國產(chǎn)光刻機企業(yè)官宣年產(chǎn)150臺？從0到1的艱難破局路

國產(chǎn)光刻機企業(yè)官宣年產(chǎn)150臺光刻機，聽著有些像“天方夜譚”的事情卻是來自企業(yè)官方的消息。

前不久，源卓微電子裝備有限公司舉辦了DiSS系列數(shù)字光刻機投產(chǎn)儀式，其將在湖南常德啟動總投資2億元的生產(chǎn)線項目，主要投產(chǎn)自主研發(fā)的DiSS數(shù)字步進掃描光刻機，2022年預(yù)計年產(chǎn)150臺設(shè)備。

熟悉或者留心光刻機市場的小伙伴一定清楚，即便是ASML一年的產(chǎn)量也達不到150臺，可為何一家不甚知名的國產(chǎn)光刻機企業(yè)能做到呢？冷靜下來仔細分析會發(fā)現(xiàn)，這150臺國產(chǎn)光刻機總價值2億元，顯然，這絕非全球半導(dǎo)體科技企業(yè)爭搶的DUV光刻機或EUV光刻機。

電腦報記者仔細調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，源卓微電子裝備有限公司此次帶來的光刻機全稱為DiSS數(shù)字光刻機（Digital-Step-Scan），根據(jù)需求而言，源卓微電子的DiSS數(shù)字步進掃描光刻機擁有強大的應(yīng)用能力，和主流的EUV、DUV光刻機不同，它的應(yīng)用范圍雖然小眾，卻也能發(fā)揮重要的產(chǎn)業(yè)價值。

目前，源卓微電子掌握的設(shè)備還包括DiSS-28D、DiSS-35T等系列產(chǎn)品，算上2022年投產(chǎn)的項目，預(yù)計將在DiSS系列上取得更大的產(chǎn)業(yè)突破。

在一定程度上來看，源卓微電子自研的DiSS數(shù)字光刻機正式投產(chǎn)的意義非常重大，不僅可以助力國產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，而且還補齊了我們在光刻機基礎(chǔ)技術(shù)和供應(yīng)體系等方面的短板。

從全球角度來看，半導(dǎo)體前道光刻機長期由ASML、尼康和佳能三家把持，從2012-2019歷年全球半導(dǎo)體前道光刻機出貨比例可以看出，ASML、尼康、佳能三家公司幾乎占據(jù)了99%的市場份額，其中ASML光刻機市場份額常年在60%以上，市場地位極其穩(wěn)固。

因此，全球光刻機市場實際上是AML一家獨大。2019年的光刻機高端市場中，EUV方面ASML獨占鰲頭，市占率100%。從EUV、ArFi、ArF機型的出貨來看，全年共出貨154臺，其中ASML出貨130臺，在高端市場占有84%的份額。

尼康在高端光刻機市場仍有一席之地，佳能則完全退出高端市場，將其業(yè)務(wù)重點集中于中低端光刻機市場。中低端光刻機市場競爭激烈，產(chǎn)品包括封裝光刻機、LED光刻機以及面板光刻機等，與復(fù)雜的IC前道制造相比，工藝要求和技術(shù)壁壘較低，佳能憑借價格優(yōu)勢拿下不少的中低端市場份額。

在行業(yè)發(fā)展方面，ASML旗下的TWINSCAN系列是目前世界上精度最高、生產(chǎn)效率最高、應(yīng)用最為廣泛的高端光刻機型。最新的TWINSCAN NXE：3400C可用于生產(chǎn)5nm的芯片，2019年共交付了9臺。目前全球絕大多數(shù)半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商，都向ASML采購TWINSCAN機型。

市場上主力機種是XT系列以及NXT系列，為ArF和KrF激光光源，XT系列是成熟的機型，分為干式和沉浸式兩種，而NXT系列則是現(xiàn)在主推的高端機型，全部為沉浸式。此外，AML最新推出的0.55NA的新機型EXE：5000樣機，可用于2納米生產(chǎn)。

顯然，國產(chǎn)光刻機企業(yè)想要在高端型號上同AML直接抗衡并不現(xiàn)實，但借助我國日趨完整且龐大的半導(dǎo)體生態(tài)，或能成功地在中低端AML市場撕開一道口子。

當(dāng)前，中國晶圓代工需求占全球代工總需求比重日益提升。根據(jù)IBS顯示，2018年中國IC設(shè)計公司對晶圓制造需求約805億元，占全球晶圓代工規(guī)模4，088億元的19.7%，到2025年時需求上升漲至30.5%。在這樣的格局下，中國對于半導(dǎo)體制造設(shè)備的需求以及資本投入將會日益提高，進而為國產(chǎn)光刻機設(shè)備的成長提供了有利的大環(huán)境。

