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国产光刻机背后的希望( 二 )


要知道 ， 理论上来说 ， 193nm光波长ArF浸没式DUV光刻机可用于7nm制程芯片的生产 。 目前 ， 全球拥有193nm光波长ArF浸没式DUV光刻机生产量产能力的玩家中 ， 数得上名字的也仅有占据80%全球光刻份额的ASML ， 以及分食剩余市份的尼康和佳能 。
国产光刻机背后的希望文章插图
近三年ASML、尼康、佳能光刻机出货量情况
跨越13年研发 ， 这台可用于28nm制程芯片生产的光刻机 ， 可以说被中国芯片业期盼已久 。
二、上海微电子：深紫外线光刻机水平有望追平ASML从技术层面来讲 ， 光刻是指利用光学–化学反应原理 ， 将电路图转移到晶圆表面的工艺技术 ， 而光刻机则是光刻工序中的一种投影曝光系统 。
光刻机可分为无掩模光刻机和有掩模光刻机 ， 前者技术壁垒相对较低 ， 一般用于高分辨率掩模版、集成电路原型验证芯片等特定芯片的小批量制造 。 而卡住国产半导体产业链“脖子”的 ， 则是技术壁垒较高的有掩模光刻机 ， 有掩模光刻机目前多用于先进制程的前道工艺中 。
从分类来看 ， 无掩模光刻机又可分为电子束直写光刻机、离子束直写光刻机、激光直写光刻机；有掩模光刻机分为接触/接近式光刻机和投影式光刻机 。
此外 ， 有掩模光刻机又可按照光刻光源的代际进行划分 ， 上海微电子正在研发的193nm光波长ArF浸没式光刻机属于第四代光刻机 ， 可用于45～22nm制程芯片的生产 。
国产光刻机背后的希望文章插图
光刻机经历了五代发展（图源：国泰君安证券研究）
目前 ， 上海微电子是中国国内唯一能制造IC前道工艺用光刻机的企业 ， 在其已量产的光刻机产品中 ， 最为先进的是SSA600/200产品 ， 能够用于90nm制程芯片的生产 。
深紫外线光刻机作为有掩模光刻机历史上的第四代光源 ， 193nm光波长ArF（准分子激光器）已经是世界领先水平 。 也就是说 ， 如果上海微电子成功设计、集成出193nm光波长ArF浸没式光刻机 。 就意味着在深紫外线光刻领域 ， 中国技术水平已经赶上全球光刻机龙头ASML 。
三、上海微电子背后的国家队“五强”光刻机主要可分为照明系统、Stage系统（工作台系统）、镜头组、搬送系统、Alignment系统（对准标记系统）这五大组成部分 。
作为高度复杂的半导体领域关键设备 ， 光刻机对集成度的要求极高 。 有数据显示 ， 组装一台光刻机需要上万个零部件 。
由于光刻机各个组件的高度复杂 ， 全球光刻机龙头ASML即在成立早期 ， 采取“Out House”的运营模式 ， 仅负责光刻机整机的设计和子系统的需求定义 ， 将各个子系统委托第三方厂商进行研发生产 。
直至今天 ， ASML仍保留有部分“Out House”模式的传统 ， 比如 ， 其使用的光刻机核心组件 ， 由蔡司、Cymer等多家厂商供应 。
与ASML相同 ， 上海微电子的193nm光波长ArF浸没式光刻机研发之路上 ， 亦有国产产业链玩家的支持 。
为尽快完成对193nm光波长ArF DUV光刻机的攻关 ， 中国推出“极大规模集成电路制造技术及成套工艺”项目（又称“02专项计划”） ， 其中专门针对光刻产业进行规划 。
根据“02专项计划” ， 我国光刻机研发工作亦采用类似“Out House”的研发模式 ， 上海微电子负责整机的设计与集成 ， 另有五家企业各自负责对光刻机不同核心零部件的研发 。
值得一提的是 ， 这五家承担核心零部件研发企业 ， 均与中国顶尖高校联系紧密 ， 代表着中国最顶尖的半导体研发实力 。
这五家企业分别是：
1、北京科益虹源
北京科益虹源光电技术有限公司成立于2016年7月 ， 主营光刻机光源系统 ， 拥有准分子激光技术研究、产品开发的能力 。
在企业工商平台可以看到 ， 北京科益虹源第一大客户为持股37.5%的中国科学院微电子研究所 。


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