#光刻機產業
東方極光:中國光刻機產業鏈深度調研與投資全景報告(2025)
1. 從防禦到反攻的產業轉折點1.1 報告背景與調研綜述2025年的全球半導體格局正經歷著自冷戰以來最深刻的結構性斷裂。隨著美國針對中國半導體產業的圍堵進入“深水區”,特別是針對AI晶片及核心製造裝置——光刻機的出口管制全面收緊,中國半導體產業的發展邏輯已徹底改變。路透社及多方情報源披露,中國正在實施一項代號為國家級工程。這一行動不僅是對外部壓力的應激反應,更是中國試圖重構全球半導體供應鏈權力的戰略總攻。本報告作為一份行業投資顧問的深度調研成果,旨在穿透地緣政治的迷霧,深入剖析這一宏大戰略背後的產業鏈條。我們不僅關注那些耳熟能詳的龍頭企業,更致力於挖掘那些隱藏在“影子網路”中的隱形冠軍——那些位於上海、深圳、北京及創業板、科創板,正在為中國光刻機實現從0到1突破提供核心支撐的上市企業。1.2 投資邏輯的範式轉移當前,中國光刻機產業鏈的投資邏輯已發生根本性轉變,投資者必須從傳統的財務報表分析轉向對產業生態位的精準研判:從“商業邏輯”轉向“生存邏輯”:過去市場關注的是企業的毛利率和全球市場份額,而現在的核心指標是企業是否進入了“國產替代”的安全名錄(White List)。一旦進入以華為(Huawei)或上海微電子(SMEE)為核心的供應鏈體系,意味著獲得了長期的訂單保障和不受經濟周期波動的政策兜底。“影子軍團”的價值重估:由於顯性的龍頭企業(如中芯國際、華為)受到制裁,大量的裝置採購和技術攻關任務被轉移至未被列入實體清單的關聯企業(如SiCarrier新凱來、鵬芯微PXW等)。投資視線需穿透表層,鎖定這些“影子”企業的上游供應商,這才是當前A股市場中最大的阿爾法來源。大基金三期的精準制導:註冊資本達3440億元的大基金三期已於2024年啟動,其投資策略從前兩期的“廣撒網”轉向了 “精確制導” 。資金流向明確指向了“卡脖子”最嚴重的光刻機核心零部件(光源、物鏡、工件台)及關鍵材料(光刻膠、大矽片)。跟隨國家資本的流向是目前勝率最高的策略。1.3 關鍵結論預覽調研顯示,中國光刻機產業鏈正在形成以上海(SMEE總部)、北京(研發與零部件中心)、深圳(應用與影子製造中心)為核心的三大產業叢集。整機整合端:雖然SMEE未上市,但其核心股東張江高科 (600895.SH) 承載了極高的資產證券化預期與戰略價值。光學與光源端:茂萊光學 (688502.SH)、永新光學 (603297.SH) 與 福晶科技 (002222.SZ) 正在建構替代西方精密光學的中國方案。材料端:南大光電 (300346.SZ) 與 彤程新材 (603650.SH) 在高端ArF光刻膠領域的突破,是打破日本壟斷的關鍵一環。新勢力:以新凱來 (SiCarrier) 為代表的華為系裝置商正在重塑供應鏈,其背後的上市供應商網路值得高度關注。2. 宏觀戰局:地緣政治催生的“Manhattan計畫”2.1 封鎖升級:技術鐵幕的落下自2019年以來,以美國為首的西方國家建構了嚴密的半導體裝置出口管制網。2025年的形勢更為嚴峻,最新的管制措施不僅徹底切斷了EUV(極紫外)光刻機的獲取途徑,甚至連先進的DUV(深紫外)裝置及其零部件、維護服務也被納入禁令範圍。荷蘭ASML公司被迫停止對華部分服務,這直接威脅到了中國存量晶圓廠的正常運轉。根據相關報告,美國及盟友的策略旨在“凍結”中國的技術節點,使其長期停留在成熟製程,無法向7nm及以下先進工藝邁進。