安芯半导体光刻机是否真正实现国产化率达70%？-EDA365

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安芯半导体光刻机是否真正实现国产化率达70%？

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此前，媒体报道福建安芯半导体已实现国产光刻机已成功出货，国产化率达到了 70%。在光刻机高度依赖ASML等外商的情况下，福建安芯半导体如果真能实现 70%国产化率，那绝对是大功一件。

铁流查了一下发现安芯半导体其实是做二手光刻机翻新改造的，因此，这则新闻没准有一定水分，比如这个出货的光刻机到底是前道光刻机还是后道光刻机没说清楚，也没说清楚这个光刻机是用于芯片制造还是用于液晶面板制造。至于 70%国产化率，新闻稿里也没有进一步说明。当下，本土光刻机与ASML还是存在很大差距的，这种含糊其辞，略带些诱导和打鸡血的新闻报道并不可取。

中外光刻机差距巨大

光刻机被称为人类最精密复杂的机器，业界将其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 5/7nm 光刻机就只剩下 ASML，日本佳能和尼康已经基本放弃 EUV 光刻机的研发。

目前，光刻机领域的龙头老大是荷兰 ASML，并已经占据了高达 80%的市场份额，垄断了高端光刻机市场。ASML最先进的 EUV 光刻机售价曾高达 1 亿美元一台，且全球仅仅 ASML 能够生产。Intel、台积电、三星都曾经是它的股东，Intel、三星的高端光刻机都是买自 ASML，格罗方德、联电以及中芯国际等晶圆厂的光刻机主要也是来自 ASML。

相比之下，国内光刻机厂商则显得寒酸，国内晶圆厂所需的高端光刻机完全依赖进口。这不仅使国内晶圆厂要耗费巨资购买设备，对产业发展和自主技术的成长也带来很大不利影响——ASML 在向国内晶圆厂出售光刻机时有限制性条款。

光源、物镜目前还无法完全摆脱进口依赖

光源是光刻机的核心部件之一。在光刻机改进中，所使用的光源也不断改进发展：

第一代是 436nm g-line。

第二代是 365nm i-line。

第三代是 248nm KrF。

第四代是 193nm ArF。

最新的是 13.5nm EUV。

目前，在集成电路产业使用的中高端光刻机采用的是 193nmArF 光源和 13.5nmEUV 光源。

193nmArF 也被称为申紫外光源。使用 193nmArF 光源的干法光刻机，其光刻工艺节点可达 45nm，采用浸没式光刻、光学邻近效应矫正等技术后，其极限光刻工艺节点可达 28nm。

浸没式光刻是指在物镜和硅片之间增加一层特殊的液体，由于液体的折射率比空气的折射率高，因此成像精度更高。因此，也就有了浸没式光刻的叫法。

而当工艺尺寸缩小到 22nm 时，则必须采用辅助的两次图形曝光技术。然而使用两次图形曝光，会带来两大问题:一个是光刻加掩模的成本迅速上升，另一个是工艺的循环周期延长。因而，在 22nm 的工艺节点，光刻机处于 EUV 与 ArF 两种光源共存的状态。

对于使用液浸式光刻+多次图形曝光的 ArF 光刻机，工艺节点的极限是 10nm，之后将很难持续。EUV 光刻机，则有可能使工艺制程继续延伸到 5nm。

局部有亮点

虽然总体差距很大，但在局部，国内还是有亮点的。

在双工台方面，国内取得了突破。过去，光刻机只有一个工作台，所有流程都在一个工作台上完成。双工件台系统的出现，使得光刻机能够在不改变初始速度和加速度的条件下，当一个工作台在进行曝光工作的同时，另外一个工作台可以同时进行曝光之前的预对准工作，使得光刻机的生产效率提高大约 35%。ASML 的 TWINSCAN NXE3300B 型光刻机，分辨率小于 22nm，生产效率可以达到 125 片 / 小时。

虽然看起来仅仅是加一个工作台，但技术难度却不容小觑——对换台的速度和精度有非常高的要求，如果换台速度慢，则影响光刻机工作效率；如果换台精度不够，则可能因此而影响了后续扫描光刻等步骤的正常开展。

现今技术成熟的双工件台系统主要是导轨式，驱动方式主要分为气浮驱动和磁悬浮驱动。目前，ASML 公司已成功研发了磁悬浮工件台系统，使得系统能够忽略摩擦系数和阻尼系数，其加工速度和精度是机械式和气浮式工件台所无法比拟的。

不仅如此，ASML 公司基于磁悬浮工件台的基础，研发了无导轨式的平面编码磁悬浮工件台系统，通过平面编码器对工作台进行精确定位，进一步提升了精度。此前，国内α光刻样机的双工件台系统取得突破，采用导轨式磁悬浮系统，关键技术指标已达到国际同类光刻机双工件台水平。

中国在激光技术上颇有成就，国内有的单位用汞灯做光源，还由单位研发出了独一无二的固态深紫外光源，但目前，固态深紫外光源还并未用于光刻机制造，在光源上还无法彻底摆脱进口。此前，成都光机所的国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”通过验收，SP 光刻机采用汞灯（365nm i-line）做光源，光刻分辨力达到 22nm，结合多重曝光技术后，可用于制造制程小于 10nm 的芯片。就技术路线来说，SP 光刻机另辟蹊径，没有采用国外主流方案，走出一条自己的路。不过，SP 光刻机只能加工小尺寸芯片，只能加工特殊领域芯片，不适合商用，无法替换 ASML 的光刻机。