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中國光刻機“加速跑”:從技術追趕到全球競爭新格局
近日,日媒《日經亞洲》發文稱,中國可能成為繼荷蘭和日本之後,全球第三個能夠獨立製造光刻機的國家。這一消息並非空穴來風,以上海微電子、清華大學研究團隊為代表的中國科技力量,正在光刻技術的各個環節上實現突破。中國光刻機技術的發展是一部從追趕到突破的奮鬥史。早在20世紀50年代,中國就開始了半導體技術的探索,徐端頤團隊不負眾望,在1971年研製出中國第一台光刻機,並投入規模生產,供應全國半導體行業使用。此成果於1978年榮獲全國科技大會獎。然而,由於"造不如買"的思潮影響,中國光刻機技術一度落後國際先進水平20年。近年來,面對國際技術封鎖,中國光刻機產業加速自主創新。上海微電子已實現90奈米乾式DUV光刻機的量產,其28奈米浸沒式DUV裝置通過中芯國際驗證,國產化率突破70%。2025年12月,上海芯上微裝科技自主研發的AST6200型350nm步進光刻機完成出廠偵錯,其套刻精度達到正面80nm、背面500nm,可處理碳化矽、藍寶石等化合物半導體,國產化率達83%。01. 技術突破核心資料與研發背景2025年11月底,上海芯上微裝科技股份有限公司(AMIES)自主研發的AST6200型350nm步進光刻機完成出廠偵錯並交付客戶,標誌著中國在高端半導體光刻裝置領域取得重要突破。該裝置技術參數令人矚目:套刻精度‌:正面80nm(約頭髮絲直徑的千分之一),背面500nm相容材料‌:突破矽基限制,可處理碳化矽(SiC)、藍寶石、氮化鎵(GaN)等化合物半導體國產化率‌:同類產品SSX600系列零件83%為"中國製造"研發時間線顯示,芯上微自2025年2月成立後,在短短9個月內實現從零到一的突破,展現了"中國速度"。公司源自上海微電子分拆,繼承了母公司的技術積累與訂單資源,技術實力紮實。這一背景為其後續研發與市場拓展提供了有力支撐。02. 巨量資料在光刻機研發中的創新應用光刻機研發是典型的多學科交叉系統工程,巨量資料技術在其中扮演著關鍵角色:‌工藝最佳化與模擬‌:ASML利用AI技術最佳化光刻工藝參數,通過機器學習演算法分析歷史生產資料,快速找到最優工藝窗口。國內企業也逐步引入類似技術,在光刻膠塗布、曝光劑量控制等環節實現資料驅動的工藝最佳化。‌良率提升‌:通過即時採集生產過程中的溫度、濕度、振動等環境參數,結合光學檢測資料,建立良率預測模型。某國內廠商採用此方法後,關鍵工序良率從75%提升至85%。‌裝置健康管理‌:部署感測器網路收集裝置運行狀態資料,建構故障預測模型。某案例顯示,該方法使裝置非計畫停機時間減少40%,維護成本降低25%。‌供應鏈最佳化‌:利用巨量資料分析全球供應鏈風險,建立替代供應商資料庫。在晶片短缺期間,某企業通過此方法將物料交付周期縮短30%。03. 全球光刻機市場格局當前全球光刻裝置市場呈現"一超多強"的寡頭格局。荷蘭ASML憑藉EUV(極紫外)光刻機的獨家供應地位,佔據高端市場絕對主導權。支撐台積電、三星、英特爾的3奈米製程量產。日本尼康與佳能則在中低端市場形成差異化競爭:尼康通過ArF乾式DUV光刻機守住10%市場份額,佳能以奈米壓印技術(NIL)在儲存晶片領域開闢新賽道。2024年全球光刻機市場規模達315億美元,同比增長16.2%,預計2025年將繼續增長至350億美元,2026年將達392億美元。ASML、尼康、佳能的積體電路用光刻機2024年出貨達683台,銷售金額約264億美元。光刻機是半導體裝置中市場佔比最大的品類,佔全球半導體裝置銷售額的約24%。04. 產業影響與市場定位此次突破瞄準的是一個250億美元的龐大市場,主要面向5G基站、新能源汽車和Micro LED顯示等高端晶片製造領域。具體影響包括:‌化合物半導體製造‌:350nm工藝恰好契合碳化矽晶片的製造需求,不能簡單以"解析度低"判定其技術價值。碳化矽是"第二代半導體",目前廣泛應用於5G基站、新能源車、雷射雷達及通訊領域的微型LED等行業。‌供應鏈安全‌:在海外先進製程裝置管制的背景下,國產350nm光刻機的量產能力,可有效降低對進口裝置的依賴,強化成熟製程晶片的供應鏈安全。‌技術路線差異化‌:與ASML聚焦前道光刻機不同,中國企業在後道光刻機領域已取得突破。上海微電子在封裝光刻機領域的全球市場份額超 40%,位列第一,此次350nm裝置進一步鞏固了這一優勢。