光刻胶量产线验证需要多久（光刻胶产品验证需要多长时间）
光刻胶量产线验证需要多久（光刻胶产品验证需要多长时间）
观察者网·大橘 财经 讯（文/吕栋 编辑/尹哲）在集成电路制造领域，光刻机被称为是推动制程技术进步的“引擎”，而光刻胶就是“燃料”。
未来几年，随着中芯国际、长江存储、长鑫存储等晶圆厂进入产能扩张期，高端光刻胶的国产化替代迎来重要窗口。
12月17日晚间，南大光电公告披露，其控股子公司宁波南大光电材料有限公司（下称：宁波南大光电）自主研发的ArF光刻胶产品近日成功通过客户使用认证，可用于90nm-14nm甚至7nm技术节点。
“本次产品的认证通过，标志着‘ArF光刻胶产品开发和产业化’项目取得关键性的突破，成为国内通过产品验证的第一只国产ArF光刻胶，为全面完成项目目标奠定坚实的基础。”公告中写道。
南大光电内部人士今天在接受观察者网采访时透露，ArF光刻胶生产线已建成，可根据客户需要量产。
受上述消息影响，创业板上市的南大光电今天高开近14%，最终收涨8%。
不过，需要注意的是，截至今年上半年，光刻胶业务还未给南大光电贡献营收。该公司坦言，ArF光刻胶存在稳定量产周期长、风险大等特点，后续是否能取得下游客户订单存在较多不确定性。
最近三年，南大光电净利润增速骤降，2019年扣非净利润仅为上市前的五分之一。
公告截图
量产阶段仍存诸多风险
观察者网梳理相关资料发现，光刻胶是一种对光敏感的混合液体，可以通过光化学反应，经曝光、显影等光刻工序将所需要的微细图形从光罩（掩模版）转移到待加工基片上。
依据使用场景，待加工基片可以是集成电路材料、显示面板材料或者印刷电路板（PCB）。
因此，按应用领域分类，光刻胶又可分为PCB光刻胶、显示面板光刻胶、半导体光刻胶及其他光刻胶。目前，国产光刻胶以PCB用光刻胶为主，显示面板、半导体用光刻胶供应量占比极低。
浙商证券2020年4月研报截图
作为技术难度最大的光刻胶品种，半导体光刻胶也是国产与国际先进水平差距最大的一类。
长时间以来，为满足集成电路对密度和集成度水平的更高要求，光刻机不断通过缩短曝光波长的方式，提高极限分辨率。
目前，光刻机光源波长由紫外宽谱逐步缩短至g线（436nm）、i线（365nm）、KrF（248nm）、 ArF（193nm）、F2（157nm），以及最先进的EUV(
本次南大光电通过客户认证的光刻胶，就是ArF光刻胶。
国元证券2019年1月研报截图
南大光电表示，ArF光刻胶材料可以用于90nm-14nm甚至7nm技术节点的集成电路制造工艺，广泛应用于高端芯片制造（如逻辑芯片、 AI芯片、5G芯片、大容量存储器和云计算芯片等）。
认证评估报告显示，“本次认证选择客户50nm闪存产品中的控制栅进行验证，宁波南大光电的ArF光刻胶产品测试各项性能满足工艺规格要求，良率结果达标。”
南大光电认为，本次通过客户认证的产业化意义大。
“本次验证使用的50nm闪存技术平台，在特征尺寸上，线制程工艺可以满足45nm-90nm光刻需求，孔制程工艺可满足65nm-90nm光刻需求，该工艺平台的光刻胶在业界有代表性。”公告中称。
至于为何选在50nm闪存产线验证， 南大光电内部人士向观察者网表示 ，该公司产品分别在不同客户处验证，有逻辑有存储的。因为存储的先通过，就先公告，其他的还在努力中。
不过，该人士并未向观察者网透露，公告中的客户是国内或者国外厂商。
IC光刻流程图
目前，全球光刻胶市场基本被美日大型企业垄断，中国大陆内资企业所占市场份额不足10%。
2019年，日韩贸易争端中，日本就曾通过禁运光刻胶对整个韩国半导体行业造成打击。
为支持国内企业加大光刻胶开发力度，2000年以来，我国出台多项政策支持半导体行业发展。
2006年，国务院在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中提出《极大规模集成电路制造技术及成套工艺》项目，因次序排在所列16个重大专项第二位，在业内被称为“02专项”。
