中国唯一能生产光刻机的企业是（我国能生产光刻机吗）
中国唯一能生产光刻机的企业是（我国能生产光刻机吗）
近几年来，中国科技行业遭到国外的严重打压，尤其是电子芯片成为我国半导体领域最突出的短板，生产芯片最重要的设备是光刻机，世界上先进的光刻机主要由荷兰一家名为阿斯麦（ASML）的公司制造，市场占有率超过80%，而其中最先进的极紫外光刻机（EUV光刻），全世界只有ASML一家公司能制造。
ASML
ASML虽然是一家荷兰的公司，但是出口光刻机受到西方国家的严格控制，ASML的大股东包括美国因特尔、台湾积体电路制造（台积电）、韩国的三星、荷兰皇家飞利浦电子公司等等，其中因特尔占有股份大约为15%，台积电大约5%。
ASML的股份结构相当复杂，国际上众多大公司参股，使得ASML形成一个庞大的利益共同体，但是ASML受到《瓦森纳协定》的约束，中国也是被该协定限制的国家之一，一些敏感的设备和技术无法出口到中国。
光刻机是当今世界科技领域的集大成者，是人类当前科技的巅峰产物，ASML之所以能制造最先进的光刻机，也是因为特殊的股权结构，使得ASML能汇集当前各项前沿科技，整合各种零部件。
一台光刻机重达几十吨，包含十多万个零部件，每台机器从下单到交付要21个月，单价格超过1亿美元，即便这样买家还是排着长队，数据显示，ASML在2017年交付了12台光刻机，2018年18台，2019年26台，预计2020年达到35台。
电子芯片
第一台电子计算机诞生于1946年，位于美国的宾夕法尼亚大学，当时研究人员使用了18000个电子管，1万多个电阻和电容，6000多个开关，总重量30多吨，启动时功率高达150千瓦，运算能力为每秒5000次。
每秒5000次的计算能力，还远远比不上现在几块钱的掌上计算器，人类科技之所以有这么大的进步，就是因为有了芯片的发明，而芯片的发明者是美国人杰克·基尔比，他在2000年因此获得诺贝尔奖。
杰克·基尔比1947年毕业于美国伊利诺斯大学，然后就职于德州仪器，担任研发工程师，期间产生了一个天才的想法——把所有的元器件弄到一块材料上，并相互连接成电路。
杰克·基尔比很快付诸实践，并开始构思这个电路，然后以硅作为材料，制造出了人类第一个芯片，他把自己的想法告诉公司后，受到了公司的高度重视，次年，杰克·基尔就申请了专利。
利用杰克·基尔比发明的芯片，我们就可以把一台几十吨的计算机“装进”一个指甲盖大小的体积内，而且运算速度大幅提高，功耗大幅降低。
光刻机原理
光刻机的基本原理并不是机密，但其中的零部件不是谁都能制造的，以至于外国人对我们说“即便把光刻机的所有图纸给你们，你们也造不出来光刻机。”
制造芯片首先需要用到的材料就是高纯度硅，然后把硅切片得到晶圆，接下来就是高精度的晶圆加工，也是光刻机中的核心技术。
我们首先在晶圆上涂一层特殊的材料，该材料在光线的照射下会融化蒸发，于是我们使用绘制好图案的透光模板，经过特殊激光照射后，就能在晶圆表层的材料上刻出图案，然后用蚀刻机刻蚀晶圆，分化学刻蚀和电解刻蚀（比如用等离子体冲刷等等），而没有涂感光材料的部分将保留下来。
经过刻蚀后，晶圆表面就留下了很多凹槽，我们向其中选择性地掺入磷等元素，就能形成N型半导体；掺入硼等元素，就能形成P型半导体；掺入铜等元素，就相当于导线；三者按照一定的空间结构结合，就形成了PN结（PN结可以理解为一个开关），大量PN结按照一定方式进行组合，就能完成相应的数学运算。
实际当中，一块芯片的结构是三维的，在一层光刻和蚀刻完成后，需要清洗干净，然后再光刻和刻蚀下一层，这样一直叠加十几二十层，形成了立体的芯片，也就是这么一张小小的芯片，里面包含了数十亿、甚至上百亿个晶体管（晶体管包括二极管、三极管等等），比如华为麒麟990的晶体管数达到了103亿。