05. 國際對比與技術差距與國際領先水平相比,中國光刻機技術仍有明顯差距:專家指出,這種差距普遍在8-10年。ASML的EUV光刻機使用13.5nm波長的光源,而國產光刻機仍在使用更長的波長技術。不過,在特定應用領域,中國裝置已展現出獨特價值。06. 行業專家觀點與未來展望半導體行業專家對此次突破給予積極評價:‌細分市場定位‌:"這台裝置不是去硬剛ASML的擂台,而是精準切入化合物半導體賽道"。其配置高數值孔徑投影物鏡,支援多種照明模式,能在矽、碳化矽、磷化銦等材料上工作,就像多功能工具箱。‌技術主權意義‌:實現了軟體100%自主可控,從底層驅動到工藝管理全自研。在別人斷供系統時,它還能轉得起來,這是保障供應鏈安全的關鍵。‌產業生態影響‌:成熟製程市場佔晶片需求的七成以上。國產光刻機先拿下這塊,等於保住了基本盤,為後續技術升級積累資金和經驗。未來,隨著巨量資料、AI等技術與光刻工藝的深度融合,中國有望在特定領域實現"彎道超車"。行業預測,到2030年,中國半導體裝置市場將迎來爆發式增長,光刻機作為核心裝置,其國產化處理程序將加速推進。 (半導體材料與工藝裝置)
歐洲智庫再出狠招:若中國不放鬆稀土管制,或將切斷ASML對華DUV光刻機售後支援
據彭博社援引歐洲外交關係委員會(ECFR)旗下智庫最新報告披露,若中國持續強化對關鍵稀土元素的出口管制,歐盟或將採取“對等反制”措施——推動荷蘭政府限制ASML對中國大陸客戶現有DUV光刻機的售後服務,甚至暫停相關裝置的維護與技術支援。這一提議標誌著中歐在高科技與關鍵資源領域的博弈正從“隱性摩擦”走向“顯性對抗”。報告指出,中國自2023年起逐步收緊對鎵、鍺、鏑、鋱等用於半導體、新能源和國防工業的關鍵稀土材料的出口許可,已對歐洲多個戰略產業造成實質性衝擊。而作為回應,歐洲方面正考慮將ASML在中國市場的巨大存在感轉化為談判籌碼。中國市場:ASML不可割捨的“收入支柱”根據ASML於2025年10月發佈的第三季度財報,中國大陸市場貢獻了高達24億歐元的系統銷售收入,佔其全球系統銷售額的42%。值得注意的是,其中超過90%的訂單來自深紫外(DUV)光刻機,尤其是NXT:1980Di及以下型號的成熟製程裝置。儘管美國主導的出口管制早已禁止向中國出口極紫外(EUV)光刻機,並對部分高端浸沒式DUV機型(如NXT:2000i及以上)實施嚴格限制,但大量用於28nm及以上成熟製程的DUV裝置仍被允許交付至非敏感用途的晶圓廠,包括汽車晶片、電源管理IC、工業控制晶片等廣泛領域。這些“非先進但不可或缺”的晶片,構成了現代工業社會的底層基礎設施。一旦ASML停止對已售裝置的維護服務,將直接導致中國數百條產線面臨停擺風險。歐洲的兩難:施壓 vs. 自損然而,此舉對歐洲自身亦是一把雙刃劍。ASML首席財務官羅傑·達森在財報電話會上坦言:“即便面臨地緣政治壓力,中國仍是ASML最大且最具韌性的單一市場。我們預計2026年來自中國的收入仍將保持穩定。”若全面切斷DUV售後支援,不僅將重創ASML營收——相當於一夜損失近四分之一的系統銷售收入,還可能加速中國本土光刻裝置的替代處理程序。這正是前CEO彼得·溫寧克多年來反覆警告的風險:“封鎖只會催生更快的自主創新。”事實上,這一趨勢已然顯現。在2025年上海灣芯展上,由上海微電子拆分成立的“上海芯上微裝”首次公開展示多款面向化合物半導體與先進封裝的國產光刻裝置。據《科創板日報》現場採訪,該公司核心團隊均來自原上海微電子光刻項目組,明確以“快速市場化”和“前道裝置攻關”為戰略目標。雖然目前尚無7nm以下邏輯晶片用國產光刻機問世,但中國已在刻蝕、薄膜沉積、清洗、量測等環節基本實現裝置全國產化。光刻,成為最後一塊“硬骨頭”。技術現實:DUV仍是不可替代的主力儘管EUV被視為摩爾定律延續的關鍵,但其高昂成本令多數廠商望而卻步。第一代EUV光刻機售價超1.2億美元,而新一代High-NA EUV更是飆升至3.8億美元。即便是台積電這樣的行業龍頭,也對大規模部署持謹慎態度。相比之下,DUV技術成熟、性價比高,配合多重曝光工藝,仍可支撐14nm甚至7nm晶片的量產——中芯國際即在2023年利用ASML NXT:1980Di裝置成功試產7nm晶片。兩年過去,受限於裝置獲取瓶頸,中國先進製程雖未突破5nm,但在成熟製程領域產能持續擴張,對DUV裝置的依賴有增無減。