的水平。相應地，未來五年公司整體營收的復合年增長率預計將接近25%，由智慧型手機、高性能計算、物聯網及汽車電子四大平台共同驅動。關於全球製造足跡的佈局，台積電始終以客戶需求為核心導向，兼顧地理靈活性與股東價值最大化。在美國亞利桑那州，我們正加速產能擴張：首座晶圓廠已於2024年第四季度成功進入高產量生產階段，良率表現優異。由於需求超出預期，第二座廠的生產計畫已提前至2027年下半年；第三座廠的建設正在進行中，同時我們正積極申請第四、第五座晶圓廠及先進封裝廠的建設許可。近期，我們增購了周邊大面積土地，旨在建構一個獨立的“千兆晶圓廠”叢集，以全方位支援人工智慧與高性能計算領域的領先客戶。在日本，通過與各級政府的緊密協作，熊本首座特殊工藝晶圓廠已於2024年底順利量產；二廠的建設也已啟動，其技術節點與擴產節奏將緊貼市場動態。在歐洲，德國特殊工藝廠的建設正按計畫穩步推進。與此同時，台灣依然是我們最核心的技術樞紐。在政府支援下，我們正於新竹和高雄科學園區籌備多階段的2奈米（N2）產能，並持續投入先進封裝設施，確保台灣在全球半導體生態中的領先地位。最後，關於技術路線圖的最新進展。台積電的2奈米及A16技術正引領行業邁向極致節能計算的新時代。N2已於2025年第四季度在台灣多個工地成功量產，良率穩定，預計2026年將迎來快速爬坡期。作為技術增強版，N2P計畫於今年下半年投入量產，提供更佳的功耗性能比。而採用超級電源軌（SPR）技術的A16，則專門針對訊號布線及電源傳輸極度複雜的頂級高性能計算產品，計畫於2026年下半年量產。我們深信，N2系列及其衍生技術將成為台積電歷史上又一個極具生命力且規模龐大的技術節點，進一步擴大我們的全球技術領先優勢。答分析師內容摘要：摩根大通分析師高庫爾·哈里哈蘭(Gokul Hariharan）：目前資本市場最關心的話題莫過於AI需求的真實性。許多投資者擔心，當雲服務提供商（CSP）完成第一輪基建後，需求會迅速萎縮，導致嚴重的產能過剩。你們如何評估這種風險？另外，面對2026年接近30%的增長預期，你們認為主要的支撐點來自那裡？魏哲家：關於AI泡沫的擔憂，我非常理解。事實上，面對每年高達520億至560億美元的資本支出，作為公司首席執行長，我必須比任何人都謹慎。為了驗證需求的真實性，在過去幾個月裡，我走訪了幾乎所有頭部的雲服務提供商以及他們的最終企業級客戶。我得到的反饋是非常清晰且一致的：AI不再僅僅是一個實驗室裡的原型，它已經深深植入到這些公司的核心業務流程中。這些CSP客戶不僅擁有極強的資本實力（甚至比台積電還要雄厚），更重要的是，他們看到了AI帶來的實際投資回報率（ROI）。此外，台積電自身就是AI的深度受益者。在我們的先進晶圓廠裡，我們利用AI模型對數以百萬計的感測器資料進行即時分析，最佳化排程並進行預防性維護。結果是顯而易見的——我們的生產率提升了1%到2%。對於台積電這種規模的公司來說，1%的效率提升意味著巨大的財務價值。如果連我們都能看到這麼明顯的收益，那麼全球數以萬計的公司必然會有更強烈的動力去部署AI晶片。關於2026年的增長，主要由N3工藝的持續爬坡、N2的早期貢獻以及先進封裝產力的翻倍增長所驅動。花旗銀行分析師勞拉·陳（Laura Chen）：我想追問關於電力供應的問題。目前AI資料中心對電力的消耗已成為全球熱議話題，這是否會成為限制台積電未來出貨的物理瓶頸？另外，在先進封裝（Advanced Packaging）方面，請詳細說明其對公司長期毛利率的影響，以及在SoIC（系統整合晶片）和3DIC（三維積體電路技術）領域的具體訂單可見度。魏哲家：電力確實是一個嚴峻的挑戰。但我必須重申，相比全球範圍，我更憂慮的是台灣本土的電力彈性，因為我們的核心製造基地依然紮根於此，我們必須確保電力供應能支撐起我們多階段的2奈米擴產計畫。至於全球資料中心，雲服務商在電力規劃上是非常具有前瞻性的，他們通常在五六年前就已經鎖定了相關的能源配額。從目前的交流來看，限制AI擴張的核心瓶頸依然是“台積電的晶片夠不夠分”，而不是“電力夠不夠用”。台積電首席財務官黃仁昭(Wendell Huang)：關於先進封裝，2025年其對總營收的貢獻約在8%左右，我們預計2026年將達到兩位數百分比。先進封裝的毛利率雖然目前仍低於公司平均水平，但隨著規模效應的顯現和製造自動化程度的提高，其利潤結構正在快速最佳化。目前，我們約10%到20%的資本支出流向了封裝與掩模製造領域。