公告显示，“ArF光刻胶产品开发和产业化”就是南大光电承接国家“02 专项”的一个重点攻关项目。
券商统计的信息显示，南大光电2017年承接的ArF光刻胶项目总投资额为6.6亿元，其中国拨资金1.9亿元，地方配套资金1.97亿元，使用上市时的超募资金1.5亿元及其他自筹资金。
该项目拟通过3年达到年产25吨ArF干式和浸没式光刻胶产品的生产规模，预计达产后年销售收入平均为1.48亿元，实现净利润0.6亿元，投资回收期6.8年（包含3年建设期），内部报酬率为18%。
截至今年上半年，光刻胶业务尚未给南大光电贡献营收。
该公司在公告中表示，ArF光刻胶产品与客户的产品销售与服务协议尚在协商之中。
“尤其是ArF光刻胶的复杂性决定其在稳定量产阶段仍然存在工艺上的诸多风险，不仅需要技术攻关，还需要在应用中进行工艺的改进、完善，这些都会决定ArF光刻胶的量产规模和经济效益。”
深交所互动易截图
最近三年净利润增速骤降
在ArF光刻胶贡献收入前，南大光电营收来源主要包括MO源产品和特气产品。
2020年半年报介绍，MO源系列产品是制备LED、新一代太阳能电池、相变存储器、半导体激光器、射频集成电路芯片等的核心原材料，在半导体照明、信息通讯、航空航天等领域有极其重要的作用。
而电子特气是“集成电路、平面显示器件、化合物半导体器件、LED、太阳能电池、光纤等电子工业生产中必不可少的基础和支撑性材料”。
今年5月，南大光电董事长兼总经理冯剑松在业绩说明会上称，该公司将力争实现“MO源全球第一，电子特气国内一流，193nm光刻胶成功产业化”。
上半年，南大光电特种气体业务营收1.88亿元，同比增长274.15%；MO源产品实现营收0.68亿元，同比下滑23.55%；两项业务占比分别为 71.73% 、25.82%。
事实上，最近几年，南大光电特种气体业务持续增长。2017-2019年分别贡献0.36亿、0.78亿、1.64亿元的收入，营收占比也从20.16%增长至51.82%。
与此同时，该公司的MO源业务并不太稳定，2018年产量和销量均创 历史 最好水平后，2019年该业务销售收入下滑2.87%。
2017年以来，南大光电整体营收呈增长态势，从1.77亿元增长至2019年的3.21亿元，净利润从3384万元增长至5501万元，但净利润增速从348%骤降至7.36%。
“i问财”截图
扣除非经常性损益后，南大光电2017年-2019年的净利润分别为0.2亿元、0.37亿元、0.368亿元。而登陆创业板之前的2011年，该公司还实现扣非净利润1.76亿元，是去年扣非净利的近5倍。
同期，南大光电研发投入分别为3844万元、3735万元、6585万元，占营收的比重分别为21.69%、16.37%、20.49%，占净利润比重分别为114%、73%、120%。
今年前三季度，南大光电营收大幅增长96.15%，归母净利润增长97%，但主要是出售北京科华股权等带来的非经常性损益大幅增加。
当季，该公司扣非后净利润下滑84.84%，该公司称主要是摊销股权激励成本、研发费用投入及奖金计提增加所致；经营活动产生的现金流量净额同比下滑189.52%，主要是政府补助款较上年减少及本期拨付前期收到的项目经费给联合单位所致。
三季度财报截图
本文系观察者网独家稿件，未经授权，不得转载。
看到非官方消息，华为和中科院合作，研发出了8nm光刻机。下面分析消息的可信度和技术可能性。
一、芯片制造流程简介
先大概解释一下芯片制造过程，以便大家理解下面的技术姓内容。了解这个流程的话可以直接跳到二阅读。
这里略过和主题无关的晶圆制造和封测环节。
你可以想像一下刻图章的过程。假定我们要刻一个yin文（和阳文对应）图章（字凹陷，背景凸起，需要把字的笔画扣掉），上面两个字：“仁义”。下面的例子是为了说明芯片制造方法，真正刻图章没这么麻烦。步骤大致如下：1. 设计：在纸上设计要刻的字。2. 刻模：把字的笔画用刻刀刻掉，这张纸称为字模。3. 印章刻字表面强化处理（实际刻印章没这一步）。4. 涂漆：在印章基底材料上涂一层油漆。5. 字模复录：把字模复制在漆上（在漆上铺字模，描笔画）。6. 显字：除去被字笔画覆盖处的漆，无笔画处的漆保留。此时印章上没有漆的部分显示“仁义”二字（这里忽略镜像反转问题）。7. 刻字，即把没有漆的部分用刻刀刻掉。8. 除漆，把剩下的漆洗掉。