博弈升級:資源與技術的“相互挾持”歐洲智庫此次提議,本質上是一場“資源換技術”的戰略試探。稀土是晶片製造中不可或缺的材料——從磁體到拋光液,從雷射器到感測器,無不依賴稀土元素。而光刻機則是晶片製造的“心臟”。雙方各自握有對方難以短期替代的關鍵資產。但這場博弈的風險極高。若歐洲真對ASML售後下手,不僅可能觸發中方更嚴厲的稀土反制,還可能徹底激化中國加速建構“去美化+去歐化”供應鏈的決心。屆時,ASML或將永久失去全球最大半導體增量市場。正如一位不願具名的歐洲半導體分析師所言:“用今天的收入去賭明天的談判優勢,是一場危險的豪賭。而中國,已經不再是沒有備胎的玩家。” (晶片研究室)
ASML CEO警告:中國正加速技術自立,光刻機依賴或將終結,稀土成反制王牌
在2025年第三季度財報電話會議上,ASML現任首席執行官克里斯托弗·富凱(Christophe Fouquet)罕見地對中國市場的戰略動向表達了深切憂慮。他指出,儘管中國大陸仍是ASML當前最大的裝置交付市場,但其正在以驚人的速度推進半導體裝置的自主化處理程序——不僅試圖擺脫對ASML光刻機的依賴,更可能在未來利用稀土資源對全球供應鏈施加反制。“我們正處在一個高度不確定的時代,”富凱坦言,“人工智慧驅動的晶片需求激增,本應是ASML的黃金機遇期。但與此同時,中國正系統性地建構自己的半導體裝備體系,目標明確:不再受制於人。”中國市場:最大客戶,也是最大變數根據ASML最新披露的財報資料,2025年第三季度,中國大陸市場佔其全球光刻機交付總量的42%,遠超第二季度的27%,首次躍居為ASML單季最大客戶。然而,這一數字背後隱藏著結構性限制:由於美國主導的出口管制層層加碼,中國大陸企業至今無法獲得EUV光刻機,甚至連部分先進浸潤式DUV裝置也已被列入禁運清單。目前,ASML向中國大陸交付的裝置多為較早期型號,如NXT:1950i或更舊版本,主要用於28nm及以上成熟製程。這些裝置雖能支撐汽車電子、電源管理、物聯網等領域的晶片生產,卻難以助力中國突破7nm及以下先進製程的瓶頸。值得注意的是,部分交付裝置實際流向了在華外資晶圓廠,如西安三星、無錫SK海力士等合資項目。這意味著,真正用於本土晶片製造的比例可能低於表面資料。出口管制步步緊逼,技術封鎖環環相扣自2024年初以來,荷蘭政府在美國壓力下持續收緊對華光刻機出口政策。1月,NXT:2050i與2100i兩款高端DUV機型的出口許可被撤銷;9月,管制範圍進一步擴大至1970i、1980i、2000i及以上型號。至此,除最基礎的DUV裝置外,幾乎所有可用於先進邏輯或儲存晶片製造的光刻機均已對中國大陸關閉大門。這種“你突破一吋,我封鎖一尺”的策略,非但未能遏制中國半導體產業的發展,反而激發了其前所未有的自主創新決心。技術突圍:從“卡脖子”到“造脖子”台積電前副總經理、浸潤式光刻技術奠基人林本堅近日在接受媒體採訪時直言:“持續制裁只會逼出一個更強大的對手。當一條路被堵死,聰明的人會開闢新路。就像某些AI大模型,並未沿用西方路徑,卻達到了相近甚至超越的性能。”這一判斷正在中國半導體裝置領域得到印證。中微半導體已成功將5nm級刻蝕機匯入台積電產線,成為全球少數掌握該技術的企業之一。而刻蝕、薄膜沉積與光刻並列為晶片製造三大核心環節,其突破意義不言而喻。與此同時,北方華創、盛美半導體、拓荊科技、上海微電子(及其獨立營運的“芯上微裝”部門)、新凱來等本土企業,正圍繞光刻、清洗、量測、離子注入等關鍵裝置展開高強度技術攻堅。國家大基金三期千億級資金的注入,更將資源集中投向“卡脖子”最嚴重的環節。稀土:沉默的王牌,潛在的反制武器富凱在財報會上特別提到,中國近期對稀土出口實施的管制措施雖尚未直接影響ASML供應鏈,但“若局勢升級,後果將極其嚴重”。光刻機中的高精度光學元件、雷射器、磁懸浮系統等核心部件,均依賴稀土材料。全球超過90%的稀土加工產能集中在中國,這一優勢使其具備“以資源換技術空間”的戰略籌碼。有分析指出,當前中國的稀土管制更多是釋放政治訊號——若美方繼續無底線打壓中國高科技產業,不排除未來將稀土作為精準反制工具,直接衝擊包括ASML在內的西方高端製造企業。前任CEO預警:孤立中國,終將反噬自身ASML前首席執行官彼得·溫寧克(Peter Wennink)曾在荷蘭國家電視台Nieuwsuur節目中發出警示:“試圖在晶片領域完全孤立中國,是徒勞且危險的。你不分享技術,他們就自己研發。而一旦他們成功,你就永遠失去了這個市場。”如今,這一預言正加速變為現實。美國的封鎖非但未能扼殺中國半導體產業,反而催生了一個高度動員、資源整合、目標清晰的國產替代生態。正如業內所言:“制裁不是終點,而是中國裝置商的起跑線。”在這場關乎未來科技主導權的博弈中,ASML或許仍是光刻機領域的王者,但它的“不可替代性”,正在被中國速度一點點瓦解。 (晶片研究室)
