光刻胶是制造手机芯片必不可少的东西，你知道光刻胶是啥吗？

光刻胶有成为光制扛蚀机是光刻成像的承载介质，可以利用化学反应原理讲光哥系统中经过滤波颜色后的光信息转化为能量，完成掩膜图形的复制。 有消息称，日本东北213地震使得其企业的光刻胶出现了供应告急的问题，而信越更是宣布了关闭厂区，要知道日本信越占据全球光刻胶市场的20%。而光刻胶又是半导体的关键材料，日本信越宣布关闭厂区，就意味着全球光刻胶出现了供不应求的情况，其所带来的连锁反应就是加剧了芯片急慌的问题。

有相关数据显示，2018年之中，全球半导体市场结构之中光刻胶的占比达到了5.24%，被称之为半导体的核心材料。在全球半导体光刻胶市场之中，日本企业可以说是一家独大的，随随便便就能够形成垄断的现象，其占比达到了80%。其中前面讲到过的信越以及住友化学和TOK等等都是光刻胶市场领域之中的巨头，可是日本此次突发地震，使得光刻胶市场1度面临供不应求的状况。

我们国家在光刻胶领域几乎是一片空白。不过，目前已经有很多中国企业正在不断的追求国产替代，在PCB光刻胶市场，这种国产化率已经达到了50%。 虽然只是门槛相对较低的市场，但好歹也算是一定的成就吧，而在LCD光刻胶市场之中，国产化已经达到了5%。在这种领域之内，其实我们还需要面临很大的挑战。而此次日本光刻胶出现告急的情况，给中国的企业带来了一定的机遇。

目前，我们国家已经涌现了很多的光刻胶领头企业，填补在这上面所遇见的空白，其中就包括晶瑞股份，南大光电，上海新阳等等。在南大光电的努力之下，企业发的ARF193纳米光刻胶，已经通过了客户使用认证，成为中国首只通过产品验证的国产ARF光刻胶，代表着在光刻胶领域之中，我们又向前一步。除了南大光电之外，晶瑞股份也传来了消息，其KrF光交已经进入了客户测试阶段。要知道，晶瑞股份曾经花费巨资达到1102.5万美元从sk海力士手中收购了阿斯买的光刻机设备。这种光科技能够研发出最高28纳米的光刻胶。对于晶锐股份的ARF光刻胶以及ARfi光刻胶有着一定的推动作用。

而上海信阳花费7.32亿元推动集成电路制造，其中ARF光刻胶与KrF光刻胶成为其公司项目的主要攻克方向。不管是南大光电还是晶锐股份，又或者是上海新阳，这些企业为中国在光刻胶领域上面的发展填上了一笔又一笔色彩，使得我们在这个领域之中不再是小白的状态。除了在光刻胶领域之中，我们在其他很多领域之中也都获得了一定的成就。相信在全国上下无数企业的努力之下，我们一定能够完成在半导体内各个领域之中的突破。虽然我们底子薄弱，但是我们有不服输的精神，尽管我们起步晚，但是我们有决心。我们不能够决定我们在全球领域内会拥有多大的地位，但是我们能够决定我们付出多少就会收获多少。

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。

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。

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