面对垄断，自主研发光刻机实现国产化替代势在必行

[2017/8/11]

光刻机作为芯片生产中最核心的设备，是大陆芯片生产设备制造的最大短板。不少人会将光刻机和刻蚀机搞混，其实，光刻机的工作原理是用光将电路结构临时“复制”到硅片上，而刻蚀机是按光刻机刻出的电路结构，刻出沟槽的设备，是在芯片上做减法，与之相应的是做加法（镀膜）。

全球最大芯片光刻设备市场供货商阿斯麦(ASML)近日公布2017第二季财报：ASML第二季营收净额21亿欧元，毛利率为45%。在第二季新增8台EUV系统订单，让EUV光刻系统的未出货订单累积到27台，总值高达28亿欧元。公司现在年产12台，2018年将增加到24台，2019年达到年产40台的产能。

但就是这样单价超1亿美元的昂贵设备，他们却不卖给中国！

有网友说：全球就只有他家能生产的出来，没有人做的出来。而且还不卖给中国。中国出多少钱都不卖。毛利1000%都可以。这个是在芯片里面画电路的，都是几纳米，大概是头发丝的万分之一大小电路，你说牛B不。

到底是什么光刻设备这么牛，为什么又不能卖给中国呢？

什么是光刻机？

对于普通人来说，光刻机或许是一个陌生的名词，但它却是制造大规模集成电路的核心装备，每颗芯片诞生之初，都要经过光刻技术的锻造。

简单地说，光刻机就是把工程师的设计‘印入’基底材料，其核心技术长期被荷兰、日本、德国等把持。

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。

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--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、三星都是它的股东，重金供养ASML，并且有技术人员驻厂，Intel、三星的14nm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。

ASML：现代芯片不可或缺的支持者

阿斯麦公司ASML Holding NV创立于1984年，是从飞利浦独立出来的一个半导体设备制造商。前称ASM Lithography Holding N.V，于2001年改为现用名，总部位于荷兰费尔德霍芬，全职雇员12，168人，是一家半导体设备设计、制造及销售公司。

阿斯麦公司为半导体生产商提供光刻机及相关服务，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。

目前全球绝大多数半导体生产厂商，都向ASML采购TWINSCAN机型，例如英特尔，三星，海力士，台积电，联电，格芯及其它半导体厂。随着摩尔定律的发展，芯片走向了7nm以下，这就需要更高级的EUV光刻系统，全球只有ASML的NXE：3400B能够满足需求。

未来，只有他的EUV光刻机能够帮助芯片接续微缩，因此这些设备纵使卖到上亿欧元，都能被客户所接受。

为什么不卖给中国？

作为集成电路制造过程中最核心的设备，光刻机至关重要，芯片厂商想要提升工艺制程，没有它万万不行，中国半导体工艺为啥提升不上去，光刻机被禁售是一个主要因素。

这么昂贵的设备，为什么不卖给中国呢？这就要提到《瓦森纳协定》。

《瓦森纳协定》又称瓦森纳安排机制，全称为《关于常规武器和两用物品及技术出口控制的瓦森纳安排》，目前共有包括美国、日本、英国、俄罗斯等40个成员国(注：没有中国)。尽管“瓦森纳安排”规定成员国自行决定是否发放敏感产品和技术的出口许可证，并在自愿基础上向“安排”其他成员国通报有关信息。但“安排”实际上完全受美国控制。当“瓦森纳安排” 某一国家拟向中国出口某项高技术时，美国甚至直接出面干涉，如捷克拟向中国出口“无源雷达设备”时，美便向捷克施加压力，迫使捷克停止这项交易。

不过据说这个协定对中国也不是完全禁售，只是禁售最新的几代设备。瓦森纳协议每过几年都会更新禁售列表，比如2010年90nm以下的设备都是不允许销售的，到2015年就改成65nm以下的了。

中外光刻机的巨大差距

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，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。

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保留条款，那就是禁止用ASML出售给国内的光刻机给国内自主CPU做代工--只要中芯国际、华力微等晶圆厂采购的ASML光刻机，虽然不影响给ARM芯片做代工，但却不可能给龙芯、申威等自主CPU做代工、商业化量产。即便是用于科研和国防领域的小批量生产，也存在一定风险--采用陶瓷加固封装、专供军用的龙芯3A1500和在党政军市场使用的龙芯3A2000，只能是小批量生产，而且在宣传上也只能含糊其辞的说明是境内流片……这很大程度上影响了自主技术和中国集成电路产业的发展。

中国的光刻机发展水平如何

2016年，清华大学召开了“光刻机双工件台系统样机研发”项目验收会，专家组对项目任务完成情况予以高度评价，并一致同意该项目通过验收。

工件台系统是光刻机的重要子系统，工件台系统的运行速度、加速度、系统稳定性和系统的定位建立时间对光刻机的生产精度和效率起着至关重要的作用。本次“光刻机双工件台系统样机研发”项目验收，标志中国在双工件台系统上取得技术突破，但这仅仅是实现光刻机国产化万里长征的一部分，距离打破ASML的技术垄断还有很长的路要走。

日前，“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”国家科技重大专项实施管理办公室组织专家，在中国科学院长春光学精密机械与物理研究所召开了“极紫外光刻关键技术研究”项目验收会。评审专家组充分肯定了项目取得的一系列成果，一致同意项目通过验收，认为该项目的顺利实施将我国极紫外光刻技术研发向前推进了重要一步。

极紫外光刻光学技术代表了当前应用光学发展最高水平，作为前瞻性EUV光刻关键技术研究，项目指标要求高，技术难度大、瓶颈多，创新性高，同时国外技术封锁严重。

因此我们看到，中国也是取得了很大的进步的。但是中国想要赶上，绝不是一朝一夕的事，需要各类基础领域扎实的人才，这也是最难的。

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