美國技術機構:如果中國遲遲造不出EUV,跟日本企業合作,採用佳能的裝置是突破封鎖的唯一機會
01 前沿導讀據美國半導體技術機構SemiAnalysis所發佈的專欄報告指出,日本佳能的奈米壓印(NIL)技術在國際晶片領域被冠以“匹敵甚至超過EUV的能力”,從理論上來說,奈米壓印可以達到甚至是超過EUV光刻機的曝光解析度,並且裝置的製造成本比EUV光刻機更低。但是奈米壓印技術存在多種問題,例如零件的損耗、多層圖案的對齊精度、製造邏輯晶片的良品率等問題。日本的奈米壓印裝置與ASML主導的傳統光刻裝置不同,儘管美國也對日本企業實施出口管制,但奈米壓印裝置還可以進行出口。如果中國企業在EUV領域的進展緩慢,那麼與日本佳能合作,嘗試使用奈米壓印技術製造晶片,也是一條可行的技術路線。02 奈米壓印奈米壓印與光學光刻的核心理念是一致的,都是將掩範本上面的圖案轉移到晶圓上面。先進行多層的圖案化疊加,然後進入到刻蝕、沉積等工藝步驟,最終完成整個晶片之後進入封裝環節。只不過光學光刻使用光源透過光縫快速掃描印刷,而奈米壓印則是使用一種特定的“印章”,將圖案進行機械化印刷,這兩種技術存在本質上的差別。奈米壓印技術,最早是由美國普林斯頓大學的華人科學家周郁在1995年提出的技術。2001年,奈米壓印從學術界逐步過渡到商業化的範疇,成立了分子壓模公司 (Molecular Imprints Inc.),開始將奈米壓印技術應用在製造半導體晶片上。2014年,在日本佳能公司收購了分子壓模公司之後,又聯合了日本印刷株式會社、鎧俠控股等多個企業共同開發奈米壓印的晶片製造技術。並且佳能將奈米壓印技術定義為ASML EUV的替代方案,企圖用這種方法來縮短與ASML的技術差距。目前為止,全球的晶片製造格局變成了ASML、尼康、佳能三家比拚,中國企業緊隨其後。ASML持有浸潤式DUV光刻機和EUV光刻機這兩大王牌裝置,尼康走的是傳統光刻,旗下有乾式DUV和浸潤式DUV裝置,但裝置的技術水平落後於ASML。佳能擁有乾式DUV光刻機,並且還持有已經商用的奈米壓印裝置。2023年10月13日,佳能宣佈推出型號為“FPA-1200NZ2C”奈米壓印光刻機裝置。據佳能表示,該裝置的硬體能力支援最小線寬14nm的晶片製造,相當於是邏輯晶片的5nm節點。隨著掩模技術的提升,該裝置可以實現2nm節點的邏輯晶片製造,並且其技術成本要比ASML的EUV裝置低很多。03 現存問題佳能的奈米壓印裝置已經交付給了鎧俠集團和鎂光科技,用於製造快閃記憶體晶片。儲存晶片與邏輯晶片存在本質上差別,儲存晶片的結構簡單,重複度高,對於掩模的要求較低,甚至幾百層的圖案結構都是一致的。而邏輯晶片涉及到CPU、GPU、NPU等多種電晶體的圖案設計,其每層的電路圖案都不一樣,這對於掩模和裝置精度要求很高。奈米壓抑的機械印章非常細小,其尺寸相當於人類頭髮的橫截面。現在使用這個裝置每秒壓印一次晶片,只要是機械印章出現一丁點的缺陷或者是損耗,這都會直接影響晶片的良品率。傳統光學光刻所使用的掩範本,其使用壽命支援光刻100000個晶圓,而奈米壓印所使用的掩範本壽命遠低於光學掩範本。想要解決這個問題,就必須投入資源去開發適配的材料,不但成本高,而且耗時長,這也是奈米壓印遲遲沒有製造邏輯晶片的原因之一。我們將目光投向中國大陸市場,杭州璞璘是中國唯一一家深耕奈米壓印技術的企業,由該公司製造的PL-SR系列奈米壓印裝置已經在2025年8月份正式交付給客戶使用。並且該公司的創始人葛海雄先生,師從奈米壓印技術發明人周郁博士,具備20年以上的技術開發經驗。根據璞璘公司的資料顯示,該裝置是迄今為止唯一在國內初步實現20nm以下高端晶片所需的奈米壓印裝置。並且公司還向市場供應了包括範本複製膠、耐刻蝕型奈米壓印膠、刻蝕傳遞膠、光學奈米壓印膠、耐腐蝕奈米壓印膠、增粘膠、防粘試劑在內的40余種製造材料,建立起一條全新的晶片產業鏈。佳能在硬體裝置上,對比中國現存的產品具備明顯優勢。但中國企業的路線是押注傳統光學光刻和奈米壓印光刻兩種技術路線,並且這兩種技術路線平行研發。在無法獲取EUV裝置的前提下,奈米壓印技術是一個可以嘗試的技術方案,但奈米壓印現存的問題就是製造先進邏輯晶片的損耗大、良品率低,可以當做備選方案,光學光刻技術依然是主流的選擇。 (逍遙漠)
