上海微電子（SMEE) 做為國內擁有最先進的光刻機設計制造技術廠商，目前能達到的最高工藝節點（tech node) 是90nm。90nm是什么概念呢？大致相當于2004年2月年英特爾的奔騰4，當時最強的Prescott架構3.8Ghz就是用的90nm光刻，也是那個時代晶圓廠最好的工藝代表。另外同期同制程節點的還有索尼Playstation2的處理器、IBM PowerPC G5、英偉達的GeForce8800 GTS等。當然實際光刻能力，涉及到晶圓廠的制造能力，最終會有不同。雖然光刻工藝只是芯片制造的上千道工藝中的一部分，但確實最關鍵的，光刻精度不夠，后面任何步驟設計都會產生大量的偏移和失效。這在國際上，算是第四名，因為沒有第五第六名。

光刻基本原理圖解：光刻膠會根據光罩所繪制的圖形被UV射線照射下留下對應的圖形形狀

晶圓片放大后可以看到一個一個的die排列，die內部是層層疊疊的電路，這些電路就先由光刻開始來制造

而這臺SSX600系列的90nm光刻機，大約是在2007年研發成功，真正上市時間未知。時至今日，上海微電子的主流產品還停留在前道90nm以及后端光刻系列。后端光刻主要用于先進封裝形式，也就是晶圓級封裝（WLP）及Bumping為主，對光刻精細度要求沒有可比性，拜托有的人就不要把封測那邊甚至是MEMS、液晶面板光刻的市場份額拿出來說了，完全兩個世界。前道光刻才是真正的地獄難度。

所謂IC前道光刻機90nm系列

那90nm的光刻機在2021年的今天，還能做什么？我們可以看看下面這個圖：，55-90nm僅剩9%的產能，邏輯芯片（比如CIS，驅動芯片、控制芯片等）、e-Flash和DAO(電源類分立器件芯片，結構最為簡單）為主。也就是說基本上不會是西方卡脖子的類別，器件設計上構造簡單的芯片。

全球晶圓制造產能vs.技術節點占比

導致國產光刻機一直沒用進步的原因有很多。實際上國家進行相關立項是非常早的，也不僅僅是一家公司一個研究機構進入項目。可無奈高端光刻機的大部分核心零部件，我們沒有能力設計制造，導致一進口就被禁運。當然，我們的設備廠商、半導體材料研究機構、晶圓廠，都在積極尋求和國外機構、企業的合作，以達到研發和其他資源上的共贏，并規避一部分境外的技術、材料、部件的限制。只是離高端制程節點越近，這樣的限制就卡得越緊。（大家可以查一下IMEC這個比利時的研究機構，他們在上海也有分店。）

我們可以先看看一臺光刻機的主要組成部分有哪些：

• 光學成像系統（制造更短的波長滿足瑞利準則CD = k1?? λ / NA）

• 光路與激光系統 （決定不同的光源和發射方式）

我國大部分商用級的激光研發都在光電，精度級別也有差異

• 鏡頭與對焦系統 （復雜的納米級光學成像系統）

EUV光刻機內部大概是這樣的

• 機械、自動化部分 （所謂超精密型自動化系統，感應精度要達到每秒兩萬次位置檢測，每次位移小于一個硅原子的尺寸——60皮米。什么概念？你要開著高達在一根頭發上刻自己名字）

感應器要檢測圖中黑色晶圓片上每一個die內部的電路之間光刻的完成情況，而且是每秒幾萬次

光學檢測機臺

e-Beam有專門的系統來負責

ASML最新型EUV極紫外光刻系統TWINSCAN NXE:3400C

稍微查一下材料，就可以看到國內到底哪些廠商有能力供應65nm以下光刻系統核心部件，是否已經擁有商業級別自主設計和制造能力。對，你猜得沒錯，幾乎都沒有——實驗室里面有、研發基地里面有，但那不等于可以進行到商用級別，還只能停留在實驗室里面做論證和分析。 而且加上瓦森納協議《關于常規武器和兩用物品及技術出口控制的瓦森納安排》等西方世界針對社會主義國家的禁運玩法存在，就連跨國合作都被限定在非常清晰的框架內。現實就是如此殘酷！

