现代光学工业之花——光刻机

光刻机（Mask Aligner）是采用类似照片冲印的技术，把掩膜板上的精细图形通过光线的曝光印制到硅片上的设备，是制造芯片的核心装备，也是目前顶尖 科技 的代表。中美 科技 竞争下，因光刻机使用部分美国技术，华为自研的高端芯片供应链被掐断，中芯国际也无法采购最先进的EUV。高端光刻机已成为当前中国半导体的软肋。

高精度光刻机的制造工艺极其复杂，核心零件便有8万个左右，共需要超10万个零部件，因此，光刻机也有了“现代光学工业之花”的称号。如此高的制造门槛，也就导致了光刻机制造领域的玩家也寥寥无几。“头部玩家”基本被荷兰阿斯麦（ASML），日本的尼康和佳能垄断：

佳能光刻机

佳能光刻机的 历史 始于对相机镜头技术的高度应用。佳能灵活运用20世纪60年代中期在相机镜头开发中积累的技术，研发出了用于光掩膜制造的高分辨率镜头。此后，为了进一步扩大业务范围，佳能开始了半导体光刻机的研发，并于1970年成功发售日本首台半导体光刻机PPC-1，正式进入半导体光刻机领域。目前，佳能的光刻机阵容，包括i线光刻机和KrF光刻机产品线。佳能已累计出货5600余台光刻设备，覆盖众多领域，尤其是在步进光刻机细分市场，佳能有超过80%的市场份额，受到了中国客户的喜爱。

尼康光刻机

尼康则是凭借相机时代的积累，在日本半导体产业全面崛起的初期，一度成长为全球光刻机巨头，独占行业50%以上的份额。手里的大客户英特尔，IBM，AMD，德州仪器等几乎每天堵在尼康门口等待最新的产品下线，一时风光无两。然而，在美国政府将EUV技术视为推动本国半导体产业发展的核心技术后，美国便将自己一手支持的当 时尚 属小角色的阿斯麦推上前台，并在半导体干湿刻法的技术之争中胜出，尼康也由此开始衰落。其昔日的客户和盟友纷纷背叛，晶圆代工厂基本都将尼康的光刻机排除在大门之外。尼康目前出货的光刻机基本只能卖给三星，LG，京东方等用来生产面板。受各业务下滑影响，尼康不得不进行了多次的大规模裁员。

ASML光刻机

ASML现在则是光刻机制造领域无可争议的霸主。它为半导体生产商提供光刻机及相关服务，其TWINSCAN系列是世界上精度最高，生产效率最高，应用最为广泛的高端光刻机型。全球绝大多数半导体生产厂商，都向ASML采购TWINSCAN机型，比如英特尔（Intel）、三星（Samsung）、海力士（Hynix）、台积电（TSMC）、中芯国际（SMIC）等。

市场上的主力机种是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系列则是主推的高端机型，全部为沉浸式。

ASML基于极紫外（EUV）光源的新型光刻机，型号定为NXE系列，是一个划时代的产品，关键尺寸在10nm以下的芯片晶圆，只能用EUV光刻机生产，ASML实现了该领域的100%垄断。

在国产光刻机制造企业当中，上海微电子相对比较出色。

目前，上海微电子能量产的光刻机是在90nm，其主要在低端光刻机领域发力，在低端领域拿下全球40%的市场份额。而中国有80%的低端光刻机都来自于上海微电子。今年，上海微电子将交付中国首台28nm immersion式光刻机，制程技术进步不小。

以上对比可以看出，中国和日本在光刻机领域已存在不小的差距，而在与全球顶尖供应链厂商ASML相比时，更是难以企及。难怪ASML公司总裁放言，就算把图纸给我们的公司，也永远仿造不出顶级光刻机！这话虽然听着让人非常不爽，但是不得不承认这就是现阶段的现实问题！

如今，在美国霸权限制横行之下，中国已深深明白了光刻机的极端重要性。每个中国人也都心知肚明，只有我们自己真正拥有，才能无所畏惧。在芯片问题亟待解决的今天，加上国家的大力引导，中国人自己的高端光刻机必将更早成为现实。

据报道，佳能正在开发用于半导体3D技术的光刻机。在尖端半导体领域，3D技术可以通过堆叠多个芯片来提高半导体的性能。佳能新的光刻机产品最早将于2023年上半年上市。曝光面积扩大至现有产品的约4倍，可支持AI使用的大型半导体生产。（财联社）

不是的，佳能与阿斯麦尔是竞争对手。

日本光学设备制造巨头佳能（Canon）正计划靠提升光刻机的生产效率来抢占市场。按照计划，今年3月份，佳能将时隔7年（自2013年来），面向市场推出新型光刻机“FPA-3030i5a”，这款新品较旧机型的生产效率提升了将近17%。

公开资料显示，目前以日本佳能、尼康（Nikon）、荷兰阿斯麦（ASML）为首的3家制造商占据了全球超过90%的半导体光刻机市场。曾几何时，尼康与佳能是全球光刻机市场的龙头老大，但自从荷兰巨头ASML在EUV技艺拔得头筹后，这两家巨头的研发也停滞不前。

截至目前，在EUV光刻机的生产方面，全球有且仅有ASML能担此重任。不过，考虑到当前自家在全球半导体设备市场也有一定的优势，各大日企也不肯就此将光刻机市场“拱手”让给ASML。据国际半导体产业协会（SEMI）此前发布的数据，2019年日本生产的半导体生产设备全球占比高达31.3%。

据日本经济新闻此前报道，2020会计年度（截至2021年3月底），日本知名半导体零部件制造商东京电子累计耗费了1350亿日元（折合约85亿元人民币）的研发经费，为的就是增加检测与光源等的实力，以尽早提高EUV光刻机相关的设备产能。

佳能此次的“大动作”也不例外。据报道，佳能希望通过推进多种半导体的产品战略，在当前全球物联网技术飞快发展的同时，拿下更多海外订单，从而在全球光刻机市场分得更多蛋糕。

值得一提的是，中国市场正被佳能、尼康等日企视为重振半导体产业“业绩”的重要希望。要知道，我国当前芯片发展受限一个原因就是，美国有意阻挠海外巨头与我国企业的合作。尤其是中芯国际此前自ASML订购的EUV光刻机，到现在还无法对华出口。

为了打破美国的桎梏，我国的企业也在努力寻找转机。2020年10月中旬，日本媒体就爆出一则消息，已经有不少中资企业计划向尼康、佳能两家日本巨头出资，欲联手推进EUV以外的新型光刻机的研发。

按照日媒的分析，虽然当前ASML在全球EUV光刻机“一家独大”，但是若是想拿到极紫外线以外技术的高端光刻机，日本的尼康以及佳能这两家企业也有能力制造。

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