ASML跨足半導體後道製造 推出新型光刻機台 XT:260提升先進封裝製程的效率與良率
隨著人工智慧(AI)晶片和高效能運算(HPC)需求的爆發,半導體產業正加速邁向異質整合與先進封裝的時代。傳統上,光刻技術多聚焦於前道晶圓製造,然而,後道封裝所需的光刻製程能力,已成為下一代系統單晶片(SoC)設計的關鍵瓶頸。為瞭解決晶片尺寸不斷擴大及晶圓翹曲(warpage)帶來的製程難題,全球光刻裝置巨頭艾司摩爾(ASML)近日宣佈推出新型光刻機台 XT:260,大幅擴大了曝光場(Exposure Field)的範圍,顯著提升先進封裝製程的效率與良率。ASML表示,現代晶片設計越來越依賴垂直與水平的「堆迭方式」來實現更強大的功能與更高的頻寬。這類堆迭通常包含多種異質元器件,例如在處理器單元中,最新的 GPU(例如B200)或 CPU。這些元器件可以進行混合搭配(mix and match)。而在儲存晶片領域,DRAM被垂直堆迭後就形成所謂的高頻寬儲存晶片HPM。最後在光電整合的光電封裝(CPO)上,雖然尚未量產,但ASML認為這是未來幾年內將發生的重要技術轉折點。在這些複雜的結構中,中介層(interposer)扮演了關鍵的橋接作用。尤其是中介層上佈有電路,因此必須進行光刻製程才能將電路圖案打出來。ASML指出,根據台積電(TSMC)的技術藍圖,業界普遍使用「光罩尺寸(reticle size)」來衡量中介層的大小。一個reticle size可以被視為一個單位的面積。目前業界的組裝尺寸大約在3.x片到5.x片光罩大小的水準。然而,技術發展目標預計將做到大約八片光罩大小。對此,ASML強調,隨著尺寸的增加,傳統光刻機檯面臨兩大核心挑戰。首先是曝光場限制,由於傳統光刻機台的單次曝光場範圍有限,若要處理多達八倍光罩大小的大型中介層,必須分區多次進行曝光。這會大幅降低製造效率。第二個挑戰就是晶圓翹曲(Warpage),因為在先進封裝的世界裡,有一條與微觀世界相反的規律,那就是「尺寸越大,製程難度越高。」當許多不同晶片被放置在一起時,由於不同材料的熱膨脹係數不一致,晶圓在受熱後會發生彎曲,即產生翹曲。光刻裝置必須具備處理這種彎曲晶圓的能力。為應對上述挑戰,ASML推出了XT:260新機台。這台新裝置的核心突破在於顯著擴大了曝光場的大小,從而使曝光效率獲得大幅提升。根據ASML展示的資料顯示,XT:260機台的D.P.(產出率)表現相較於競爭對手的裝置呈現出大幅度的提升。此外,XT:260特別具備處理翹曲晶圓的能力。這項技術突破使得機台能夠適應因異質整合導致的晶圓彎曲問題。而另外據稱:XT:260的應用層面極廣,不只包含中介層(interposer),還包括3DIC(三維積體電路),台積電稱之為SoIC(System-on-Integrated-Chips)的相關技術。還有光電整合的CPO部分的應用案例。 (芯聞眼)
重大突破!中國國產首台“晶圓平坦度測量裝置”出貨HBM產線!
許多人對於中國國產半導體產業的突破抱著漠視的態度,緊緊盯著光刻機,似乎光刻機沒有突破,半導體產業就止步不前了;實際是“不積跬步,無以至千里”,中國國產半導體產業一直在穩步前行。11月22日,中科飛測官宣,首台晶圓平坦度測量裝置——GINKGOIFM-P300已成功出貨至HBM客戶端。我們可以把把晶片製造過程想像成:要在一張名為“晶圓”的圓形矽片上,層層疊疊地“印刷”出極其複雜的微觀電路。這相當於晶圓就是“地基”,光刻機就是最主要的印刷機,負責把電路圖“印”到地基上。想像一下,如果地基(晶圓)不是絕對平坦的,而是有些微小的起伏、彎曲或翹曲,就像一塊稍微有些變形的玻璃板。用超高精度的印刷機(光刻機)在上面印刷比頭髮絲細幾千倍的電路。如果地基不平會怎樣?首先會對焦失敗,就像你用相機拍一張起伏不平的紙,一部分清晰,另一部分必然模糊。光刻機的鏡頭也有一個最佳焦平面,如果晶圓不平,某些區域的電路就會因為“失焦”而印刷失敗,變成廢品。其次會造成層間錯位,晶片通常有幾十層電路。在第一層上印了路,因為不平,印第二層的時候,新的路和舊的路就對不上了,就像立交橋的橋墩沒對準橋面,整個電路就短路了,晶片直接報廢。