大反转中国光刻机重大突破美国急眼了

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国务院发展研究中心国际技术经济研究所、西安市中科硬科技创新研究院编辑

长岛摘要：光刻机是芯片制造的关键工艺，而光刻机的生产技术由荷兰ASML、日本的尼康和佳能公司垄断。在“缺芯”之势蔓延、美国推动半导体产业链回流的背景下，国产光刻机的真实水平是什么样的？我国又应如何发力实现光刻机和半导体产业的突破？本文给出了答案。本文摘自《硬科技：大国竞争的前沿》一书，该书由中国人民大学出版社于年10月出版。光刻机的全球产业链格局光刻技术是使微电子和纳米电子器件在过去半个世纪中不断微缩的基础技术之一，光刻制造是晶圆制造最关键、最复杂和时间占比最高的环节。目前，全球光刻机已由荷兰ASML、日本尼康和佳能公司完全垄断。据芯思想研究院（ChipInsights）数据，年上述三家公司半导体用光刻机出货台，较年的台增加54台，涨幅为15%。其中，ASML公司出货台，占比62.47%；尼康公司出货31台，占比7.51%；佳能公司出货台，占比29.54%。据估算，光刻机约占晶圆制造设备投资额的23%，再加上光刻工艺步骤中的光刻胶、光刻气体、光罩（光掩膜版）、涂胶显影设备等诸多配套设施和材料投资，整个光刻工艺占芯片成本的30%左右。区别于晶圆制造其他工艺，光刻机组件及配套设施复杂，形成了自身的产业链。光刻机的制造研发并不是某一个企业能够单独完成的，光刻作为晶圆制造过程中最复杂、最重要的步骤，主要体现在光刻产业链高端复杂，需要很多顶尖的企业相互配合才可以完成。光刻产业链主要体现为两点：一是作为光刻核心设备的光刻机组件复杂，包括光源、镜头、激光器、工作台等在内的组件技术往往只被全球少数几家公司掌握；二是与光刻机配套的光刻胶、光刻气体、光罩（光掩膜版）等半导体材料和涂胶显影设备同样拥有较高的科技含量。伴随着工艺与设备的双重突破，光刻设备成为推动摩尔定律的核心设备。光刻机已经历经五代发展。随着制程精度提升，光刻机复杂程度提高，ASML（阿斯麦尔）公司贯通光刻产业链，完全垄断了10纳米以下的工艺。以ASML的EUV（极紫外）光刻机为例，7纳米制程的EUV光刻机内部共有10万个零件，90%的关键设备来自外国而非荷兰本国。ASML作为整机公司，实质上只负责光刻机设计与各模块集成，需要全而精的上游产业链作为坚实的支撑。纵观ASML的多个供应商，其中与产品相关的供应商提供直接用于生产光刻系统的材料、设备、零部件和工具，此类别包括家供应商，采购和运营支出占ASML总开支的66%。在10纳米节点以下，ASML稳稳占据%的市场，佳能和尼康等同业竞争对手已无力追赶。如果芯片制造商想要生产10纳米节点以下的芯片，必须得有ASML供应的EUV光刻机及相应的支持服务。

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