干货满满！荷兰刚宣布扩大管制，我国就公布2条重磅光刻机消息

发布日期：2024-09-19 23:16

来源类型：有连云 | 作者：Akhazzan

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集成电路制造涉及的众多材料、设备中难度最大的设备是光刻机，确切的说是前道光刻机，用于曝光形成集成电路布线图案，这个图案的线宽越窄，在单位面积晶圆上能布置的晶体管数量就越多，每个晶体管的耗电量就越低。因此，光刻机的最小分辨率直接决定了制程工艺的物理上限。

前道光刻机已发展五代，目前仍在大量使用的是第四代和第五代光刻机

目前，前道光刻机已经发展了五代，分别是接触式光刻机、接近式光刻机、扫描投影式光刻机、步进扫描投影式光刻机、浸没式步进扫描投影式光刻机、极紫外光刻机。每一代都是向着缩小曝光线宽的方向在发展，主要方式就是缩小光刻设备光源光波长，从原来的 g 线、 h 线、i 线发展成深紫外、极紫外，X射线，波长从436nm缩小到13.5nm。

荷兰刚宣布针对中国扩大光刻机出口管制，我国就公布2条重磅光刻机消息予以反制

据《环球时报》报道，针对荷兰6日宣布扩大对先进半导体制造设备的出口管制，中国商务部新闻发言人8日表示，荷方在2023年半导体出口管制措施的基础上，进一步扩大对光刻机的管制范围，中方对此表示不满。

这次我国可不只是表达不满，而是立即作出反应。

一是在工业和信息化部官方网站公布两款DUV光刻机推广消息

9月9日，我国工业和信息化部官方网站对外公布了《首台(套)重大技术装备推广应用指导目录(2024年版)》，涉及高端工业母机、大型石油和化工装备、先进节能环保装备、船舶与海洋工程装备、精密仪器仪表、重大技术装备关键配套及基础件等15个类别，其中就包括广大网友高度关注的“DUV”光刻机。

目录中涉及的两款光刻机分别是氟化氪光刻机（即KrF光刻机）和氟化氩光刻机（即ArF光刻机），这个“指导目录”的主要目的是公开推广部分已成熟的国产装备。也就是说国产KrF光刻机和ArF光刻机均已经是经过产线大量验证，达到工业量产水准的装备，而不是实验室工程样机或者小批量试生产样机。

在此要特别纠正一点，此次“指导目录”涉及的两款光刻机都属于落后荷兰ASML15年以上的光刻机，但仍具有强大威慑力。两款光刻机中分辨率最高的是其中的氟化氩光刻机，套刻精度小于等于8nm，分辨率小于等于65nm，相当于2004年荷兰ASML推出的XT:1400光刻机。据此推测这款国产氟化氩光刻机采用NA0.93的物镜系统，以及套刻精度为8nm级的双工件台。

我国高精尖企业华卓精科在2021年9月发布的公告中就提到：“公司 DWS 系列光刻机双工件台可实现优于 4.5nm 的运动平均偏差，已于 2020 年 4 月和 2021 年 1 月、4 月、6 月分别向上海微电子发货1台DWS双工件台，累计发货4台DWS双工件台；公司的DWSi系列光刻机双工件台运动平均偏差优于2.5nm，可应用于ArFi 光刻机，目前正在研发中。”

所谓运动偏差实际上就是指套刻精度，说明2021年，华卓精科就已经开始量产并对外出售套刻精度为4.5nm的双工件台，同时还在研制套刻精度为2.5nm的双工件台。这说明，此次“指导目录”中的氟化氩光刻机研制生产时间早于2020年，因此，按照最保守估计，这款国产光刻机推出时间比ASML同类竞品晚15年以上。

看到这里，很多网友估计很失望吧？国产光刻机怎么落后这么多啊？其实不用着急，我们反而要因此乐观起来。因为后来者不用像行业先驱ASML那样花时间探索、验证发展路线是否可行，差距15年不等于追赶时间要15年，而是更快。例如，当年ASML在2001年推出ArF光刻机之后就遭遇分辨率难以继续提升的技术难题，后来华裔科学家林本坚提出可以通过利用水的折射率，将ArF光线波长从193nm缩小至134nm，这才突破了ArF光刻机分辨率难以进一步提升的技术瓶颈。但是，ASML却花了2年左右的时间才造出工程样机进行验证该技术路线真的可行。作为追赶者，我国同行无需验证技术路线，直接沿着ASML验证过的发展路线加大研发投入即可，能够节省大量时间。

对于ASML来说，反而是个重大坏消息，因为能用于量产5nm制程工艺的NXT：2000i系列相比XT:1400系列只是提升了ArF光源功率、将物镜系统NA值从0.93提升到1.35、将双工件台套刻精度从7.5nm提升到2nm。这种光刻机单次曝光就能生产28nm制程工艺，因此这种光刻机也被称为28纳米光刻机。

