光刻機的案例
是DUV光刻機！ASML澄清中芯國際批量購買協議：只與DUV光刻技術有關，細說DUV和EUV光刻區別
在ASML官網的進一步聲明發布之前，網友紛紛猜測中芯國際本次購買的是DUV光刻機還是EUV光刻機？那么兩者有什么區別呢？
簡單來說，DUV是深紫外線（Deep Ultraviolet Lithography），EUV是極深紫外線（Extreme Ultraviolet Lithography）。
兩種不同的光源讓光刻機獲得了不同的曝光能力，從而獲得不一樣的工藝制程范圍。
所有的DUV光刻機，用的光源都是193nm波長的ArF excimer laser，之前的一代DUV，用的光源是248nm波長的KrF excimer laser。另外，EUV光刻機的光源，是13.3nm的laser pulsed tin plasma。
DUV光刻機最多只能做到25nm，英特爾曾憑借雙工作臺的模式做到了10nm，但是卻無法達到10nm以下，
后來胡正明教授（梁孟松的老師）發明了FinFET工藝之后，極盡所能的壓榨了這臺機器的潛能，讓它走到了7nm制程。
但是即使采用了FinFET工藝，芯片再想往5nm、3nm先進工藝繼續延伸，那就不得不使用EUV光刻機了。因此，DUV光刻機和EUV光刻機的價格差別也很大。
要是想制造工藝尺寸更小的芯片，
換光源是比較直接且立竿見影的辦法。
展開 外媒：光刻機正在被拋棄
而ASML不能自由出貨給很多芯片廠商帶來了不便，就像EUV光刻機不能出貨到外企中國分廠，國內廠商訂購的EUV光刻機至今都沒有到貨。
再加上，ASML也對俄市場實施了暫停出貨等政策，這給其它光刻機廠商提供了一定市場發展空間，只有推出類似ASML的EUV光刻機，就能夠獲得大量的市場。
或者說，只要拿出了能夠替代EUV工藝的芯片制造技術。
所以很多國家和地區的企業紛紛自研新技術，或者自研先進的光刻機等設備，這意味著ASML的EUV光刻機也正在被拋棄。
國產光刻機邁出重要一步，意義重大！
光刻機制造巨頭ASML說過：“中國不太可能獨立造出頂級光刻機，但永遠別說永遠。” ASML給自己留了一個話口，沒有說一定或者絕對，而是以“別說永遠”的口吻去對未來的可能性做出評判?？梢夾SML也不確信中國能不能獨立造出頂級光刻機。以后的事情我們不知道，但可以確定的是，只要不斷取得進步，就一定能離目標更近一些。
國產光刻機傳來好消息，邁出重要一步。得益于芯片制造產業的快速發展，光刻機成為了許多芯片制造商們爭搶的半導體設備。作為造芯片必不可少的設備工具，越頂級的光刻機能夠曝光更多的晶圓，并且在極致光源波長的作用下，光刻出數量越多的晶體管。目前全球最頂級的光刻機是EUV極紫外光源，它的生產制造能力掌握在荷蘭ASML公司手中。短時間內國產光刻機還達不到這樣的成就，可是也不需要氣餒，因為國產光刻機也在不斷傳來好消息，說明并未停止腳步。
只要不斷前進，就能迎來破局的曙光。這一次國產光刻機在曝光光學系統上傳來好消息，邁出重要一步。消息事件的主角是北京國望光學科技有限公司，根據該公司公布的公告顯示，投影光刻機曝光光學系統研發及批量生產基地項目有三家候選人中標，這三家候選人主要負責曝光光學系統該項目的生產廠商潔凈工程。
國望光學在光刻機產業鏈的定位是物鏡系統供應商，這次展開的曝光光學系統研發及生產建設項目，可以說是讓國產光刻機邁出了重要一步。因為國望光學這一生產建設項目的布局規劃幾乎涉及到從成熟工藝到先進工藝的覆蓋，滿足350/280nm 節點到28nm工藝節點及以下的光刻機曝光光學系統產品IDM模式能力，實現集設計研發，生產制造和供貨交付的能力。
展開 難如上青天的光刻機，究竟有哪些難點？
想必大家對“光刻機”這個詞一點也不陌生，但是卻沒有一個目睹過它的廬山真面目，說一句“得光刻機者，得天下”一點也不過分。
01 什么是光刻機
眾所周知，光刻機是我國卡脖子的技術設備中難度系數最高的，經常就有人說：造光刻機還能有造原子 彈難？后來還真有人認真分析過，最后得出了一個令人心態爆炸的結論，那就是光刻機真的比原子 彈還難搞。
那光刻機究竟是什么呢？
光刻機（Mask Aligner）又名：掩模對準曝光機，曝光系統，光刻系統等，是制造芯片的核心裝備。它采用類似照片沖印的技術，把掩膜版上的精細圖形通過光線的曝光印制到硅片上。
看到這，想必大多數覺得，不就是個照片沖印嘛，現在一個小照相館也能做到，但是就這個看似小照相館也能手到擒來的技術，卻卡住了我國的科技進步。
以ASML典型的沉浸式步進掃描光刻機為例，它首先是激光器發光，經過矯正、能量控制器、光束成型裝置等之后進入光掩膜臺，上面放的就設計公司做好的光掩膜，之后經過物鏡投射到曝光臺，這里放的就是8寸或者12英寸晶圓，上面涂抹了光刻膠，具有光敏感性，紫外光就會在晶圓上蝕刻出電路。