所以,平坦度是保證“印刷”精準的前提!晶圓平坦度測量裝置就是一個超級精密的“水平儀”或“平整度掃描器”。在把晶圓送進昂貴的光刻機之前,先用它來全面掃描一下,精確地測量出整個晶圓表面“那裡高了幾個奈米,那裡低了幾個奈米”。得到這張詳細的“起伏圖”後,製造流程可以做出調整,如果不平整度在允許範圍內,光刻機可以根據測量資料動態調整焦距,像一台智能相機一樣,在掃描不同區域時自動微調,保證每一處都清晰。如果平整度太差,超出了光刻機的調節能力,那就需要追溯到前面的製造環節(比如化學機械拋光CMP),也就是需要進行工藝改進。因此,晶圓平坦度測量是一個技術壁壘極高,難度極大的領域;同時,全球市場也高度集中於幾個巨頭手中。根據QYResearch等行業報告,目前全球晶圓平坦度測量市場主要有科磊(KLA Corporation)、康寧(Corning)、尼德克(NIDEK)、黑田精工(Hitachi High-Tech)以及日立高新(KURODA Precision Industries)等全球巨頭所壟斷。特別是科磊(KLA Corporation),憑藉其深厚的技術積累和全面的量檢測產品線,在整個前道量測裝置市場佔據主導地位。從技術路徑來看,晶圓平坦度測量技術主要分為接觸式和非接觸式兩大類。當前技術發展更傾向於非接觸式測量,以避免對晶圓表面造成損傷。在更高精度的測量領域,光譜共焦技術和基於光學的高精度測量方法已成為主流,它們能夠實現奈米級的重複精度和極高的測量速度,以滿足先進製程的需求。隨著晶片製程不斷微縮,尤其是進入14nm、7nm及更先進節點後,對晶圓平坦度的要求已進入奈米甚至亞奈米等級。在國內EUV光刻機受限的背景下,國內晶圓廠廣泛採用的多重曝光技術,會大幅增加工藝步驟,使得晶圓經歷更多次的熱預算和應力,導致翹曲風險加劇,從而對平坦度測量裝置的精度、速度和穩定性都提出了近乎極致的要求。因此,中科飛測此次出貨的GINKGOIFM-P300裝置是中國國產半導體的里程碑事件,不僅標誌著中國在晶圓平坦度測量領域實現了重大突破,打破了國外廠商的長期壟斷;而且其背後有著更深層的產業意義。中科飛測GINKGOIFM-P300能夠支援鍵合後晶圓的檢測,並突破對超高翹曲晶圓、低反射率晶圓的量測限制。這直接瞄準了製造過程中的實際痛點。特別是在HBM(高頻寬儲存器)等先進封裝領域,多層晶圓的堆疊會引入顯著的應力和翹曲,傳統裝置難以精準測量,中科飛測的突破意味著中國國產裝置已開始切入高端封裝這一關鍵市場。其次,不僅打破壟斷,更關鍵的是大大提升了供應鏈安全。如前所述,中國半導體量檢測裝置的國產化率曾經極低,在2021年之前不足3%,使得國內晶圓產線在裝置獲取和後續維運方面都存在被“卡脖子”的風險。中科飛測的出貨,為國內晶圓廠,特別是在HBM等前沿領域發力的企業,提供了一個自主可控的測量方案選項,有助於降低對單一外部供應鏈的依賴。當然,中科飛測的突破並非個例。近年來,以新凱來為代表的企業也宣佈在明場缺陷檢測、暗場缺陷檢測等13類關鍵量檢測產品上完成開發,並進入國內主要晶圓製造企業開始量產應用。這些都表明中國半導體量檢測領域已從點的突破,邁向系統性、多產品線的協同發展,共同加速中國國產替代的處理程序。因此,中科飛測向HBM客戶出貨首台晶圓平坦度測量裝置,是中國半導體裝置國產化浪潮中的一個縮影。在全球由巨頭壟斷的高端量測市場中,中國已經實現了零的突破,並開始向更細分、更高端的應用領域滲透。 (飆叔科技洞察)
號稱“上帝之眼”的蔡司,曾經給美國提供不合格的鏡頭,將美國的光刻機產業直接帶進了墳墓
01前沿導讀德國蔡司是ASML光刻機的獨家鏡頭供應商,也是全球唯一一家可以製造EUV光刻機鏡組的廠商。由於其出色的技術水平和製造工藝,蔡司也被國際產業稱之為“上帝之眼”。其涉及的產品眾多,小到眼鏡片、照相機鏡頭、顯微鏡鏡頭,大到工業CT鏡頭、光刻機鏡頭,蔡司這個公司已經成為了全球領先光學技術的代名詞。雖然現在的蔡司如日中天,但是當年的蔡司卻遠沒有如今這麼強大。甚至當年蔡司給美國廠商提供的光刻機鏡頭,成為了美國光刻機產業快速消亡的罪魁禍首。02美日光刻機大戰在ASML發展的初期,由於其名聲小、產品需求量少,很多供應商都在拒絕ASML的合作請求。ASML母公司飛利浦旗下的物理實驗室,在法國設有技術分支,其技術核心是法國的CERCO公司。