令人欣喜的是，我国早已造出28纳米光刻机。2022年3月18日，中科院微电子研究官方网站发布了《2021年年鉴》，文中提到：完成28nm浸没光刻机曝光光源10mJ@4KHz工程样机交付整机使用及15mJ@6KHz原理样机研制。官方学术期刊《激光与光电子学进展》2022年第五期论文《超精密高速激光干涉位移测量技术与仪器》提到：目前该系列仪器已成功应用于我国350nm至28nm多个工艺节点的光刻机样机集成研制和性能测试。由于信息发布具有滞后性，因此这两个信息合起来分析结果就是，我国最晚在2021年之前就已经造出28纳米光刻机工程样机。

落后15年或者20年都不是重点，考虑到外部环境，敢对外公布氟化氪光刻机和氟化氩光刻机两款光刻机就说明这两款光刻机立足国内供应链，不受外部环境影响。真正令西方国家担忧的是，我国已经通过氟化氪光刻机和氟化氩光刻机两款光刻机成功建立起全套完整的光刻机零部件国产供应体系，并且早已造出28纳米光刻机工程样机。

现在唯一不确定的是，国产28纳米光刻机套刻精度达到什么水平，稳定性如何、良率如何，以及关键核心零部件国产化率如何。然而，从以往我国科研项目进度表现来看，凭借举国体制，我国的科技产品研制、改进速度往往快于西方国家，2年的时间ASML能够将浸没式氟化氩光刻机套刻精度从2.5nm提升到1.3nm，即提升约一倍，那么我国完全有可能将浸没式氟化氩光刻机套刻精度从4.5nm提升到2.5nm，甚至是1.3nm！

也就是说，我国现在很可能已经造出能够用于量产5nm制程工艺的浸没式氟化氩光刻机，先行造出几台给国内企业应急也不是不可能。现在扩大出口管制等同于自己拱手让出市场，我想荷兰政府要么是迫于无奈，要么是决策者愚蠢至极。

二是上海微电子公布重磅光刻机技术专利

除了官方公布《首台(套)重大技术装备推广应用指导目录(2024年版)》之外，还有一条重磅官方消息同样令人振奋！

上海微电子装备（集团）股份有限公司于2024年9月10日申请公布一项名为“极紫外辐射发生装置及光刻设备”的发明专利，专利申请日期为2023年3月9日，申请号为CN2023 1022 6636.7。早不披露晚不披露，偏偏在这个节骨眼披露，意味着什么，我想不用多说了吧？

这个专利到底有什么用呢？其实就是EUV光刻机最难的关键核心零部件EUV光源的设计方案。由于EUV光线波长极短，仅13.5nm，哪怕是在空气中传播，衰减速度也极快，为了用于光刻，那就需要建造一个真空腔，将EUV光源、反射镜，以及双工件台都放进去。实际上，EUV光刻机用到的双工件台精度与ArFi光刻机并没有本质区别，真正需要额外攻克的技术难题是反射镜和光源。其中反射镜零部件构成很简单，但EUV光源零部件构成却十分复杂，以ASML交付的NEX:3400D为例，其EUV光源由输出功率高达30千瓦的二氧化碳激光器、每秒发射5万颗微米级锡液滴的锡液发射系统、EUV光线收集镜以及能够及时将锡液碎片带走的清洁系统组成。

EUV光刻机工作时，高功率二氧化碳激光器发射2束高能激光轰击每颗锡液滴，第一束将锡液滴打成平面，第二束将其轰成约50万℃的等离子体，产生带宽约2%的EUV光，通过收集镜汇聚，再通过11面反射镜反射、净化，最终变成输出功率仅6瓦左右的EUV光，用于投影曝光出精细电路图案。

因此，实际上EUV光刻机技术难度最大的零部件就是光源，不仅对驱动激光功率要求极高，而且对零部件精度以及同步精度同样要求极高，并且对重复稳定性要求也非常高。这也是全世界没有一个国家能够依靠本国技术独立造出EUV光刻机的根本原因。

此次EUV光源技术专利的公布，说明我国在2023年就已经造出合格的EUV光源，据此估计，我国在2023年很可能就已经完成国产EUV光刻机的整机集成！那么接下来无非就是调试改进到稳定性、良率等技术指标达标就能开始量产。当然，如果有必要，先行小批量生产几台用于应急也是有可能的，只是初期因为技术成熟度较低，问题相对较多，生产成本可能会比较高。

综上所述，我国官方公布的两条涉及光刻机的消息证明国产ArFi光刻机和EUV光刻机都已经处于研制末期或者已经开始小批量生产，此时任何针对我国的光刻机限制措施都等同于主动退出我国市场，相当于自掘坟墓。十分期待当年“盾构机”横扫发达国家的案例再次在光刻机领域上演！

声明：本文信息均源自公开信息整理，仅代表个人观点，一切仍以官方公布的信息为准。

#美压力下荷兰“捆紧”阿斯麦光刻机#