這種生存級的威脅,直接催生了中國半導體產業的“舉國體制”反擊。2.2 中國的應對機制:復刻“Manhattan工程”據路透社及多方情報源披露,中國的應對策略被內部人士比作“Manhattan計畫”。這一比喻精準地概括了該行動的三個核心特徵:保密性、資源動員力與單一目標的絕對優先順序。2.2.1 XXXXX調研發現,XXXXX。XXXXXX。XXXXXXXX。2.2.2 華為的“鏈長”角色在這一宏大計畫中,華為 (Huawei) 不再僅僅是一家通訊或手機公司,它已演變為中國半導體產業鏈的 “超級整合者”與“總設計師” 。全產業鏈協調:華為通過旗下的哈勃投資(Hubble Investment)和關聯公司(如SiCarrier),在全國範圍內協調數千名工程師和數百家供應商,打通從材料、設計到製造的每一個環節。技術外溢:華為將自身在通訊領域積累的精密製造、演算法最佳化能力外溢給上游裝置商,幫助國產裝置快速迭代。例如,華為派遣技術團隊駐廠,協助供應商解決良率問題,這種深度繫結是過去商業環境下難以想像的。2.2.3 資金引擎:大基金三期2024年成立的國家積體電路產業投資基金三期(Big Fund III),註冊資本高達3440億元人民幣,遠超前兩期。投資轉向:與一期側重晶圓製造、二期側重多點佈局不同,三期的投資方向極其明確且聚焦——全力攻克光刻機、全環繞柵極(GAA)、 高頻寬記憶體(HBM) 等“卡脖子”最嚴重的環節。長期主義:大基金三期的資金性質決定了它不追求短期財務回報,而是追求產業鏈的安全與自主。這為那些研發周期長、投入巨大的光刻機零部件企業提供了最堅實的後盾。3. 核心陣地:上海微電子(SMEE)與長三角叢集在光刻機整機製造領域,上海微電子裝備(集團)股份有限公司(SMEE) 是中國唯一的希望,也是“Manhattan計畫”中的核心攻堅陣地。雖然SMEE本身尚未在A股直接上市,但圍繞它的資本運作與供應鏈配套,構成了A股光刻機類股最核心的投資主線。3.1 SMEE的戰略地位與技術現狀SMEE成立於2002年,總部位於上海張江。它是中國唯一具備生產投影式光刻機能力的整機廠商,直接對標ASML、Nikon和Canon。3.1.1 產品線與節點突破SSX600系列:這是SMEE目前的主力機型,主要覆蓋90nm、110nm工藝節點。雖然這一製程看似落後,但對於電源管理晶片、模擬晶片、功率器件等大量應用場景而言,已能滿足基本需求,是國產替代的基石。SSX800系列(28nm攻堅):這是全市場最關注的焦點。據行業傳聞及外媒報導,SMEE正在全力攻關代號為SSA800的浸沒式光刻機,旨在實現28nm工藝節點的量產。28nm是晶片製造的“黃金節點”,一旦突破,意味著中國在除最先進製程外的絕大多數領域實現了自主可控。雖然SMEE股東張江高科曾短暫發佈相關進展後撤回,但這恰恰反映了該項目的敏感性與重要性。EUV的探索:專利資訊顯示,SMEE已申請了涉及EUV光源(LPP-EUV)的相關專利,這表明中國並未放棄在下一代極紫外光刻領域的嘗試,儘管距離商業化量產仍有極長的路要走。3.2 核心受益標的:張江高科 (600895.SH)作為SMEE的重要股東(持股比例僅次於上海電氣集團),張江高科在資本市場上被視為SMEE的頭號影子股。投資邏輯:SMEE作為國家級戰略資產,未來無論是獨立IPO還是資產注入,張江高科都將獲得巨大的資產增值。更重要的是,張江高科背後的張江科學城是SMEE及其大量供應商的物理載體,擁有極高的產業聚集度。