ASML生产的EUV光刻机，每小时能雕刻100多块晶圆，每块晶圆又能分割成许多个块芯片。
光刻机的关键技术
物镜制造技术
光刻机的原理并不难，但是要生产其中的零件并不容易，其中最昂贵且最复杂的零件就是投影物镜，由于芯片光刻的尺寸只有几纳米，所以对投影物镜的误差要求极高，一张直径30厘米的物镜，要求起伏误差不超过0.3纳米，相当于地球这么大的球体，要求表面凹凸不能超过10cm。
这样的精度要求，全世界只有德国的蔡司公司能制造，连日本尼康、佳能这样的透镜大厂也做不出来，更不用说中国的公司了。
光源技术
另外，光刻机中的光源也是一项难以攻克的技术难关，对于深紫外光（DUV）刻，使用的光源波长是193nm，这是光刻机中的一个技术分水岭，芯片发展曾经在193纳米光源停滞了十多年的时间，后来浸没技术缩短波长（原理是在表面镀上一层薄薄的水膜，利用光的折射现象，可以缩短光的波长），加上各项技术的改进，最终193nm光源可以把芯片制程推进到28nm，这也是深紫外光刻的极限。
极紫外光刻（EUV）使用波长更短的激光（13.5nm），相对于深紫外光刻，需要重新研发刻蚀材料、光刻胶、刻蚀工艺等等，对精度的要求进一步提高，目前只有荷兰ASML一家公司能制造极紫外光刻机。
而且西方国家对我国的技术打压是非常狠的，比如2009年的时候，中国上海微电子研发出90纳米的光刻机，在2010年西方国家就解除了90纳米以上的光刻机对中国出口的限制，2015年又解除了65纳米光刻机对中国出口的限制，让中国的光刻机技术发展完全失去市场。
在这样的情况下，中国芯片产业的发展举步维艰，光刻机包含的关键技术太多，一时半会我们是绕不过去的；其实中国并不缺乏人才，只不过人才要用到什么领域，需要政策引导才行，想到中国天眼FAST在2018年的一次网上招聘，年薪10万难觅驻地科研人才，让人感慨不已。
前瞻产业研究院发布的《2020年中国半导体设备行业市场研究报告》指出，光刻机发展至今，已经历了5代产品的迭代，目前第五代EUV光刻机是未来光刻机技术发展的主要方向，目前ASML是全世界唯一一家能够设计和制造EUV设备的厂商。
从中国市场来看，上海微电子装备有限公司（SMEE）是我国国内唯一能够做光刻机的企业，其已经量产的光刻机中，性能最好的能够达到90nm的制程工艺。
但值得一提的是，在光刻机产业的上下游，不乏国产企业的身影。
尽管我国光刻机的发展与国际领先水平有着不小差距，但在半导体设备的其它细分领域已有了较大进展。
从国内市场来看，刻蚀机是我国最具优势的半导体设备领域，也是国产替代占比最高的重要半导体设备之一。目前我国主流设备中，去胶设备、刻蚀设备、热处理设备、清洗设备等的国产化率均已经达到20%以上。
那么目前国内半导体行业的国产替代化究竟发展到了什么程度？
据前瞻产业研究员分析，国产半导体设备已经形成系列化布局，以北方华创等为代表的龙头公司正在加紧布局设备国产替代。
目前国内半导体设备企业在刻蚀、薄膜沉积、离子注入、光学测量、研磨抛光、清洗设备等主要设备均有布局，客户的接受度也不断增强，包括中微半导体的介质刻蚀机、北方华创的硅刻蚀机、PCV设备，上海盛美的清洗设备等国产12英寸设备已经在生产线上实现批量应用。