藍色為瓦森納協定國

一下子要跳到28nm，甚至14nm，不是上海微電子做不出來，而是這事情不能靠上海微電子一家去做。這是一個需要整合社會資源、進行多層次多路徑全賽道起跑的一整套工業技術開發項目集合。那一條賽道慢一點，我們的下一個世代光刻機就要等等。資金，我們有的；人才，我們也有的；參照物也有的；政策也有明確的導向；輿論也給足了勁。剩下的就是給他們時間和空間，因為各專項有對應的企業和機構在攻堅了。小道消息，28浸沒式DUV有在研發（對就是你們知道的02項），但還是需要些時間才知道是否能用到晶圓廠里。如果有吹14nm出來的，到今天為止可以直接當做某種對上海微電子乃至整個國產光刻機行業的捧殺。

少一點毒奶，多一點務實。把他們吹上天，未必是好事。把他們貶得一文不值、冷嘲熱諷，也不過是遞刀子讓境外滲透勢力攻擊我們的科研體制。讓社會大眾了解清楚現狀，我們自己的輿論也責無旁貸。

上海微電子，前路漫漫，卻依然是國產高端光刻機的希望。

這個問題非常好，提到光刻機，不能不說這是國人心中一個深深的痛。

中芯國際（SMIC）為了發展最先進的7納米芯片制造工藝，在2018年初，以1億多美元向荷蘭ASML訂購了一臺EUV紫外線光刻機。然而，近兩年過去了，ASML受到美國的各種施壓，遲遲不向中芯國際交付這一臺高端光刻機。而我們沒有絲毫辦法，這不能不說是店大欺客，欺人太甚。

上海微電子（SMEE）作為國產光刻機唯一的提供商，在目前本土高科技發展，尤其是芯片被美國窮盡手段阻斷的情況下，它的存在無疑成為國內芯片制造的唯一希望。

那么上海微電子在光刻機領域的實力究竟如何呢？

其實這里要先說明一下光刻機的分類，從用途上區分，其主要有四大類：制造芯片的前道光刻機，封裝芯片的后道光刻機，制造LED/MEMS/功率器件的光刻機，以及制造TFT液晶屏的光刻機。

而上海微電子對這四種光刻機都有涉足，尤其是封裝芯片的后道光刻機，其在國內具有80%的市場占有率，在國際上也有近40%的占有率，每年都有近60臺的出貨量。

其客戶都是世界前十大封測工廠，比如國內的長電科技JCET，通富微TF，以及臺灣的日月光半導體，這是非常了不起的成就。

上海微電子的研發實力也不容小覷，在光刻機領域的專利申請量有近3000項。在國內半導體設備廠商的綜合排名中，位居前五名。

但是在半導體制造中，最核心的其實屬于前道光刻機，其在半導體制造成本里占30%之多，中芯國際向ASML購買的EUV極紫外線光刻機就屬于前道光刻機，可用于生產7納米工藝的芯片。

而上海微電子目前可以提供的最先進前道光刻機，只能用于生產280納米，110納米和90納米工藝的芯片。從這方面講，上海微電子與世界前三大光刻機生產商ASML，佳能Cannon和尼康Nikon的差距，是非常巨大的。

除了上海微電子之外，中科院和華中科技大學都有對光刻機的研發，但這都停留在實驗室的階段，很難進入商用。

比如中科院號稱開發出的“22納米光刻機”，采用表面等離子技術，不同于EUV極紫外光技術，具有很大的缺陷，無法生產CPU和顯卡GPU等電路非常復雜的芯片，這決定了，其無法進入商用領域。

華中科技大學國家光電中心甘棕松團隊，利用雙光束超衍射的技術，開發出的光刻機，目前僅能用于微納器件的三維制造，距離進行集成電路芯片制造，還有很多技術需要攻克，更別提進行成熟的商用芯片制造。

由此我們可以看出，媒體上很多宣稱打破國際封鎖，開發出的幾納米光刻機，基本上距離商用都很遙遠，有的甚至基于不同目的還偷換概念。

這從另一個側面說明，上海微電子在國內光刻機領域，是唯一有希望進行更高端光刻機研發的企業，因此它的地位是無法替代的。

值得一提的是，從相關渠道了解到，上海微電子正在02專項的支持下，進行28納米前道光刻機的研發，已經取得了很大的進展。從90納米跨越到28納米，如果能實現，也是一個了不起的進步，期待上海微電子的28納米光刻機！