制造芯片的步骤和上面的刻图纸步骤一一对应（略去其他与本文内容无关的步骤，如基底抛光和多个清洗步骤等等）：1. 芯片布局/布线设计（相当于设计）。2. 制作掩模，即根据设计来制作布局图案掩模（相当于刻模）。3. 晶圆表面氧化（相当于印章刻字表面处理）4. 涂胶，即在基底材料上涂敷光刻胶（相当于涂漆）。5. 光刻，即用光线穿过掩模板照射光刻胶（相当字模复录）。 光刻机用在这一步。 6. 显影，即除去光线照射过的部分光刻胶（相当于显字）。7. 刻蚀，即除去晶圆表面的氧化膜，露出下面的高纯硅（相当于刻字）。8. 除胶，即把晶圆表面剩余的光刻胶洗掉（相当于除漆）。
光刻得到的效果是：硅晶圆表面的二氧化硅薄膜的图案和掩模完全一致，相当于把掩模上的图形转移到晶圆表面的二氧化硅上，使二氧化硅表层开有和掩模完全一致的无数天窗，为后续工序做好了准备，仿佛批量复制了和掩模图形一致的二氧化硅薄膜贴在硅晶圆表面上。
造芯片到这里还有一步：掺杂，即在不同工序中把不同金属离子注入无数天窗下面的硅基底中，使这些区域改变特性，形成需要的半导体电气性能（即形成P型或N型半导体，两种不同半导体微小区域之间形成单向导电的P/N结，连续的三个PNP或NPN区域含有两个P/N结，形成具有放大作用的三极管，这是集成电路的最基本元件）。
需要指出，超大集成电路芯片极为复杂，需要几十步工序，步骤1对某种芯片只需要一次，步骤2也只需要一次，但是需要为每道工序制作一个不同掩模。步骤3到8需要重复数十次，每道工序一次，每次使用不同掩模，而且不同工序的具体步骤可能区别很大，比如布线工序就有很多不同，但是光刻步骤总是需要的。
二、光刻机研发难点与芯片成本
光刻机零件数万，最关键的是三个部件：EUV光源，透镜组，高对准精度工作台。要是能解决这三个部件的问题，其他零部件的攻关难度可能小一些。已经清楚这些问题的可以直达三。
几个光刻机影响良率和生产效率，最终影响产品成本的关键因素：
1. EUV光源的功率。 光源功率越大生产效率越高。因为根据晶圆面积（通常用直径衡量，常见的有5、8、12英寸）和单个芯片的大小，一片晶圆可以排列上数十到数百个芯片。掩模一般只覆盖一个芯片，一道工序中晶圆上每个芯片需要曝光一次，一片晶圆排列500个芯片的话单一工序需要曝光500次。光刻胶感光敏感度一定的情况下，单一芯片一道工序彻底曝光需要的时长取决于光刻机输出功率或者光强，输出功率越高曝光所需时长越短，生产效率也提高了。
这里跳过EUV光源的视场和发光效率两个指标。
2. 镜头组光学岐变。 光线通过镜头会产生岐变，最明显的例子是超广角镜头成像时边缘岐变极为明显。多种因素可能造成岐变，如果岐变过大，经过掩模投影到光刻胶上的图形也相应产生岐变，造成良品率降低。
3. 移动工件台的定位精度。 因为单个芯片需要多次曝光，而为了曝光晶圆上的多个芯片，首先相邻芯片的间隔必须精确，其次，同一个芯片每一次曝光必须与之前的曝光位置精确对准。工件台定位精度差会造成良率下降，是决定良率的主要因素之一。
4. 工件台运动速度。 一个芯片曝光需要的总体时间是工件台移动到这个芯片的位置并定位完成的时间加上单纯曝光时间。因此移动和定位的速度越快生产效率越高。这个指标和定位精度互相矛盾。
生产线的良率和生产效最后都反映在最终的芯片成本上。
晶圆生产线上的其他设备处理一道工序的时间是按照晶圆计算的。比如单次掺杂工序，整个晶圆上的所有芯片一次处理完成。但是光刻工序是按照晶圆上的芯片数量计算的，即一片晶圆的一道曝光工序所需总体时长是单一芯片定位加曝光时长乘以晶圆上的芯片数量。因此一定产量的晶圆生产线上的光刻机比其他设备多，而且光刻机效率越低，一定产量生产线需要的光刻机越多。因此光刻胶的效率影响生产线造价和运行成本，最后 低效光刻机增加的生产线成本也使芯片的资金占用和运营成本提高。