該公司專精於製造高水平光學鏡頭的製造商,在母公司的推動下,ASML的PAS系列光刻機開始採用CERCO公司提供的鏡頭。彼時的國際光刻機市場,仍處於美日兩國企業爭奪天下的時期。美國的GCA與日本的尼康,雙方在光刻機領域展開了激烈的技術火拚。GCA已經與蔡司達成合作,而尼康本身就是傳統光學技術起家,可以為自己的光刻機提供鏡頭。看似雙方的實力不相上下,實際上美國GCA與蔡司的合作正處於內亂的邊緣。購買GCA光刻機的晶片廠商發現光刻機有問題,在製造的過程中會出現大量無法使用的晶圓,GCA就此與蔡司進行爭論。蔡司堅持認為自己的鏡頭沒問題,是GCA的光刻機設計落後,導致產品出現問題,GCA必須對產品重新設計修改。而GCA也對蔡司進行反駁,聲稱蔡司的鏡頭在交付之後有著明顯質量下降的情況,是蔡司的問題,要求蔡司檢查鏡頭。雙方就這個問題爆發爭論,誰也不肯低頭。GCA與蔡司的爭吵,也讓ASML躍躍欲試。法國CERCO公司為ASML提供的鏡頭遲遲滿足不了大規模製造的要求,ASML便將目光放在了蔡司身上。飛利浦物理實驗室的技術專家范希克,曾經就彼此之間的合作問題求見蔡司數學部門負責人格拉策爾。經過30分鐘的會談,格拉策爾的最終回覆很簡單,蔡司不會給飛利浦旗下的公司製造鏡頭。彼時的美國GCA公司還有一個最致命的問題,那就是不重視客戶的反饋。依靠自己在光刻機領域的絕對領先地位,GCA擁有著極高的市場話語權,其公司管理層也越來越傲慢無禮。而日本的尼康和佳能,則是特別注重客戶意見,並且願意聽從客戶的意見來最佳化產品。1979年,美國惠普公司公開炮轟美國本土光刻機企業的狂妄自大,並且惠普還在報告中大肆表揚日本企業的光刻機產品,稱其質量好的難以置信。尼康憑藉著與客戶深度交流、傾聽客戶意見,其製造的光刻機銷量越來越好。1982年,尼康從美國矽谷建立了分公司,搶奪美國GCA的客戶群體。GCA的營收在這一年中下降了50%,許多美國的晶片工廠都優先選擇購買尼康的光刻機,狂妄自大的GCA開始走向沒落。03美國光刻機的黃昏ASML首位CEO賈特·斯密特在領導公司的過程中,將客戶意見放在了產品製造的第一位,並表示客戶的願望就是他對手下工程師的命令。而且ASML還有一個獨家的技術手段——超高精度的光刻機對準系統,這個技術是ASML獨有的,GCA和尼康均沒有涉足,這個技術成為了ASML與蔡司合作的關鍵。1984年,ASML的技術員馬丁·范登布林克在與蔡司的會面當中,建議其提前檢查供應給美國GCA的光刻機鏡頭,但是蔡司並沒有聽他的意見。蔡司認為檢查鏡頭就是浪費時間的行為,畢竟蔡司向GCA交付了上百台鏡頭,沒有一個被退回,責任肯定在GCA身上。馬丁的個人實力很強,他給蔡司提的建議都是從技術角度進行分析,非常有用。並且他在後來還擔任了ASML首席技術官,領導團隊開發出了浸潤式DUV和EUV光刻機。但當時的蔡司心高氣傲,壓根沒有把他當回事。在隨後的幾年裡,GCA給蔡司退回來了大量光刻機鏡頭。蔡司對其進行技術調查,終於發現了問題。蔡司使用柔性密封劑將玻璃透鏡黏附到金屬支架上,但是密封劑對於水分和溫度特別敏感,受熱會產生膨脹,緊接著玻璃透鏡就會出現了漂移的情況。這種設計剛開始使用的時候一切正常,可一旦長時間使用,機器內部的溫度變高,透鏡就會出現漂移,從而大幅度降低成像質量。在這種情況下,尼康是競爭對手,蔡司不會跟其合作解決問題。就算想合作,對方也不同意,甚至還會懷疑蔡司是過來探取技術的。思來想去,只有跟ASML合作這一條路可選。ASML母公司飛利浦旗下的製造技術中心對蔡司伸出援手,維爾澤爾與科斯特兩位技術人員選擇用鉸鏈固定以及玻璃與金屬膠接的方法,解決了透鏡漂移的問題。在此之前,蔡司拒絕與ASML的任何技術合作。但是經過這次事件,雙方的關係得到了進一步的加深,也為後來蔡司入股ASML,幫助ASML製造獨家光刻機鏡頭埋下伏筆。GCA因為蔡司鏡頭的問題,市場口碑出現大面積崩盤。不管是美國晶片工廠還是其他國家的晶片工廠,均選擇購買日本的光刻機,或者是荷蘭ASML的光刻機,美國的光刻機成為了燙手山芋。隨著產業競爭的不斷升級,GCA的光刻機業務被美國矽谷集團收購。彼時的光刻機市場成為了尼康與ASML相互競爭的局面,其他競爭對手要麼被大企業收購之後轉型其他業務,要麼就是面臨倒閉的邊緣。2001年,ASML正式收購了美國矽谷集團,將美國的光刻機技術納入麾下。至此,美國本土企業徹底退出了光刻機產業的競爭。 (逍遙漠)
美國是光刻機的發明國,為什麼現在的美國卻沒有自研的光刻機?
