国产光刻机企业官宣年产150台？从0到1的艰难破局路

国产光刻机企业官宣年产150台光刻机，听着有些像“天方夜谭”的事情却是来自企业官方的消息。

前不久，源卓微电子装备有限公司举办了DiSS系列数字光刻机投产仪式，其将在湖南常德启动总投资2亿元的生产线项目，主要投产自主研发的DiSS数字步进扫描光刻机，2022年预计年产150台设备。

熟悉或者留心光刻机市场的小伙伴一定清楚，即便是ASML一年的产量也达不到150台，可为何一家不甚知名的国产光刻机企业能做到呢？冷静下来仔细分析会发现，这150台国产光刻机总价值2亿元，显然，这绝非全球半导体科技企业争抢的DUV光刻机或EUV光刻机。

电脑报记者仔细调查后发现，源卓微电子装备有限公司此次带来的光刻机全称为DiSS数字光刻机（Digital-Step-Scan），根据需求而言，源卓微电子的DiSS数字步进扫描光刻机拥有强大的应用能力，和主流的EUV、DUV光刻机不同，它的应用范围虽然小众，却也能发挥重要的产业价值。

目前，源卓微电子掌握的设备还包括DiSS-28D、DiSS-35T等系列产品，算上2022年投产的项目，预计将在DiSS系列上取得更大的产业突破。

在一定程度上来看，源卓微电子自研的DiSS数字光刻机正式投产的意义非常重大，不仅可以助力国产半导体产业，而且还补齐了我们在光刻机基础技术和供应体系等方面的短板。

从全球角度来看，半导体前道光刻机长期由ASML、尼康和佳能三家把持，从2012-2019历年全球半导体前道光刻机出货比例可以看出，ASML、尼康、佳能三家公司几乎占据了99%的市场份额，其中ASML光刻机市场份额常年在60%以上，市场地位极其稳固。

因此，全球光刻机市场实际上是AML一家独大。2019年的光刻机高端市场中，EUV方面ASML独占鳌头，市占率100%。从EUV、ArFi、ArF机型的出货来看，全年共出货154台，其中ASML出货130台，在高端市场占有84%的份额。

尼康在高端光刻机市场仍有一席之地，佳能则完全退出高端市场，将其业务重点集中于中低端光刻机市场。中低端光刻机市场竞争激烈，产品包括封装光刻机、LED光刻机以及面板光刻机等，与复杂的IC前道制造相比，工艺要求和技术壁垒较低，佳能凭借价格优势拿下不少的中低端市场份额。

在行业发展方面，ASML旗下的TWINSCAN系列是目前世界上精度最高、生产效率最高、应用最为广泛的高端光刻机型。最新的TWINSCAN NXE：3400C可用于生产5nm的芯片，2019年共交付了9台。目前全球绝大多数半导体生产厂商，都向ASML采购TWINSCAN机型。

市场上主力机种是XT系列以及NXT系列，为ArF和KrF激光光源，XT系列是成熟的机型，分为干式和沉浸式两种，而NXT系列则是现在主推的高端机型，全部为沉浸式。此外，AML最新推出的0.55NA的新机型EXE：5000样机，可用于2纳米生产。

显然，国产光刻机企业想要在高端型号上同AML直接抗衡并不現实，但借助我国日趋完整且庞大的半导体生态，或能成功地在中低端AML市场撕开一道口子。

当前，中国晶圆代工需求占全球代工总需求比重日益提升。根据IBS显示，2018年中国IC设计公司对晶圆制造需求约805亿元，占全球晶圆代工规模4，088亿元的19.7%，到2025年时需求上升涨至30.5%。在这样的格局下，中国对于半导体制造设备的需求以及资本投入将会日益提高，进而为国产光刻机设备的成长提供了有利的大环境。

随着第三次全球半导体产业向中国转移，国内晶圆厂投资加速，光刻机作为新建晶圆厂的核心资本支出，市场空间进一步打开。28nm作为当前关键技术节点，工艺制程从90nm突破至28nm，对于国产替代具有重大战略意义。

为推动我国集成电路制造产业的发展，提升我国集成电路制造装备、工艺及材料技术的自主创新能力，充分调动国内力量为重大专项的有效实施发挥作用，国家决定实施科技重大专项《极大规模集成电路制造装备及成套工艺》项目。该项目因次序排在国家重大专项所列16个重大专项第二位，在行业内被称为“02专项”。

国内多家企业携手发挥1+1>2的能力，成为国产光刻机破局的关键推力。在 02专项的十三五规划中，突破28nm浸没式光刻机及核心组件被列入战略目标，举全国之力，汇集顶级科研人才开启“光刻机双工作台系统样机研发”项目、“超分辨光刻装备研制”项目、“极紫外光刻关键技术研究”项目，现均取得重大突破。

实现光刻机的国产替代并不是某一企业能够单独完成的，需要光刻产业链的顶尖企业相互配合。光刻产业链可拆分为两个部分，一是光刻机核心组件，包括光源、镜头、双工作台、浸没系统等关键子系统，二是光刻配套设施，包括光刻胶、光掩模板、涂胶显影设备等。

上海微电子将在2021年交付的28nm光刻机正是源于以下核心企业以举国之力在各自细分领域的技术突破：上海微电子负责光刻机设计和总体集成，北京科益虹源提供光源系统，北京国望光学提供物镜系统，国科精密提供曝光光学系统，华卓精科提供双工作台，浙江启尔机电提供浸没系统。

而在人们关心的中国光刻机水平方面，从2009年开始算起，中国研究团队一路攻坚克难，国产首套90纳米高端光刻机已经成功研制。2020年6月，上海微电子设备有限公司透露，将在2021-2022年交付首台国产28nm工艺浸没式光刻机。消息一出，意味着国产光刻机工艺從以前的90nm一举突破到28nm。

虽然国产90nm光刻机对于7nm顶尖制程存在较大差距，但像手机内部主板上的射频芯片、蓝牙芯片、功放芯片、路由器上的芯片、各种电器的驱动芯片等用的还是28-90nm工艺的芯片。光电所微细加工光学技术国家重点实验室研制出来的SP光刻机是世界上第一台单次成像达到22纳米的光刻机，结合多重曝光技术，可以用于制备10纳米以下的信息器件。这不仅是世界上光学光刻的一次重大变革，也将加快推进工业4.0，实现中国制造2025年的美好愿景。

在我国国产光刻机发展历程里，28nm是非常重要的技术节点。在工艺进入28nm以下制程之后的较长一段时间里，20nm和16/14nm制程的成本一度高于28nm，与摩尔定律60多年的运行规律相反。这也使得28nm制程工艺极具性价比。

即便是目前手机芯片即将进入5nm制程，但是在物联网等众多市场，28nm仍然是主流制程工艺节点，不少晶圆厂基于28nm推出了在成本、功耗、性能等方面更具优势的工艺。在 实 际 应 用 里 ， 28nm 光 刻 机 并 不 是 仅 能 用 来 生 产 28nm 芯 片 ， 经 多 重 曝 光 后 可 生 产14nm/10nm/7nm芯片，这与目前主流芯片已无本质区别。

当前28纳米在非核心芯片领域应用广泛，如消费电子领域、微控制器领域、射频领域、手机AP及基带领域、图形传感器领域、混合信号领域等。

不过值得注意的是，在我国光刻机逐步成长的同时，全球半导体产业围绕EUV光刻机已经展开了新一轮的争夺战，内外两手抓才是国内光刻机生态崛起的关键！