#原創#

水平不高

但不空白

堅持研發

踏實前進

一步一步

后來居上

故，最終趕超一流

＃上海常青教育凌遠長著＃

上海微電子光刻機在全球屬于什么水平？上海微電子光刻機在國內是最先進的光刻機研發制造企業，其前道光刻機能夠實現90nm制程，在國內市場份額超過80%，并且也銷往國外。但與國際先機光刻機相比，上海微電子光刻機卻處于低端光刻機序列。

目前光刻機市場幾乎被荷蘭ASML、日本尼康和佳能、中國上海微電子設備集團四家所壟斷。而在這里面，又分為三個檔次，荷蘭ASML壟斷了高端光刻機市場份額，日本尼康和佳能處于中端但同時競爭中低端市場，而上海微電子只有低端光刻機市場。其中ASML采用13.5nm的光源，可以實現7nm的制程，未來還將會實現更小nm的工藝。而上海微電子目前只能實現90nm工藝制程，差距不小。

上海微電子集團成立與2002年，成立之初當時國外公司曾經嘲諷：“即使把圖紙和元器件全部給你們，你們也裝配不出來。”。然而上海微電子經過自力更生艱苦奮斗，硬是打臉了國外公司的臉，在2007年研制出了我國首臺90nm制程的高端投影光刻機。

不過由于樣機一出來因為采用了國外引進的高精度元器件，這時西方國家丑惡的嘴臉暴露了出來，擺出了《瓦森納協議》共同對我國實現高精度元器件禁運。以至于到目前即使研究出更好的光刻機，要大量生產也受到了國內產業鏈的限制。但上海微電子硬是憑借一口氣，還是又研制出了另外的光刻機出來，并逐漸在國內贏得了市場。

現在國內已經意識到光刻機相當重要的作用，中芯國際已經花了將近1.5億美元引進ASML高端光刻機，但過去了兩年還未能交貨，因為國外有阻擾要得到這臺高端光刻機會經過不少波折，最后也不知道能不能成。國內相關的機構也在重點突破光刻機技術，比如中科院光電所已經研究出光刻分辨力達22nm的技術，結合雙重曝光技術可以實現10nm芯片的制造。

不過光刻技術攻克后，要實現光刻機量產還有不少的時間。特別是需要幾萬個零部件要達到高精準度的高端光刻機，其中的關鍵高精度零部件比如鏡頭、光源、軸承等，目前國內產業鏈還達不到，也需要聯合攻關才能取得，這需要花費不少的時間。就如中科院微電子所院士所說，在光刻機方面國內與國外先進相比相差15-20年的距離。即使是國內最先進的上海微電子，也還有相當長的路要走。

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    如果說上海微電子的光刻機全球領先，大家都不會相信。荷蘭ASML最新的光刻機為7nm制程工藝，即將量產5nm，上海微電子最新的量產光刻機是90nm，正在研發65nm光刻機。也就是說，我國的光刻機與世界先進水平還有很大的差距。

    真正的差距在哪里？

    上海微和荷蘭ASML光刻機的差距，客觀反映了我國和西方發達國家在精密制造領域的差距。一臺頂級光刻機的零部件，來自于西方不同的發達國家，美國的光柵和計量設備、德國的光學設備和超精密機械、瑞典的軸承、法國的閥件等等，最要命的是，這些頂級零件對我國是禁運的。

    荷蘭ASML的光刻機，90%的關鍵設備來自于不同的發達國家，自己并不生產關鍵零部件，而是做好精準控制和集成，將13個系統的3萬多個分件做好精準控制，誤差分散到這13個系統中。上海微電子同樣是一家系統集成商，自己并不生產關鍵零部件，所以在沒有頂級零部件、沒有突破關鍵技術的情況下，做不出7nm光刻機光刻機不是它的責任。