客戶對CoWoS的需求依然遠超供應，同時，我們看到越來越多的HPC客戶開始採用SoIC技術，將不同製程的晶片垂直堆疊。這種技術帶來的不僅僅是面積的縮減，更是功耗的大幅下降，它是我們維持領先地位的另一把利劍。摩根士丹利分析師詹家鴻（Charlie Chan）：關於競爭格局，目前美國的IDM競爭對手在獲得政府巨額補貼後，正試圖重奪代工市場的領導權，甚至宣稱在1.8奈米或更先進節點上取得了客戶進展。台積電在維持客戶忠誠度方面是否有新的策略？此外，面對海外建廠的高昂成本，你們如何確保不攤薄股東的回報？魏哲家：這是一個關於“護城河”的問題。在代工行業，資金確實重要，但它不是萬能的。先進製程的競爭是一場馬拉松。從邏輯設計到物理實現，再到最終的量產爬坡，每一個環節都需要數千名頂級工程師的經驗累積。我們目前的2奈米技術（N2）已經在去年四季度進入了產量爬坡期，良率表現非常穩健。競爭對手雖然喊出了響亮的口號，但從產品設計到真正能大規模量產出貨，通常存在2到3年的“時間滯後期”。至於海外成本，我們堅持“價值定價（Value-based Pricing）”。雖然美國或歐洲的營運成本更高，但我們的客戶願意為供應鏈的彈性和技術的確定性支付溢價。我們在亞利桑那州的良率已經達到了台灣同等水平，這證明了台積電的製造基因是可以成功移植的。我們依然維持長期毛利率在53%以上的目標，這絕不會動搖。新街研究分析師貝瑞特·辛普森（Brett Simpson）：我注意到台積電的混合晶圓均價（ASP）在過去兩年的復合漲幅非常驚人。這種調價是否已經充分反映了3奈米及未來2奈米的複雜性成本？此外，你們如何平衡與大客戶（如蘋果、輝達）之間的定價關係，以確保他們在面臨終端壓力時依然選擇台積電的最先進製程？魏哲家：定價策略是一個極其複雜的過程。我們每一代新製程的單片晶圓價格確實都在上漲，因為每一步工藝背後所需的EUV曝光次數、光罩層數以及材料成本都在指數級增加。但我們要看的是“每電晶體成本”或“性價比”。黃仁昭：我們在定價時會通盤考慮六大核心盈利驅動因素：領先的技術價值、製造卓越性導致的低缺陷率、跨節點的產能最佳化、產品組合、匯率波動以及全球佈局成本。通過將部分N5產能改造為N3（兩者工藝有高度相容性），我們極大降低了資本性支出的負擔，這種營運靈活性是對手無法比擬的。只要我們能通過技術幫助客戶在終端市場賺到更多錢，定價就不是問題。瑞銀分析師林曉蕾（Sunny Lin）：關於2奈米（N2）的遷移速度。我們聽到傳聞說2奈米的遷移曲線比3奈米還要陡峭。為什麼客戶在面對單片晶圓成本大幅上升的情況下，反而表現得更加急迫？另外，關於下一代A16技術，其引入的“背面供電（Backside Power Delivery）”會給性能帶來多大提升？魏哲家：你提到的“急迫感”是完全真實的。原因很簡單：在AI時代，功耗就是一切。N2相比N3能在同等頻率下降低25%-30%的功耗。對於智慧型手機廠商，這意味著更長的續航和更少的發熱；對於資料中心，這意味著在同樣的電力額度下可以多塞進20%的伺服器。黃仁昭：N2的早期採用者不僅限於手機，HPC客戶的佔比在大幅提升。至於A16，它是N2的延續和突破，引入超級電源軌技術後，邏輯密度將進一步提升。我們預計A16將在2026年下半年量產，它將主要針對那些對算力密度有極致追求的AI客戶。可以說，N2系列將成為台積電歷史上生命周期最長、產值最高的技術節點之一。高盛分析師盧博森（Bruce Lu）：關於算力鴻溝，目前Token的消耗增長遠超晶片的產出。在這種情況下，台積電未來三年的資本支出是否有望突破2000億美元？此外，你們如何看待2024-2029年AI營收50% 以上增長這一指引？這是否意味著台積電需要建設比現在多出一倍的先進產能？魏哲家：Token的消耗反映了AI的普及程度。雖然我們無法量化未來的所有需求，但目前的瓶頸確實不在軟體，而在硬體。黃仁昭：關於2000億美元的說法，我們暫不討論具體數字。但過去三年我們的投入是1010億美元，未來三年由於2奈米、A16以及大量CoWoS產能的建設，這個數字必然會顯著攀升。AI營收增長接近中高50%是基於目前大客戶給出的長期訂單能見度（Order Visibility）。這意味著我們需要在台灣新竹、高雄以及海外同步推進至少五到六座大型晶圓廠的建設。我們將採取嚴格的階梯式投入策略，確保每一分資本支出都能轉化為未來的每股收益增長。 (騰訊科技)