風險提示:作為園區開發企業,其主營業務仍是房地產和租賃,SMEE的業績貢獻目前佔比極小,股價主要受事件驅動和情緒影響,波動性較大。3.3 衍生力量:AMIES與後道封裝光刻調研發現,SMEE並非單打獨鬥。一家名為AMIES(上海微電子的關聯/衍生公司)的企業正在後道封裝光刻領域嶄露頭角。AMIES的定位:專注於先進封裝光刻機。隨著Chiplet(小晶片)技術的興起,後道封裝的重要性日益凸顯。AMIES展示了包括晶圓鍵合、雷射退火在內的多種裝置,並在國內市場佔據了極高的份額。投資對應:關注AMIES的供應鏈,以及與其有合作關係的A股封測龍頭(如長電科技、通富微電),它們是AMIES裝置的首批使用者和驗證者。4. 隱秘戰線:華為的“影子軍團”與深圳叢集在深圳,一場更為隱秘的佈局正在展開。為了規避制裁,華為通過一系列未上市的關聯企業,建構了一個龐大的 “影子製造網路” 。這些企業往往不直接使用華為品牌,但在資金、人員和技術上與華為深度繫結。4.1 核心裝置平台:新凱來 (SiCarrier)深圳新凱來技術有限公司 (SiCarrier) 是“Manhattan計畫”中湧現出的裝置領域 “新物種”。企業畫像:成立於2021年,主要投資者包括深圳重大產業投資集團等國資背景,與華為關係極其密切。產品全覆蓋:在SEMICON China等展會上,SiCarrier展示了除光刻機外的幾乎全套產線裝置,包括刻蝕機、薄膜沉積裝置(CVD/PVD)、量測裝置等,且均以中國名山(如“泰山”、“珠峰”)命名。光刻機相關的秘密研發:雖然SiCarrier在公開場合刻意低調處理光刻機業務,但有消息稱其正在深圳秘密研發EUV光源及相關核心元件,並大量招募前ASML、Applied Materials的資深工程師。投資機會:SiCarrier作為非上市公司,其巨大的零部件採購需求將溢出到A股市場。投資者應重點挖掘SiCarrier的合格供應商名單,這些企業將直接受益於華為的巨額資本開支。4.2 製造端的“影子工廠”:鵬芯微 (PXW) 與 昇維旭 (SwaySure)華為不再直接建設晶圓廠,而是通過支援初創企業來建立產能。鵬芯微 (PXW):由前華為高管創立,專注於28nm及更先進工藝的晶圓製造。儘管已被列入美國實體清單,但其工廠建設並未停止,是華為晶片製造的重要備份。昇維旭 (SwaySure):專注於儲存晶片(DRAM),同樣是華為生態的重要一環。其技術來源和人才儲備與華為體系高度互通。投資邏輯:這些“影子工廠”是國產裝置(包括SMEE光刻機、新凱來裝置)的首要試驗田和採購方。它們的產能擴張速度直接決定了上游裝置商的業績增速。5. 產業鏈深潛:核心零部件的上市公司機遇光刻機被譽為“工業皇冠上的明珠”,其製造難度在於三大核心子系統:光源(Light Source)、光學鏡頭(Optical Lens)、雙工件台(Twin Scan Workstage)。這三個領域的國產化率最低,技術難度最高,因此在“Manhattan計畫”中獲得的資源傾斜也最大,投資彈性最高。5.1 光源系統:追逐“人造太陽”光源是光刻機的“心臟”,決定了光刻機的解析度和製程節點。技術路徑:從汞燈(G線/I線)到准分子雷射(KrF/ArF),再到雷射電漿體(LPP-EUV)。目前國產替代的重點是193nm的ArF准分子雷射器。核心非上市企業:科益虹源 (RSLaser)。這是中國唯一具備量產ArF准分子雷射器能力的企業,華為哈勃投資是其重要股東。