隨著第三次全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)向中國轉(zhuǎn)移，國內(nèi)晶圓廠投資加速，光刻機作為新建晶圓廠的核心資本支出，市場空間進一步打開。28nm作為當(dāng)前關(guān)鍵技術(shù)節(jié)點，工藝制程從90nm突破至28nm，對于國產(chǎn)替代具有重大戰(zhàn)略意義。

為推動我國集成電路制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提升我國集成電路制造裝備、工藝及材料技術(shù)的自主創(chuàng)新能力，充分調(diào)動國內(nèi)力量為重大專項的有效實施發(fā)揮作用，國家決定實施科技重大專項《極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝》項目。該項目因次序排在國家重大專項所列16個重大專項第二位，在行業(yè)內(nèi)被稱為“02專項”。

國內(nèi)多家企業(yè)攜手發(fā)揮1+1>2的能力，成為國產(chǎn)光刻機破局的關(guān)鍵推力。在 02專項的十三五規(guī)劃中，突破28nm浸沒式光刻機及核心組件被列入戰(zhàn)略目標(biāo)，舉全國之力，匯集頂級科研人才開啟“光刻機雙工作臺系統(tǒng)樣機研發(fā)”項目、“超分辨光刻裝備研制”項目、“極紫外光刻關(guān)鍵技術(shù)研究”項目，現(xiàn)均取得重大突破。

實現(xiàn)光刻機的國產(chǎn)替代并不是某一企業(yè)能夠單獨完成的，需要光刻產(chǎn)業(yè)鏈的頂尖企業(yè)相互配合。光刻產(chǎn)業(yè)鏈可拆分為兩個部分，一是光刻機核心組件，包括光源、鏡頭、雙工作臺、浸沒系統(tǒng)等關(guān)鍵子系統(tǒng)，二是光刻配套設(shè)施，包括光刻膠、光掩模板、涂膠顯影設(shè)備等。

上海微電子將在2021年交付的28nm光刻機正是源于以下核心企業(yè)以舉國之力在各自細分領(lǐng)域的技術(shù)突破：上海微電子負責(zé)光刻機設(shè)計和總體集成，北京科益虹源提供光源系統(tǒng)，北京國望光學(xué)提供物鏡系統(tǒng)，國科精密提供曝光光學(xué)系統(tǒng)，華卓精科提供雙工作臺，浙江啟爾機電提供浸沒系統(tǒng)。

而在人們關(guān)心的中國光刻機水平方面，從2009年開始算起，中國研究團隊一路攻堅克難，國產(chǎn)首套90納米高端光刻機已經(jīng)成功研制。2020年6月，上海微電子設(shè)備有限公司透露，將在2021-2022年交付首臺國產(chǎn)28nm工藝浸沒式光刻機。消息一出，意味著國產(chǎn)光刻機工藝從以前的90nm一舉突破到28nm。

雖然國產(chǎn)90nm光刻機對于7nm頂尖制程存在較大差距，但像手機內(nèi)部主板上的射頻芯片、藍牙芯片、功放芯片、路由器上的芯片、各種電器的驅(qū)動芯片等用的還是28-90nm工藝的芯片。光電所微細加工光學(xué)技術(shù)國家重點實驗室研制出來的SP光刻機是世界上第一臺單次成像達到22納米的光刻機，結(jié)合多重曝光技術(shù)，可以用于制備10納米以下的信息器件。這不僅是世界上光學(xué)光刻的一次重大變革，也將加快推進工業(yè)4.0，實現(xiàn)中國制造2025年的美好愿景。

在我國國產(chǎn)光刻機發(fā)展歷程里，28nm是非常重要的技術(shù)節(jié)點。在工藝進入28nm以下制程之后的較長一段時間里，20nm和16/14nm制程的成本一度高于28nm，與摩爾定律60多年的運行規(guī)律相反。這也使得28nm制程工藝極具性價比。

即便是目前手機芯片即將進入5nm制程，但是在物聯(lián)網(wǎng)等眾多市場，28nm仍然是主流制程工藝節(jié)點，不少晶圓廠基于28nm推出了在成本、功耗、性能等方面更具優(yōu)勢的工藝。在 實 際 應(yīng) 用 里 ， 28nm 光 刻 機 并 不 是 僅 能 用 來 生 產(chǎn) 28nm 芯 片 ， 經(jīng) 多 重 曝 光 后 可 生 產(chǎn)14nm/10nm/7nm芯片，這與目前主流芯片已無本質(zhì)區(qū)別。

當(dāng)前28納米在非核心芯片領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，如消費電子領(lǐng)域、微控制器領(lǐng)域、射頻領(lǐng)域、手機AP及基帶領(lǐng)域、圖形傳感器領(lǐng)域、混合信號領(lǐng)域等。

不過值得注意的是，在我國光刻機逐步成長的同時，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)圍繞EUV光刻機已經(jīng)展開了新一輪的爭奪戰(zhàn)，內(nèi)外兩手抓才是國內(nèi)光刻機生態(tài)崛起的關(guān)鍵！