国产光刻机任重道远。“即使你给图纸，你也做不出一个光刻机。”“就算全国都发展半导体制造，也很难成功。”ASML掌门人、TSMC创始人张忠谋在过去两三年里不止一次公开表示，中国大陆自己无法成功制造光刻机。实际上，严格来说，位于荷兰的ASML公司(ASML)是世界上唯一一家可以生产光刻机的公司，但它只是一家组装公司。大量核心技术来自美国，在ASML的供应链中也有中国公司，如傅晶科技和沃尔特天然气公司。实际上，在光刻机成品方面，上海微电子自2002年成立以来，一直牢牢扎根于低端光刻机市场，90nm及以下工艺的产品一直在稳步出货。公开数据显示，2018年上海微电子出货量约为50-60台，约占大陆市场的80%。所以，以上两人的论断要加上一个前提条件，那就是“先进制造工艺”的光刻机。我们常说的高级芯片是指生产工艺小于28nm的芯片，也就是28\14\7\5\3nm的工艺。这次上海微电子在光刻机举行首个2.5D/3D高级封装交付仪式，标志着中国首个2.5D/3D高级封装在光刻机正式交付给客户，但对于我们目前的卡顿芯片制造来说，只是暗夜中的烛光。“1”和“0”的故事虽然近年来“光刻机”屡见报端，但很少有人提到光刻机主要分为“前路、后路、面板”三类。卡脖子的是前路光刻机，这次上海微电子发布了光刻机。如果把芯片制造比作食品生产，前面的路就是“食品”本身，后面的路就是包装袋。面板制造属于平时想不起来的“调味品”，但它的缺失会直接打击消费者的味蕾，给数字生活调味，因为面板是C端用户最“触手可及”的。因为没有驱动芯片，无论是前端还是后端芯片，C端用户都很难对芯片性能有直观的体验。但是，无论包装和调味品对食品有多重要，如果没有“食品”本身，它的价值就是“0”。所以要想充分体现后通道和面板芯片的价值，首先要有性能优异的前通道芯片。在以前的光刻机制造中，其实光刻机并不是按照“NM”的个数来分类的，而是按照光源的波长来分为436nm光源的“g线光刻机”；具有365纳米光源的“I线掩模对准器”;具有248纳米光源的“KrF掩模对准器”;193nm深紫外光源的“DUV光刻机”;以及13.5nm极紫外光源的“EUV光刻机”，也是目前卡脖子的主打产品。目前上海微电子的产品技术已经触及ArF技术和相应的光刻胶。目前，国内公司如上海新阳、通成新材料、南大光电、景瑞股份有限公司等都已开展研发和生产。其中，南大光电旗下的ArF光刻胶已于2020年底顺利通过客户验证，是国内首个通过产品验证的国产光刻胶。
光刻机是芯片制造的关键设备，我国投入研发的公司有微电子装备(集团)股份，长春光机所，中国科学院等都在研发，合肥芯硕半导体有限公司，先腾光电科技有限公司，先腾光电科技有限公司， 合肥芯硕半导体有限公司都有研发以及制造。而且有了一定的科研成果，但是目前我国高端芯片的制造却主要依赖荷兰进口的光刻机。我国光刻机在不断发展但是与国际三巨头尼康佳能（中高端光刻机市场已基本没落）ASML（中高端市场近乎垄断）比差距很大。
光刻机是芯片制造的核心设备之一，按照用途可以分为好几种：有用于生产芯片的光刻机；有用于封装的光刻机；还有用于LED制造领域的投影光刻机。用于生产芯片的光刻机是中国在半导体设备制造上最大的短板，国内晶圆厂所需的高端光刻机完全依赖进口，光刻机被业界誉为集成电路产业皇冠上的明珠，研发的技术门槛和资金门槛非常高。也正是因此，能生产高端光刻机的厂商非常少，到最先进的14nm光刻机就只剩下ASML，日本佳能和尼康已经基本放弃第六代EUV光刻机的研发。相比之下，国内光刻机厂商则显得非常寒酸。
上海微电子装备(集团)股份有限光刻机主要用于广泛应用于集成电路前道、先进封装、FPD、MEMS、LED、功率器件等制造领域，2018年出货大概在50-60台之间。营业收入未公布，政府是有大量补贴的。处于技术领先的上海微电子装备有限公司已量产的光刻机中性能最好的是90nm光刻机，制程上的差距就很大，国内晶圆厂所需的高端光刻机完全依赖进口。
2016年11月15日，由长春光机所牵头承担的国家科技重大专项02专项——“极紫外光刻关键技术研究”项目顺利完成验收前现场测试。在长春光机所、成都光电所、上海光机所、中科院微电子所、北京理工大学、哈尔滨工业大学、华中科技大学等参研单位的共同努力下，历经八年的戮力攻坚，圆满地完成了预定的研究内容与攻关任务，突破了现阶段制约我国极紫外光刻发展的核心光学技术，初步建立了适应于极紫外光刻曝光光学系统研制的加工、检测、镀膜和系统集成平台，为我国光刻技术的可持续发展奠定了坚实的基础。