A股核心關聯標的:福晶科技 (002222.SZ):核心邏輯:全球非線性光學晶體(LBO/BBO)的絕對霸主。雷射器要產生深紫外光,必須通過非線性晶體進行倍頻。無論是ASML的光源供應商Cymer,還是國產的科益虹源,都離不開高品質的光學晶體。福晶科技在這一細分領域的市佔率極高,具有極強的議價權。英諾雷射 (301021.SZ):核心邏輯:作為“專精特新”小巨人企業,英諾雷射在深紫外(DUV)雷射器領域有深厚積累。雖然其主營業務是工業微加工,但其雷射器技術平台與光刻光源有底層技術的共通性。調研顯示,其已被列入國家級專精特新名單,有望在光源國產化中承擔更多工。炬光科技 (688167.SH):核心邏輯:提供高功率半導體雷射元器件和光束整形系統。其產品不僅應用於雷射雷達,更是光刻機曝光系統中的關鍵元件。公司已進入ASML供應鏈,證明了其技術實力,在國產替代背景下,其技術將反哺國內光源廠商。5.2 光學系統:挑戰物理極限光刻機鏡頭系統(物鏡)需要極高的加工精度,被形容為“有史以來最精密的光學系統”。核心非上市企業:國望光學(SMEE核心供應商)。A股核心關聯標的:茂萊光學 (688502.SH):核心邏輯:SMEE的核心供應商,提供DUV光刻機曝光光學系統、對準顯微光學系統等關鍵元件。茂萊光學的招股書中明確披露了與SMEE的深度合作關係,是A股中光刻機光學屬性最純正的標的之一。永新光學 (603297.SH):核心邏輯:中國顯微光學的龍頭企業,承接了多項國家高端光學儀器專項。其擁有高數值孔徑(NA)鏡頭的設計與製造能力,這是光刻機鏡頭的核心指標。財報顯示,永新光學的研發投入強度常年保持高位,且已被認定為國家級“製造業單項冠軍”。波長光電 (301421.SZ):核心邏輯:主要產品包括雷射光學鏡頭等。雖然更多應用於雷射加工,但其在精密光學加工領域的積累使其具備切入光刻機外圍光學系統的潛力。奧普光電 (002338.SZ):核心邏輯:背靠長春光機所(中國光學的搖籃)。長春光機所是EUV光刻機光學系統的主要研發單位,擁有國內最強的光學加工和檢測能力。奧普光電作為其唯一的上市平台,具有極強的技術承接能力和資產注入預期。5.3 機械與運控系統:奈米級的舞蹈雙工件台技術決定了光刻機的生產效率(吞吐量)和套刻精度,全球僅ASML和SMEE(通過華卓精科)掌握。核心關注標的:華卓精科 (U-Precision)。企業畫像:清華大學背景,SMEE光刻機雙工件台的獨家供應商。其研發的雙工件台打破了ASML的技術壟斷。上市狀態:華卓精科曾申請科創板上市,雖過程波折,但作為“專精特新”小巨人,其戰略地位無可替代。投資者應密切關注其IPO重啟處理程序,或尋找其參股股東及影子股。技術實力:華卓精科不僅提供工件台,還研發了超精密測控裝備,其研發強度(R&D佔比)極高,是典型的技術驅動型企業。6. 關鍵材料與配套裝置:大基金三期的重點佈局光刻機不是孤立存在的,它需要與塗膠顯影機、光刻膠、掩膜版等配合才能完成光刻工藝。這一領域的國產化同樣是“Manhattan計畫”的重要組成部分。6.1 光刻膠:打破日本壟斷光刻膠是光刻工藝的“耗材”,ArF和EUV光刻膠長期被日本企業(JSR, TOK, Shin-Etsu)壟斷。南大光電 (300346.SZ):核心邏輯:其自主研發的ArF光刻膠已通過客戶驗證並實現少量出貨,是國內走得最快的企業之一。作為國家級專精特新“小巨人”,南大光電在電子特氣和光刻膠兩個領域均有深厚佈局,是大基金重點支援的對象。