三、消息真实姓分析
如果这个消息是编的，那么为什么不编7nm，偏偏编大家都不习惯看到的8nm？这是间接证据，不过硬。此外只能从技术角度分析了。
国产工作台似乎以前已经过关了，据说可以达到一点几nm的对准精度，8nm光刻机的话够用了，但是运动速度指标（直接关系到生产效率）不清楚，也许比国外最高水平差一些，无非是单片产品成本高一些。
EUV光源其实国产也有了，不过以前功率远远不够，结果就是需要的曝光时间太长，一个是需要配套的光刻胶更灵敏，难度很大；另一个是严重影响生产效率。不知道怎么解决的。个人认为，光源功率提高了有可能，但是达不到可用水平（比如提高后只能达到一分钟或数分钟完成一次曝光）。那么多路EUV光源并联可能是一个可行途径，但是即使这样可能仍然达不到asml的曝光效率水平。
镜头的关键是高精度，不然岐变太严重会导致掩模图形投影到芯片上时失真太大，尤其是镜头周边岐变更严重。镜头高精度加工技术可能有突破，但是如果不能达到理想水平的话影响成像光场面积（边缘因为岐变大不能用）和产品良率。
把焦距拉近能使成像质量改进一些，但是同等euv光源强度在更近焦距时光强度下降，这又增加了曝光时长，降低生产效率。
所以，以前中国的EUV光刻技术不是没有实现，而是技术水平不达标，用于批量生产光刻机效率和良率无法和ASML的产品竞争（还有视场小的问题，制造不了大芯片，略过不提）。
但是这样凑合出来的只具有较低生产效率和良率的光刻机能解决华为没有芯片的问题，是救命的。那么这两个影响芯片成本的问题对华为来说似乎可以忍受，因为活下去是最高优先级。
但是还有一个因素：华为秘密研发了很多技术，以前是锁在保险柜里，被制裁后陆续拿出来一些。到底有哪些，有多少外界都不清楚。 你永远也不知道下一刻华为能从兜里掏出什么。
比如，华为手机公开的一项技术： 计算光学 。就是用算法补偿镜头的岐变，用在成像之后根据已知的镜头岐变矫正照片数据的像素位置，亮度和颜色。个人觉得，华为可能把这项技术用在光刻机上，镜头不太行就用算法分析这套特定镜头的岐变，然后分析岐变产生在哪里，再针对某个或某几个镜头的特定位置做精细微调（研磨），反复多次，最后达到较好效果。这样一来镜头组加工成本会大幅度增加，但是华为目前可以接受。
类似的思路还有一个，即根据镜头组的特定岐变特性制作主动岐变掩模，抵消掉镜头组产生的光学岐变，使得通过掩模投影到光刻胶平面的图形岐变较小。不知道这个思路难度有多大，可能需要EDA软件能按照特定岐变数据生成岐变补偿掩模设计，或者用一个单独的软件，以EDA的输出作为输入，生成岐变矫正掩模数据。
这是我们知道一些线索的，可能会有其它黑 科技 也说不定。
比如，是否有可能是华为拿出了黑 科技 ，这个传闻中的光刻机采用了和ASML现有技术路线完全不同的能大大简化光刻机实现难度的技术路线？这样做还可以规避诸多专利壁垒。
比如 X射线光刻机 ？其波长更短，更有益于提升制程。生产高制程手机芯片时，其他条件（光刻胶感光灵敏度、光刻机输出功率，芯片产品制程等等）相同的情况下，波长更短X射线光刻机的生产效率比EUV光源成倍提高，因为波长较短，加工制程比EUV光刻机基础制程高的芯片需要增加的重复曝光的次数对X射线光刻机不再需要了，因此能够大大降低工序数量，提高生产效率。
问题是X射线穿透姓极强，掩模制造难度不小。可能只能用铅合金试试。还有X射线的聚焦问题，普通光学透镜不管用，要采用全新的方法。所幸这种X射线聚焦方法已经在1991年出现了，当时用于放射线治疗装置，现在当时的专利已经过期了。还有X射线管及其聚焦光路的输出功率问题。X射线敏感的光刻胶也是全新的。
这种X射线光刻机的技术路线与ASML现有光刻机完全不同，如果相关技术问题能被解决，那么中国可以直接跨入下一代光刻机领域，光刻机将不再是制程提升的主要限制因素。
还有一个可能性，用美国科学家发明发明的利用空心玻璃毛细管束聚焦X射线的方法聚焦极紫外光，这种方法用在光刻机上就不再需要光学镜头。