    有錢買不到？

    還有一個關鍵的問題，荷蘭ASML的7nm EUV光刻機，處于壟斷地位，全球只有ASML能夠生產，而且產量有限，即便有錢也很難買到，原因有兩點。

    原因一：ASML的合作模式

    ASML有一個獨特的合作模式，只有投資了ASML，才能獲得優先供貨權，也就是說ASML要求客戶先要投資它自己才行，通過這種合作模式，ASML從來不用擔心錢的問題，包括英特爾、三星、臺積電、海力士等都是ASML的股東，可以說大半個半導體行業都是ASML的合作伙伴。

    ASML的高端光刻機產量本來就不高，早早就被英特爾、臺積電等這些公司預定了。

    原因二：技術封鎖

    我國進口高技術設備時，無法繞開的一部法令是《瓦森納協定》，美國和歐盟等國家都是其成員國，這是一部全球性的法令，我國就在被禁名單之內。這個協定也不是完全禁售，而是禁售最新幾代的設備，比如2010年90nm以下的光刻機對我國禁售，2015年改成65nm。

    我國的晶圓廠中芯國際，早在2018年就從ASML成功預訂了一臺7nm EUV光刻機，先是因為ASML的合作伙伴失火，導致訂單延期，無法交貨，后是因為受到美國的牽制，荷蘭不予簽發許可證，所以，中芯國際至今仍然沒有收到，其中的原因大家可以想一想。

    總之，在光刻機領域，我國與世界先進水平還有巨大的差距，而且光刻機的研發不能實現跳躍，沒有突破65nm之前，是無法研發24nm的。同時，ASML向我國晶圓廠出售高端光刻機時，有保留條款，禁止給國內自主的CPU代工，比如給龍芯、申威等，但不影響給ARM芯片代工，很大程度上影響了自主技術和我國半導體產業的發展。

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上海微電子是國內唯一的高端光刻機整機廠商，目前量產的最先進光刻機只能支持90nm制程。

前幾年宣傳過要生產65nm光刻機，不過65nm與90nm都屬于上一代技術了，已經落后，就算造出來，就技術或者市場來說意義都不大，比較雞肋，后來就不提了，看來已經取消。

65nm是一個坎，90nm和65nm都屬于深紫外（DUV）干式光刻機，優于65nm的就是深紫外浸沒式光刻機，工件臺浸泡在水里，技術革新幅度比較大。佳能和尼康就是因為開發這一代產品失敗，止步于高端光刻機市場。

國產光刻機的下一個目標是28nm。能定下這個指標本身就很了不起，荷蘭阿斯麥的DUV光刻機單次曝光最高只能到38nm。要實現28nm需要大量技術創新才行。

從全球來看，處于最低檔的水平，離最強的ASML應該至少有10年以上的差距。

為何這么說，目前上海微電子光刻機還是處于量產90nm的階段，目前還在研發65nm，而ASML目前最牛的光刻機可用于生產5nm的芯片，具體的各個級別的光刻機分類如下：

如上所示，如果分為四類，分別是超高端、高端、中端、低端的話，上海微電子處于最低端，而這個技術，ASML10年前就有了，所以說離ASML至少是10年的差距，這還要ASML停留在原地等才行。

那么從90nm到5nm，從當前的芯片主工藝來看，至少可以分為65nm、40nm、28nm、20nm、16/14nm、10nm、7nm、5nm等。

而這些節點技術，有好幾個臺階要上，首先是45nm的臺階，再到22nm的臺階，再到10nm臺階，再到7nm的臺階，真的是一步一個坎，有些坎幾年都未必能夠更新出一代來。而這些節點，真的是一步一臺階，越到后面越難，所以這個差距真的是非常大的。

網上一直流傳著一句話，ASML曾說就算他公開圖紙，別人也生產不出和他一樣的光刻機來，因為光刻機的技術，很多是經驗積累，并且和芯片制造廠商的合作一起研發，并不是靠著元件就能夠解決的，而國內芯片制造技術本來就落后，這樣無法強強聯手，很難追上ASML。

感謝您的閱讀！

雖然說在光刻機領域中，上海微電子一直表現比較搶眼，但在市面上出售的光刻機，卻著實有些令人感覺到差異，90nm的光刻機和荷蘭ASML的7nm Euv的區別著實有點過大了。但是，這種“憋屈”，我們現在還得承受著，這是無奈之舉。