彤程新材 (603650.SH):核心邏輯:通過控股北京科華和北旭電子,擁有國內最完整的半導體光刻膠產品線(G線、I線、KrF)。調研顯示,北京科華是目前國內光刻膠營收規模最大的企業,其KrF光刻膠已批次供應中芯國際等頭部晶圓廠,ArF光刻膠研發進展順利。晶瑞電材 (300655.SZ):核心邏輯:公司曾斥資購買ASML光刻機專門用於光刻膠的研發測試,展現了極強的攻堅決心。其I線光刻膠已量產,KrF光刻膠進入中試階段。6.2 配套裝置:塗膠顯影與薄膜沉積芯源微 (688037.SH / Kingsemi):核心邏輯:國產塗膠顯影機(Track)的絕對龍頭。光刻機與塗膠顯影機通常是1:1配套使用的。芯源微的產品已打破東京電子(TEL)的壟斷,通過了SMEE和主流晶圓廠的驗證。隨著國產光刻機的放量,芯源微將是確定性最高的受益者之一。拓荊科技 (688072.SH / Piotech):核心邏輯:2025年9月,大基金三期旗下“國投吉信”向拓荊科技子公司注資4.5億元,這是大基金三期公開披露的首批投資項目之一。雖然拓荊的主業是薄膜沉積(PECVD),但其在大基金眼中的戰略地位極高,且薄膜沉積與光刻工藝緊密相關,是全產線國產化的重要一環。6.3 基礎材料:石英與掩膜版南通天晶 (Nantong Crystal):核心邏輯:2025年10月,大基金三期直接入股南通天晶,持股比例達25%。這是一家生產高純石英材料的企業,其產品是製造掩膜版基板和光刻機鏡頭玻璃的核心材料。上市關聯:雖然南通天晶未上市,但其供應鏈地位的提升將利多整個光掩膜類股。A股中路維光電 (688401.SH) 和 清溢光電 (688138.SH) 作為下游掩膜版製造商,將受益於上游材料的國產化突破,減少對進口石英基板的依賴。7. 區域產業叢集投資地圖為了輔助投資決策,我們將上述企業按地域進行梳理,形成三大投資高地:7.1 上海叢集:整機與製造中心地位:SMEE總部所在地,中國晶片製造中心(中芯國際、華虹)。核心標的:張江高科(SMEE股東)、中微公司(刻蝕龍頭)、盛美上海(清洗龍頭)、彤程新材(總部位於上海)。關注點:張江科學城的產業協同效應,以及SMEE 28nm光刻機的量產進度。7.2 北京叢集:研發與零部件中心地位:科研院所云集(中科院微電子所、清華大學),零部件研發實力最強。核心標的:北方華創(裝置平台龍頭)、華卓精科(工件台,未上市)、科益虹源(光源,未上市)、京儀裝備(配套裝置)。關注點:大基金三期總部的政策導向,以及科研院所技術的產業化轉化(如7-Star七星電子與北方華創的整合)。7.3 深圳叢集:華為生態與應用中心地位:華為總部所在地,SiCarrier及“影子工廠”大本營,市場化程度最高。核心標的:英諾雷射(雷射器)、大族雷射(雷射裝置)、強瑞技術(華為工裝測試)、賽微電子(MEMS)。關注點:華為哈勃投資的動向,以及SiCarrier供應鏈的各類非標自動化裝置供應商。8. 投資策略與風險研判8.1 投資時間軸與策略建議8.2 資料圖表:重點關注企業估值與業務矩陣8.3 風險提示技術攻關不及預期:光刻機涉及數十萬個零部件,系統整合難度極大。若國產28nm光刻機良率遲遲無法達標,將影響下游擴產進度,進而壓制整個產業鏈的估值。制裁進一步升級:美國可能將制裁範圍從“黑名單”擴大到“白名單”以外的所有企業,甚至對由於“影子工廠”供貨的零部件廠商實施次級制裁。這將導致核心元器件(如進口高端軸承、感測器、特種閥門)斷供,影響國產裝置的交付。