所以我个人认为，现在研发出8nm光刻机的可能性存在，但是这么快还是让人惊讶，或者对我来说说可信度似乎较低。不过，据说中芯国际承担国产芯片需要的设备和材料等等的验证。如果现在8nm光刻机真出来了，不出意外应该还是中芯国际担任验证工作，需时估计大约一年左右（比成熟产品要长）。是否是真的需要一年之后再看。
从@Jim博士 的光刻机系列文章中获得了不少知识，仅在此表示感谢。
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STC在北京、上海、东莞、福建、广州、深圳、英国、澳洲、智利及美国均设有分公司，乐于为您提供更多的资料。
Peter 刘
如果中国举全国力量研发芯片和研制光刻机，也需要10-20年左右。
在中国芯片制造被漂亮国“卡脖子”的时候，ASML总裁Peter Wennink曾经在一次科技会议上明确表示，“高端的EUV光刻机永远不可能（被中国）模仿。”虽然说，皮特老板的话听起来不太顺耳，甚至有些打击我们的积极性和自信心，但是不得不说，人家能说出这一番话来，肯定是有人家的底气的。
ASML的皮特老板还说：“因为我们是系统集成商，我们将数百家公司的技术整合在一起，为客户服务。这种机器有80000个零件，其中许多零件非常复杂。”据他介绍，许多企业专门为光刻机生产诸如镜头、反光镜和其他光学部件，目前为止，世界上的任何公司都不可能轻易地模仿制造。
实际上，许多网友对此言论是有些不屑一顾的，他们似乎觉得生产光刻机其实并不难，只要中国拿出当年自力更生地研发制造“两弹一星”的精神和意志来，那么，哪怕四处碰壁、困难重重，也一定能得偿所愿地制造出中国自主知识产权的光刻机来。
但是这样的说法，显然太过主观臆断。
无论如何，想要造出高精度、高可靠和高品质的光刻机，都不是一件容易的事。
就拿ASML公司来说，虽然是荷兰公司，但是背后却是美国资本的掌控。在全部数万个零部件中，有许多关键部件，都是来自美国和日本的高科技公司。而美国科技的领先，一方面是在大量资本投入下设计研发的先进，另一方面更是世界各国科技人才的趋之若鹜。
有财富、有资本，又有人才，点满了“科技树”的美国科技，自然在光刻机和芯片领域一往无前。
纵观短短几十年的芯片技术发展史，荷兰的ASML公司坚持技术整合，迎合客户需求，抓住了电脑、手机和数码产品水涨船高、突飞猛进的历史机遇，堪称是美日两国在半导体科技领域相互竞争的“幸运儿”。
就咱们国内的半导体行业来说，上海微电子的光刻机在2019年以前保持在90纳米左右，已经是国产光刻机的最高水平，但是在“卡脖子”事件之后，国产芯片制造产业显然得到了迅猛发展。据悉，上海微电子在两年内已经率先研发出28nm光刻机的先进技术，并有望尽快向企业交付。而中科院光电所已经研发出光刻分辨率达22nm的技术，但是研究归研究，想要量产出来，成千上万零部件的设计研发、制造整合，都会是层出不穷的大问题。
不管怎么说，上海微电子和中科院光电所能够研发出成熟可行的光刻机技术，值得我们每一个中国人庆贺，但是我们也要看到，国内光刻机和荷兰ASML光刻机，仍然有设计研发、零部件整合与制造工艺方面的巨大差距，而西方国家深耕细作几十年的技术壁垒和鸿沟，我们想要在两三年内寻求突破，无疑是比较困难的。
虽然说，研发国产芯片和研制国产光刻机是摆在华为“打工人”和我们每个中国人面前的“当务之急”，但是正所谓“欲速则不达”，在当前的形势下，我们既需要快马加鞭地加速追赶速度，也需要统筹兼顾国内半导体行业的发展现状。
或许等到某一天，咱们中国人就是“专治各种不服”，成功地凭借着顽强不屈的精气神和举国之力的众志成城，研发出了高精度光刻机，到那时候我们也必须牢记：再先进的光刻机，也是用来脚踏实地生产芯片，完善和改进我国的半导体产业链的，而不是摆出来“论功行赏”，给脸上“贴金”的。
因此，正常来说，就算是中国举全国力量研发芯片和研制光刻机，也需要10-20年左右。
如果心急火燎，抡圆了胳膊，一窝蜂地“大干快上”，很容易忽略科技发展的正常规律，反而会造成各种意想不到的问题。
但是就我个人来说，我当然希望光刻机的研发制造越快越好！
