EUV光刻机国产化替代任重道远

【专题 | 「光刻机」光刻技术_ASML光刻机_国产光刻机_EUV光刻机】

荷兰ASML最先进的EUV光刻机集成了全球最先进的技术设备，仅凭一国之力难以实现。我国自主研制的90nm 光刻机虽与世界先进相差很远，但在发展中初步形成了较为完整的产业链。光刻机是我国高端工业水平的集中体现，在一定程度上代表了我国在精密制造等领域与世界尖端科技的差距，国产光刻机达到世界先进水平任重道远。
光刻机是芯片制造的关键设备，光源是产品迭代的主要推动力
光刻机本质上是以光为刀，在硅片上投射出电路图，是光刻工艺中最关键的工艺设备，具有结构复杂、成本极高的特点。一台EUV光刻机由13个系统，10多万个零件组成，价格高达1.2亿美元。光刻机分辨率=k1*λ/NA，其大小由物镜的数值孔径NA值及光源的波长λ所决定。目前NA值是0.33,短期难以提升，因此改变光源以提高分辨率。光源是光刻机的核心部件之一，波长越短，就表示光刻的刀锋越锋利，刻蚀对于精度控制越高。在光刻机的发展历史上，如何降低光源的波长是提高光刻机分辨率的关键。目前世界领先的芯片制程工艺是7nm，EUV光刻机波长可达13.5nm,适用7nm、5nm及以上工艺，主要应用于手机应用处理器、基带芯片、加密货币、高性能计算等高性能、高集成度领域。EUV高端光刻机是集物理、材料、精密制造等极限科技的结晶，其技术突破不仅对物镜、光源、浸没式系统等核心组件要求极高，而且需要光刻胶、光刻气、光罩、涂胶显影设备、检测设备等配套设施的协同发展。

表1光刻机不同光源的波长区别

（资料来源：五度易链行业研究中心）

EUV光刻机市场被ASML独家垄断，需求旺盛
全球光刻机市场被ASML、Canon 、Nikon三家瓜分，尤其在 EUV 光刻机市场上，ASML处于绝对垄断地位。从光刻机产品结构看，目前光刻机产品主要包括EUV、ArFi、ArF dry、KrF、I-Line五大类，
2019年，全球光刻机市场规模107亿美元。其中ArFi销售额占比最高超过54%，其次是EUV,占比28%,目前三星、台积电、因特尔、中芯国际等下游市场对 7nm 制程的需求十分旺盛，未来EUV将成为市场主流产品。

图1 2019 年按销售金额统计的全球光刻机产品结构

（资料来源：中银证券、五度易链行业研究中心）
表2 2019 年按销量统计的各类光刻机竞争格局

（资料来源：五度易链行业研究中心）

我国初步形成以上海微电子为龙头的光刻机产业链
ASML光刻机的背后是全球供应链体系，融合了当今世界顶尖技术，由西方最先进的工业技术支撑，其中90%的光刻机部件来自外国厂商，包括德国蔡司的镜头及美国的先进光源。仅从光源供应商来看，就有来自美国的Cymer及日本的小松制作所等提供先进光源。

表3 ASML光刻机光源主要供应商

（资料来源：五度易链行业研究中心）

我国长期受《瓦森纳协定》限制，无法使用国际高端光刻机所需要的先进部件，导致我国光刻机与世界先进水平差距较大。随着国家02专项中的光刻机关键核心技术的突破，我国自主研发能力不断加强，在局部领域已经达到世界先进水平，目前我国上海微电子已实现自主研制90nm制程光刻机，预计2021年将实现28nm光刻机。

表4 我国光刻机领域主要企业

（资料来源：五度易链行业研究中心）

结束
目前，中美科技战愈演愈烈，未来在区块链、AI、无人驾驶等需求拉动下，对芯片提出更高的技术要求。作为芯片生产核心部件的EUV光刻机也将成为各国科技战的必争之地。EUV光刻机科技含量高，研制难度大，成为制约我国芯片产业发展的短板。未来为保障我国芯片行业的良性发展，我国需在EUV光刻机关键领域率先取得突破，达到世界领先水平，成为ASML高端光刻机的必选部件，融入国际先进光刻机产业链中，逐步缩小差距，相互制约，提高竞争优势。

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