市場情緒波動:光刻機概念股普遍估值較高(PE往往在50倍甚至100倍以上),股價對消息面極其敏感。若市場風格切換,高估值類股面臨回呼風險。9. 結語中國的光刻機是一場沒有退路的戰役。這不僅是技術的角逐,更是國家意志的體現。對於投資者而言,這既是巨大的博弈風險,也是歷史性的機遇。在這個特殊的歷史時期,投資邏輯必須服從於產業安全與國家戰略。我們建議投資者保持戰略定力,透過短期概念炒作的迷霧,堅定佈局那些在光源、光學、材料等底層技術上具有真實突破能力,且深度融入華為-SMEE-大基金這一鐵三角生態的優質企業。這些企業,將是未來十年中國半導體產業皇冠上最璀璨的明珠。 (張張和他的爸爸)
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)
EUV新局,巨頭們的攻守之道
如今,人工智慧晶片的需求正以指數級速度瘋漲,可高昂的成本和複雜的工藝,讓這項技術淪為少數公司的「專屬」。不過,轉機或許很快就會出現。為了給五花八門的人工智慧應用“撐腰”,對先進工藝晶片的渴望一路狂飆,這給整個行業的供應能力帶來了巨大壓力。不管是支撐大型語言模型的超大規模資料中心,或是智慧手機、物聯網裝置、自主系統裡的邊緣人工智慧,前沿半導體在各個應用場景下的需求都在快速成長。但晶片製造嚴重依賴極紫外光刻(EUV)技術,該技術卻成為擴大生產規模的關鍵阻礙。自2019 年首批商用EUV 晶片下線以來,裝置、光罩製作以及光刻膠技術持續改進,讓這項技術逐步趨於穩定。不過,儘管晶片良率有所提升,與更成熟的光刻技術相比,仍有明顯差距。工藝穩定性的維持需要時時保持警覺並精心調校。以EUV 技術為例,在發電、裝置以及耗材方面都需巨額投入。當前,這些成本依舊是阻礙其廣泛普及的重要因素。但半導體產業並未裹足不前,大量深入的研發工作正緊鑼密鼓地推進。01 破局者與守擂者在第六代DRAM(D1c製程)的研發中,美光、三星電子和SK海力士呈現出截然不同的技術路線。美光歷來避免在DRAM 生產中使用EUV,並繼續採取保守的做法。其採取「有限EUV」策略,僅在關鍵層使用極紫外光刻技術,其餘工序依賴成熟的氟化氬浸沒式(ArFi)裝置和多重圖案化工藝。其核心邏輯是透過最小化先進裝置的投入,利用現有產線加速量產處理程序。美光在2月已經宣佈,該公司在業界率先向生態系統合作夥伴和特定客戶交付了專為下一代CPU 設計的1γ(1-gamma)、第六代(10 奈米級)DRAM 節點DDR5 記憶體樣品。據業內人士透露,在其10 奈米級第六代(D1c) DRAM 中,只在有限的幾個步驟中採用了EUV。美光公司的發言人表示:“EUV 技術仍然缺乏完全的穩定性,因此我們只在絕對必要的情況下才使用它。我們認為,在評估了成本和生產力之後,這是正確的時機。”而三星電子作為EUV技術的最早採用者(2020年起),已在D1c製程中引進超過五層EUV工藝,並持續擴大應用範圍。據業內人士透露,三星電子半導體部門正在加快努力用韓國本土替代品取代「ArF(氟化氬)空白掩模」。這些掩模在半導體光刻工藝中至關重要,佔整個階段的40%以上。目前,三星對這些掩模的採購嚴重依賴日本的Hoya。然而,三星現在正與韓國生產商S&S Tech密切合作,以實現本土化。一位業內人士透露,“三星一直在接收少量國產ArF空白掩膜,但最近已開始評估在特定工藝中全面採用。”除了ArF空白掩膜,三星還在加強將其他高度依賴日本的材料在地化。對於目前由日本三井化學主導的EUV薄膜,三星正在與韓國FST合作實現在地化。