01前沿導讀美國不但是電晶體的發明國,還是晶片、微影技術、光刻機的發明國。但在後來的發展當中,美國本土的光刻機企業逐漸銷聲匿跡,唯一的技術火種也在2001年被荷蘭的ASML全權收購。自此,美國徹底退出光刻機產業,也放棄了自主光刻機的研發。在中國發展自主晶片技術的過程中,美國又開始在背後不斷干預ASML的運營,以產品禁售的方式來阻礙中國技術的發展。這種對華制裁的政策,也被國際專家解讀為“非本國發明綜合症”,只允許美國企業以及美國投資的企業發明新的技術產品,不允許其他國家開發出比美國還先進的產品。02產業興衰1958年,美國物理學家傑伊·萊思羅普從顯微鏡成像原理中獲得靈感,透過倒置顯微鏡以及柯達公司提供的光阻,開發出透過光學系統列印複雜微細電路的方法。此方法的出現,也代表了光刻技術的出現。1961年,美國GCA(地球物理公司)製造出了全球第一台重複曝光光刻機。先進的設備讓GCA迅速佔領市場,其市佔率達到了60%以上。1973年,由美國軍方投資的珀金埃爾默公司製造出了全球第一台投影式光刻機,不僅降低了整體製造環節的成本,而且還提升了晶片的良品率。該設備的出現,讓珀金埃爾默成為了70年代國際光刻機市場的霸主。珀金埃爾默的出現,讓GCA感覺到了市場威脅。1978年,GCA又推出了更先進的自動化步進投影光刻機。該設備不但解析度更高,而且支援自動化操作,取代了先前需要人工移動晶圓的環節。儘管這款裝置的售價高達45萬美元,但市場反應極佳,GCA再次奪迴光刻機市場的領導地位。1980年,GCA的業務達到頂峰,但內部團隊卻出現了動盪。其公司創辦人格林伯格將自己的精力從帶領企業發展技術,轉變成了個人享受,出現了奢侈浪費的情況。格林伯格不但購買百萬美元的跑車,而且還以考察市場為由,乘坐高端遊輪環遊世界。這種紙醉金迷的生活讓格林伯格在面對客戶的時候充滿傲氣,也讓許多採購光刻機的客戶對GCA公司高高在上的姿態大為不滿。與此同時,日本的尼康和佳能正在肆意生長。1970年,佳能推出接近式光刻機。1980年,尼康推出投影光刻機。尼康和佳能的光刻機產品不僅性能好、穩定性強,而且公司還積極傾聽客戶的意見,不斷優化改進產品,一點點蠶食美國光刻機的市場份額。甚至尼康直接在美國矽谷創建分公司,搶奪美國光刻機企業的客戶。而GCA在後來的發展中也出現了致命的錯誤,沒有一個很好的鏡頭供應商。GCA的光刻機鏡頭供應商是特羅佩爾,這是一個由格林伯格控制的美國光學廠商,但是隨著光刻機技術的推進,特羅佩爾無法提供合格的鏡頭產品,這直接導致了GCA公司走向衰落。同時,由荷蘭經紀事務所、ASM公司、飛利浦三家勢力合資所成立的ASML正越級挑戰光刻機技術。其公司技術長認為,跟隨美國、日本的路線發展光刻機,只能成為跟隨者,ASML要直接開發出高水準的自動化設備,甩開競爭對手。1991年,ASML推出了PAS 5500光刻機,這是一台先進的自動掃描光刻機。該設備的推出,讓ASML成為了全球第二,僅次於日本尼康。而美國本土的光刻機企業在後續的競爭中持續萎靡,不但拼不過光學技術強大的日本企業,甚至連整合供應鏈技術的ASML也打不過。珀金埃爾默公司被其他企業收購,轉型研究儀器的製造。 GCA被美國矽谷集團收購,2001年又被ASML全資收購。美國退出了光刻機產業的競爭,但又以資本注入的方式,躲在ASML背後進行全域操控。03產業博弈美國是光刻技術的發源地和早期領導者,但技術優勢本身俱有時效性和動態性,需要企業持續創新並隨時適應市場變化。美國企業滿足於短期的市場份額,忽略了技術迭代的加速和客戶需求的變化,最終在更靈活、更專注的競爭對手面前失去優勢。美國光刻機公司的失敗,不僅僅只是技術上面的失敗,其根本原因是管理層傲慢、自大並且沒有重視客戶的反饋,將市場拱手讓給了競爭對手。1990年代,美國政府在組成EUV LLC技術聯盟中的決策表明,當涉及核心關鍵技術時,政治考量往往壓倒商業邏輯。美國之所以選擇將荷蘭的ASML納入聯盟當中,而非選擇技術底蘊較好的日本尼康,就是基於地緣政治而非純技術優劣的決策。ASML的成功,在於其創造了全球協同創新網絡,整合各國頂尖供應商的最優技術。而美國光刻機產業的衰退部分源自於過度自信和封閉創新,忽略全球技術資源的整合潛力。日本的光刻機企業雖然注重自主創新,但其產業鏈相對封閉,錯過了浸潤式技術和EUV技術的早期開發。對於中國的光刻機產業來說,雖然被美國封鎖了EUV和部分先進的DUV設備,但美日兩國光刻機的落後,給了中國企業發展自主技術的經驗。要聯合產業鏈共同建構自主可控的技術體系,注重顧客導向,避免重複出現美國企業在企業營運上面的根本性治理失誤。(逍遙漠)