我們得打破《瓦森納協定》的束縛？

其實，我們知道，《瓦森納協定》是成了禁錮我們發展的一大不可忽視的緊箍咒，不僅僅以美國為主的國家，極力的阻止我們在半導體領域的發展，還通過技術管制，讓我們很難在技術中，得以進步。因為，最新的技術確實在美國等西方國家的技術鉗制中！

因此，如果打破不了《瓦森納協定》的束縛，我們在光刻機方面，還是會處于不小的壓力，這才是我們必須要知道的。

光刻機，需要多種技術的集合

什么是光刻機？光刻機是我們在生產芯片中的重要部分，其實簡單的解釋是，將光罩上的設計好集成電路圖形通過光線的曝光印到光感材料上。因此，鏡頭、分辨率、套刻精度都非常重要。

我們經常說的nm是什么意思呢？其實，就是光刻機在365納米光源波長下（深紫外光），單次曝光最高線寬分辨力達到多少納米。

我們知道，光刻機的曝光系統常見光源分為:紫外光（UV）、深紫外光（DUV）、極紫外光（EUV）等等，如今能夠在EUV中有所作為的，可能只有ASML了。其實，ASML的成功是集眾家之長，比如德國蔡司提供的鏡頭，美國公司供應的光源，也囊括了海力士、三星、英特爾等多家公司，因為它們是ASML的股東，這就是阿麥斯聰明之處，想優先獲得我的光刻機，就得成為我的股東。

技術集合的困難，是我國光刻機發展的難點。其實，上海微電子的發展已經很不錯了，我覺得我們可能需要的是，換一種思路，打破國際慣例的技術限制，這就比如武漢光電國家研究中心的甘宗松團隊，成功研發利用二束激光，生產9nm工藝制程的光刻機一樣，未來的限制只會被打破。

上海微電子在全球是“全球第四”的水平。

但事情就怕說“但”，一說這詞，后面的話就沒那么振奮人心了。

理由就是，如果把目光聚焦到技術含量最高，利潤也是最高的高端光刻機市場，就會發現這個市場特別小，小到了四家生產商都太擁擠了。現在來看，實際上哪怕只有一家，也能夠讓這個高端光刻機市場正常運作下去。而且這個市場，現在也確實是一家獨大的形勢，荷蘭ASML一家獨攬了高端光刻機市場的大頭，老二和老三的佳能和尼康還能撿點湯湯水水混個水飽，至于上海微電子這個老四，就真的是只能面對锃光瓦亮的鍋碗瓢盆了！

現在在攀登最高端光刻機的道路上，老二和老三的佳能、尼康也是力不從心了，相繼都宣布了不會去開發EUV光刻機，干脆地躺倒認輸了。這或許給了目前第四的上海微電子機會，加把勁說不定就能變成第二了。

但在這這已經漸漸明朗的“壟斷”行業中，龍頭通吃的荷蘭ASML會給上海微電子，以及另外兩個輸家佳能和尼康，還能留下什么就真不好說了。

總之，光刻機的路上，老大荷蘭ASML已經一騎絕塵，剩下三個難兄難弟能跑多快，能跑多遠，都是只能掙亞軍了，而且是沒有獎金的亞軍，因為在這個賽道上，只有冠軍能拿到獎金。

首先說下世界上生產光刻機的幾個品牌

ASML

尼康

佳能

歐泰克

上海微電子裝備

SUSS

ABM, Inc.

大家最熟悉的莫過于ASML了，經常有新聞報道這家人數不多的公司，每個高端光刻機的流向，都會引起人們矚目，每一代高端cpu都離不開它的身影，而且有些型號還屬于禁運品，可想而知它的重要性了。

下面我們說說國內的上海微電，由于各國對高端光刻機的控制，我國也于02年開始開發研制，主要提供90nm及以下的制造能力，還是面對低端市場，能很大解決國外壟斷現象，提高我國芯片生產能力，主流的7nm生產工藝還主要在臺積電，三星(只是使用方，沒研發)手中，不過我們也是奮發圖強，每年二三百臺的出貨量，大大提高我國芯片的競爭能力，如果分上中下三個等級的話，我感覺上海微電屬于中等偏下水平，不過隨著我們科技強國戰略，這個等級還會隨時變動，希望能造出超一流的設備，打造中國自己的高端芯片

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