此外,對於高頻寬儲存器(HBM)的關鍵材料非導電膜(NCF),三星正在與LG Chem合作。目前,NCF材料100%由日本Resonac供應給三星。三星為穩定EUV工藝,不僅組態了超過30台EUV裝置(全球最大規模),還成立專項工作組,由前英特爾專家李尚勳主導光刻膠材料研發和光源最佳化。其內部資料顯示,透過改進掩模保護膜和缺陷檢測演算法,近期EUV層良率已提升至85%以上。SK海力士則採取漸進式擴張,透過與美國應用材料公司合作開發混合式微影方案,試圖平衡成本與效能。其採取了更為保守的策略。儘管在D1c DRAM中計畫應用超過五層EUV工藝,但其整體部署速度明顯落後於三星,甚至解散了部分EUV研發團隊。02 不同打法這種分化折射出兩家韓國企業在儲存晶片市場的差異化定位-三星追求技術制高點,而SK海力士更注重成本控制與風險平衡。三家公司這種分化源自於對技術風險與量產效率的不同權衡。美光認為當前EUV的穩定性不足,且裝置購置與維護成本過高,尤其是在半導體市場周期性波動的背景下,輕資產策略更有利於快速回應需求變化。而三星和SK海力士則押注EUV的長期技術紅利,希望透過高密度流程實現效能突破,鞏固高端市場地位。美光的保守策略可能帶來短期量產優勢。 ArFi裝置經過多年迭代,工藝成熟度較高,且無需應對EUV特有的技術挑戰(如光刻膠靈敏度、掩模缺陷控制等)。這使得美光能夠快速完成從原型到量產的過渡,尤其適合滿足中階市場的需求爆發。然而,多重圖案化技術需要重複光刻和蝕刻步驟,導致生產步驟增加約30%-50%,顯著推升複雜度和缺陷率。產業分析指出,當EUV應用超過三層時,傳統工藝的良率劣勢將加速顯現。值得注意的是,EUV的規模化應用存在「學習曲線效應」。三星透過五年以上的技術積累,已建立覆蓋光刻膠、掩模、檢測裝置的全鏈條最佳化體系。例如,其新型碳基光刻膠可將曝光速度提升40%,而動態劑量調節技術可補償晶圓表面的反射率差異。這些Know-how短期內難以被競爭對手複製,為三星在高階市場的競爭提供了有力保障。 SK海力士則透過模組化工藝設計,將EUV層集中在特定功能區域(如儲存單元陣列),降低整體工藝複雜度,這種策略也有助於其在高端市場逐步站穩腳跟。此外,供應鏈管理能力也是影響市場格局的重要因素。 EUV裝置的供應長期受限於ASML的產能(年產量約50台),且單台成本超過1.5億美元。三星憑藉與ASML的深度合作(包括聯合研發高NA EUV技術),優先獲得裝置供應;而美光由於EUV部署較晚,可能面臨裝置交付周期延長的風險。在材料創新方面,三星與日本JSR合作開發金屬氧化物光刻膠,SK海力士則投資比利時IMEC研究院,推動掩模修復技術的突破,這些舉措都將增強其在供應鏈中的競爭力。03 誰在挑戰EUV霸權?佳能推出的奈米壓印光刻(NIL)技術正悄悄嶄露頭角,逐漸對EUV的統治地位發起挑戰。奈米壓印微影(NIL)技術有著獨特的核心原理。傳統的光刻技術往往依賴複雜的光學系統和化學過程來將電路圖案轉移到晶圓上,而NIL技術另闢蹊徑,採用物理壓印的方式。它就像是使用一個精確的印章,將預先設計好的電路圖案直接壓印到晶圓表面。這種物理壓印的方式避免了許多傳統光刻技術中因光學衍射等問題所帶來的精確度損失和工藝複雜性。與業界巨頭ASML的EUV系統相比,NIL技術具有顯著的成本和能耗優勢。在成本方面,EUV系統的研發、生產和維護都需要龐大的投入,其裝置價格高昂,運行過程中還需要大量的配套設施和專業人員。