中国光刻机的现状和发展_与国外还有哪些差距

光刻机简介

光刻机，被誉为人类20世纪的发明奇迹之一。我们日常使用手机的CPU制造工艺都离不开光刻机。

光刻机就是放大的单反，光刻机就是将光罩上的设计好集成电路图形通过光线的曝光印到光感材料上，形成图形。最核心的就是镜头，这个不是一般的镜头，可以达到高2米直径1米，甚至更大。目前业绩有5家公司分别是荷兰的ASML、日本的Nikon、日本的cannon、美国的ultratech以及我国的SMEE。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。

国外光刻机的巨头

1、荷兰光刻机巨头ASML：

ASML （全称： Advanced Semiconductor Material Lithography，ASML Holding N.V），中文名称为阿斯麦（中国大陆）、艾司摩尔（中国***）。是总部设在荷兰Veldhoven的全球最大的半导体设备制造商之一，向全球复杂集成电路生产企业提供领先的综合性关键设备。ASML的股票分别在阿姆斯特丹及纽约上市。另外，ASML的大股东是英特尔，三星和台积电（TSMC）。

光刻机高端市场就ASML一家独大，尼康和佳能已退出高端光刻机市场。ASML镜头德国Carl Zeiss（卡尔蔡司），光源美国Cymer（于2012年10月被ASML收购）。目前最新的是ASML第二代EUV（极紫外光）光刻机 每台售价超1亿美金，不过对大陆禁售。

2、日本的Nikon和Canon

尼康作为世界上仅有的三家能够制造商用光刻机的公司之一，似乎在这个领域不被许多普通人知道，许多人只知道尼康的相机做的好，却不知道尼康光刻机同样享誉全球。

光刻机作为整个集成电路制造最关键的设备，其设备的性能直接影响到整个微电子产业的发展。全球目前最先进的沉浸式光刻机也只有ASML、尼康和佳能三家能够生产，单台价格高达几千万美元。

荷兰ASML公司从2011年起已经垄断了高端芯片曝光机市场，也控制了中低端芯片曝光机市场80%的份额，同时拥有整个芯片曝光机市场105%的利润（因为尼康是亏损的），今年ASML的垄断格局更加明显了，佳能 识时务，2008年开始逐步退出芯片曝光机业务，停止亏损，专注于打印机业务。日本最大财团三菱集团不甘心失去这个领域的产能，竭尽全力支撑尼康的芯片曝光机，亏损也不愿意退出，不过结果是越陷越深。

尼康的芯片光刻机就在逐渐衰落，荷兰ASML一步步占据市场统治地位，尼康光刻机唯一剩下的优势就是同类机型价格不到ASML的一半。但给予尼康致命一击的还是英特尔，在新制程中停止采购尼康的光刻机，我所了解的所有主流半导体产线中只有少数低阶老机龄的光刻机还是尼康或者佳能的。毕竟现在英特尔，三星和台积电都成为ASML的股东了。

根据 《路透社》 的报导，日本光学大厂尼康 （Nikon）于24日表示，已对荷兰半导体设备大厂艾司摩尔 （ASML Holding NV） 和合作伙伴卡尔蔡司 （Carl Zeiss AG） 提起法律诉讼，并表示 ASML 及 Carl Zeiss 两家公司在未经 Nikon 的许可下将其微影 （lithography） 技术专利用于光刻机上，并运用在半导体制造业中。

中国目前能生产光刻机的厂家（现状）

1、上海微电子装备有限公司

上海微电子装备有限公司已经量产的是90纳米

2、中子科技集团公司第四十五研究所国电

中子科技集团公司第四十五研究所国电已经量产的是1500纳米

3、合肥芯硕半导体有限公司

合肥芯硕半导体有限公司已经量产最先进的是200纳米

4、先腾光电科技有限公司

先腾光电科技有限公司已经量产的是800纳米

5、无锡影速半导体科技有限公司

无锡影速半导体科技有限公司 200纳米

透过以上的数据可以看出目前技术领先的是上海微电子装备有限公司，国家科技重大专项”极大规模集成电路制造装备与成套工艺专项”（02专项）的65nm光刻机研制，目前正在进行整机考核。65纳米到32纳米的具体技术分析：光刻机技术在90纳米是一个技术台阶，迈过90纳米那么很容易做到45纳米，也就是你可以做65纳米的光刻机，那么对65纳米的进行升级可以做到45纳米。45纳米又是一个技术台阶。迈过45纳米的那么就可以升级到22纳米比较容易。22纳米也是一个台阶。迈过22纳米的，升级到14纳米不难。中国目前有90纳米。用90纳米的升级到65纳米不难。但是45纳米就是一个技术台阶了。45纳米的研发比90纳米的和65纳米难很多。如果解决了45纳米那个可以升级到32纳米不难。但是下一步升级到22纳米，不能直接45纳米升级到22纳米了。22纳米用到了很多新的技术。