合肥芯硕半导体有限公司成立与2006年4月,是国内首家半导体直写光刻设备制造商。该公司自主研发的ATD4000,已经实现最高200nm的量产。
无锡影速成立与2015年1月,影速公司是由中科院微电子研究所联合业内资深技术团队、产业基金共同发起成立的专业微电子装备高科技企业。影速公司已成功研制用于半导体领域的激光直写/制版光刻设备、国际首台双台面高速激光直接成像连线设备(LDI),已经实现最高200nm的量产。无锡影速成立与2015年1月,影速公司是由中科院微电子研究所联合业内资深技术团队、产业基金共同发起成立的专业微电子装备高科技企业。影速公司已成功研制用于半导体领域的激光直写/制版光刻设备、国际首台双台面高速激光直接成像连线设备(LDI),已经实现最高200nm的量产。
先腾光电成立于2013年4月,已经实现最高200nm的量产,在2014国际半导体设备及材料展览会上,先腾光电亮出了完全自主知识产权的LED光刻机生产技术,震惊四座。
上海微电子公司是中国最厉㝘的光刻机公司。在我国的光刻机制造领域，它打破了零的记录，成为了唯一一家制造光刻机公司。上海微电子公司成立于2002年，如今上海微电子公司拥有1000多名优秀人才，在国内占据了80%以上的市场份额。在我们国家的半导体产业发展当中，上海微电子公司起到了极其重要的作用。
光刻是芯片制造中最关键的技术，光刻工艺与芯片中晶体管的尺寸与性能直接相关。光刻机的精度，限制了芯片的最小尺寸。
目前，生产7nm及以下制程芯片，需要依赖光源波长为13.5nm的EUV光刻机。ASML是唯一能生产EUV光刻机的企业。
然而，受《瓦森纳协定》的限制，ASML进入中国市场已有30多年，中国大陆却始终没有买来一台EUV光刻机。这限制了中国芯片制造业的发展。
即便如此，中芯国际依然没有放弃对更先进制程芯片的攻克。在2019年末，中芯国际实现了14nm芯片的量产。
而据中芯国际联席CEO梁孟松透露，中芯国际7nm技术已经完成开发，将在2020年4月份进入风险量产。 在近日，中芯国际又传出了新消息。
日前，中芯国际12英寸“SN1项目”曝光，这是其14nm及以下工艺研发与量产的主要承载平台，将推动中芯国际早日实现7nm制程。
而且，中芯国际的7nm并不需要EUV光刻机。
如此一来，中国芯片制造业将向前迈进一大步，实现高端芯片自给自足。
据悉，中芯国际SN1项目将耗资90.59亿美元，仅购买与安装生产设备便要73.3亿美元。
按照计划，中芯南方将负责这一项目，计划产能为3.5万片晶圆/月。
在更先进的5nm芯片上，中芯国际早已开始布局，并取得了一定的成果。
在前段时间梁孟松辞职风波中，据网传梁孟松辞职信透露，中芯国际5nm和3nm的最关键、也是最艰巨的8大项技术也已经有序展开。
等EUV光刻机到来之后，中芯国际便可全力开发。这无疑是一个振奋人心的好消息。
在中芯国际的带领下，国产芯片迎来突围，离着2025年芯片自给率70%的目标越来越近。
但是，EUV光刻机是中芯国际攻克5nm，必不可少的关键设备。目前，ASML已对可生产7nm芯片的DUV光刻机松口，但对于EUV光刻机却丝毫没有回旋的余地。
EUV光刻机短缺，仍是挡在中国芯片路上的巨大拦路石。光刻机研制难度高，是半导体皇冠上的明珠。
一台光刻机的零部件高达10万个，其中超90%的零部件，都是ASML都依赖于供应商。 也就是说，中国想要研究并制造出一台EUV光刻机难度极大，无法帮中芯国际缓解眼下的危机。
在这一情况下，中芯国际将如何应对，就让我们拭目以待。
文/BU 审/QKF