而NIL裝置由於其原理相對簡單,不需要複雜的光學系統和高精度的光源,使得裝置成本可降低50%以上。這對於晶片製造企業來說,意味著在大規模生產中能夠大幅降低生產成本,並提高經濟效益。在能耗方面,傳統的光刻工藝,尤其是EUV技術,需要消耗大量的電力來維持光源的穩定運行和裝置的正常工作。而NIL技術的能耗僅為傳統工藝的1/10,這不僅符合當今社會對節能減排的要求,還能進一步降低企業的營運成本。不過,目前NIL技術也存在著一定的限制。在製程精度上,當前NIL技術只能達到14nm,而EUV技術已能夠實現5nm的極限製程。製程精度直接關係到晶片的性能和整合度,更高的製程精度意味著晶片可以容納更多的電晶體,從而提高晶片的運算速度和處理能力。因此,在高階晶片製造領域,NIL技術暫時還無法與EUV技術抗衡。然而,該技術已經獲得了美國國防部的支援。美國國防部對晶片技術的需求不僅限於高效能,還注重成本效益和供應鏈的穩定性。 NIL技術的低成本和低能耗特點正好符合其需求。中階晶片市場對於製程精度的要求相對較低,但對成本和能耗更為敏感,NIL技術的優勢能夠充分發揮,為晶片製造企業提供一種更具性價比的選擇。與此同時,俄羅斯在光刻技術領域選擇了更激進的發展路徑。他們計畫開發波長為11.2nm的EUV系統,這與產業通用的13.5nm標準有本質差異。波長是EUV技術中的關鍵參數,不同的波長會對光刻的精確度、解析度和工藝複雜度產生重要影響。俄羅斯選擇開發獨特波長的EUV系統,是希望在光刻技術領域能實現突破,形成自己的技術優勢。然而,開發波長11.2nm的EUV系統面臨巨大的挑戰。光刻技術是一個複雜的生態系統,除了光刻裝置本身,還需要配套的光刻膠、遮罩版等材料和工藝。目前,整個產業的光刻膠、掩膜版等配套產品都是基於13.5nm波長的EUV系統開發的。俄羅斯要開發11.2nm波長的EUV系統,就需要重建整個配套的生態系統。這意味著需要投入大量的研發資金和人力,進行光刻膠、掩膜版等材料的研發和生產工藝的最佳化。04 晶圓上的權力遊戲這種全球光刻技術的多極化探索,正在重塑半導體產業的競爭格局。日本Rapidus公司宣佈在北海道工廠計畫部署10台EUV裝置,並聯合美國博通公司推進2nm晶片的量產,這一舉措旨在重振日本本土的半導體製造能力。曾經的日本半導體產業輝煌一時,在全球市場佔有重要份額。這次Rapidus的行動,是日本試圖在半導體高端製造領域重新奪回話語權的重要嘗試。EUV裝置作為半導體製造中的核心關鍵裝置,對於實現先進製程晶片的量產起著至關重要的作用。部署10台EUV裝置,意味著Rapidus有了實現大規模、高品質2nm晶片生產的硬體基礎。而與博通的合作,則為其帶來了強大的技術支援和市場管道。儲存晶片三巨頭的技術路線分化更具啟示意義:美光堅持最小化EUV使用,依賴成熟的ArFi工藝;三星全力押注EUV層數疊加;SK海力士則在兩者間謹慎搖擺。這種多樣性恰恰反映出後摩爾時代的技術不確定性——沒有絕對正確的路徑,只有適應市場需求的生存策略。05 寫在光刻機轟鳴聲中站在產業變革的臨界點,半導體戰爭已從單純的技術競賽,升級為包含供應鏈韌性、地緣佈局和生態協同的系統性對抗。未來的勝出者或許不是某項技術的絕對領跑者,而是那些能建構開放技術生態、平衡創新風險與商業回報,並在地緣震盪中保持動態平衡的玩家。正如EUV光刻機裡那些跳躍的13.5nm光子,半導體產業的命運軌跡,終究取決於如何將分裂的光譜重新匯聚成驅動進步的能量。 (半導體產業縱橫)