中国16个重大专项中的02专项提出光刻机到2020年出22纳米的。2015年出45纳米的并且65纳米的产业化。下面具体说一下45纳米的。因为目前主流的光刻机。包括32纳米的还有28纳米基本都是在45纳米的侵入深紫外光刻机上面改进升级来的。所以中国掌握45纳米的很重要。65纳米的在90纳米上面升级物镜到1.2口径就可以了。45纳米光刻机是一个很重要的台阶，达到这个水平后，在45纳米光刻机上面进行物镜和偏振光升级可以达到32纳米。

另外用于光刻机的固态深紫外光源也在研发，我国的光刻机研发是并行研发的，22纳米光刻机用到的技术也在研发，用在45纳米的升级上面。还有电子束直写光刻机，纳米压印设备，极紫外光刻机技术也在研发。对光刻胶升级，对折射液升级，并且利用套刻方法可以达到22纳米到14纳米甚至10纳米的水平。相应的升级的用的光刻胶，第3代折射液，等也在相应的研发中。

中国光刻机发展的重大事项

长期以来，我国的光刻技术落后于先进国家，成为我国工业现代化进程的一块短板。那么对于光刻机的发展有什么重大的突破吗？

我国“极紫外光刻关键技术研究”项目验收会在长春光学精密机械与物理研究所召开，现场在众多评审专家的见证下，验收通过了该项目取得的一系列成果，大大推进了我国极紫外光刻技术的研发。

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。

光刻技术是集成电路制造产业的核心，决定着集成电路的元件特征尺寸。伴随半导体产业摩尔定律延续，极紫外光刻（Extreme Ultraviolet Lithography， EUVL）被公认为是最具潜力的下一代光刻技术。

极紫外光刻是一种以13.5nm的EUV光为工作波长的投影光刻技术，是传统投影光刻技术向更短波长的延伸，正处于产业化的临界点。作为工业制造领域尖端技术的融合，世界上只有少数几家研究机构及公司掌握此技术。目前，EUVL技术的国际垄断局面已经初步形成，对我国形成了技术封锁，将来的销售政策也难以预料。我国自上世纪九十年代起关注并发展EUVL技术，初期开展了EUV光源、EUV多层膜、超光滑抛光技术等基础性关键技术研究。2008年“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”国家科技重大专项将EUVL技术列为下一代光刻技术重点攻关，《中国制造2025》将EUVL列为了集成电路制造领域的发展重点，并计划在2030年实现EUV光刻机的国产化。

在02专项任务牵引下，长春光机所应光室的短波光学研究团队潜心钻研，艰苦奋战，在EUV光学系统协同设计、膜厚控制精度达原子量级的EUV多层膜技术、深亚纳米量级的超光滑非球面加工与检测技术、超高精度物镜系统波像差检测及集成技术等方面，突破了一系列EUVL工程化关键技术瓶颈；成功研制了小视场EUVL曝光光学系统，投影物镜波像差优于0.75nm（RMS），构建了EUVL静态曝光装置，获得32nm线宽的光刻胶曝光图形；建立了EUVL关键技术验证及工艺测试平台。通过项目的实施，圆满地实现了极紫外成像光学技术的跨越，形成了一支具有国内领先、国际先进水平的研究队伍，为开展极紫外光刻曝光光学系统的工程研制奠定了坚实的人才与技术基础。

什么是极紫外光刻

简单说，极紫外光刻就是一种采用波长13.5nm极紫外光为工作波长的投影光刻技术，它代表了当前应用光学发展最高水平。而作为下一代光刻技术，被行业赋予了拯救摩尔定律的使命。

我国中科院长春光机所自上世纪90年代就在此领域展开了相关研究，但受限于国外设备技术封锁，以及自身技术薄弱等原因，进展一直远远落后国外发展速度。2008年为了追赶国外技术水平，我国将32-22nmEUV光刻技术列为重要攻关任务，经过近8年的艰苦奋战、潜心钻研，我国才最终取得成功，顺利打破了国外在该领域的技术封锁。

光刻技术作为现代集成电路设计必不可少的装置，以及最大的瓶颈，直接关系着CPU等电子芯片的发展和进步。正是因为我国在EUV光刻技术方面的滞后性，我国不得不从外国进口价格高昂的成品。推荐阅读：

据统计，我国连续多年从西方进口芯片已经超过1万亿人民币，且这个趋势还在不断上涨，比如去年一整年就超过了1万五千亿，可以说集成电路已经成为我国国库公帑流失以及国防经济安全的巨大破洞。

所以，此次长春光机所在EUV光刻技术方面取得重大突破，其意义已经不亚于电磁弹射，甚至堪比峨眉发动机。