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3倍，光刻機巨頭擴產
此后三星的7nm/5nm工藝，臺積電的第二代7nm工藝和5nm工藝的量產均高度依賴于0.55數值孔徑的EUV光刻機來進行生產。
目前英特爾、臺積電、三星等頭部的晶圓制造廠商正大力投資更先進的3nm、2nm技術，以滿足高性能計算等先進芯片需求。而3/2nm工藝的實現則需要依賴于ASML新一代的高數值孔徑 (High-NA) EUV光刻機EXE:5000系列。
但是，High NA EUV光刻系統造價相比前代的EUV光刻機也更高了，達到了3億美元。
據了解，EXE:5000主要面向的是3nm工藝。而第二代的0.55 NA EUV光刻機TWINSCAN EXE:5200將會被用于2nm工藝的生產。
ASML官方表示，在2021年第四季度收到了一份TWINSCAN EXE:5000的訂單。自2018年以來，ASML已經收到四份TWINSCAN EXE:5000的訂單。
此外，今年1月19日，ASML宣布2022年一季度，其第二代High－NA光刻機TWINSCAN EXE：5200獲得了首個訂單，第二代High－NA光刻機被用于2NM制程芯片制造，有望在2024年實現交付。
結合2021年7月底，英特爾曾宣布將在2024年量產20A工藝（即2nm工藝），并透露其將率先獲得業界第一臺High－NA EUV光刻機。
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首臺國產28納米工藝浸沒式光刻機有望交付
我國在光刻機方面的技術積累和人才儲備相對不足，雖無法制造高端光刻機，但可以制造一些低、中端的光刻機。
2008年起，我國開始重視光刻機的研發。為推動我國集成電路制造產業的發展，國家決定實施科技重大專項“極大規模集成電路制造裝備及成套工藝”項目（又稱“02專項”）。在該項目下，我國研究團隊一路攻堅克難，國產首套90納米高端光刻機已經研制成功。
2019年4月，武漢光電國家研究中心甘棕松團隊通過2束激光，在自研的光刻膠上，突破光束衍射極限的限制，并使用遠場光學的辦法，光刻出最小9納米線寬的線段。該成果一舉實現光刻機材料、軟件和零部件的三大國產化。
2020年6月，上海微電子設備有限公司透露將在2021—2022年交付首臺國產28納米工藝浸沒式光刻機。這意味著國產光刻機工藝從以前的90納米一舉突破到28納米。
雖然國產28納米光刻機與已面世的5納米頂尖制程存在較大差距，但常見的射頻芯片、藍牙芯片、功放芯片、路由器上的芯片、各種電器的驅動芯片等非核心邏輯芯片，仍采用28~90納米工藝。
在光刻工藝進入28納米以下制程之后的較長一段時間里，16納米和14納米制程的成本一度高于28納米，與摩爾定律的運行規律相反，這也使得28納米制程工藝極具性價比。在實際應用中，28納米光刻機不僅能用來生產28納米芯片，更有望通過多重曝光的方式生產14納米、10納米、7納米芯片。盡管我國自主光刻機與外國先進水平仍有不小代差，但未來可期。
展開 科普 | 荷蘭ASML的EUV芯片光刻機工作流程及關鍵技術
一、荷蘭ASML的EUV芯片光刻機工作流程
二、光刻機的工作原理及關鍵技術
光刻是集成電路最重要的加工工藝，他的作用，如同金工車間中車床的作用。光刻是制造芯片的最關鍵技術，在整個芯片制造工藝中，幾乎每個工藝的實施，都離不開光刻的技術。
光刻機的工作原理：
利用光刻機發出的光通過具有圖形的光罩對涂有光刻膠的薄片曝光，光刻膠見光后會發生性質變化，從而使光罩上的圖形復印到薄片上，從而使薄片具有電子線路圖的作用。這就是光刻的作用，類似照相機照相。照相機拍攝的照片是印在底片上，而光刻刻的不是照片，而是電路圖和其他電子元件。
簡單點來說，光刻機就是放大的單反，光刻機就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，形成圖形。
鏡頭：
鏡頭是光刻機最核心的部分，采用的不是一般的鏡頭，可以達到高2米直徑1米，甚至更大。光刻機的整個曝光光學系統，由數十塊鍋底大的鏡片串聯組成，其光學零件精度控制在幾個納米以內，目前光刻機鏡頭最強大的是老牌光學儀器公司德國蔡司，ASML用的就是他家的鏡頭。
光源：
光源是光刻機核心之一，光刻機的工藝能力首先取決于其光源的波長。下表是各類光刻機光源的具體參數：
最早光刻機的光源是采用汞燈產生的紫外光源(UV:UltravioletLight)，從g-line一直發展到i-line，波長縮小到365nm，實際對應的分辨率大約在200nm以上。
展開 為不讓荷蘭賣光刻機給中國，美國真是操碎了心
中國通信行業專家項立剛6日對《環球時報》記者表示，目前全世界能夠生產這種先進光刻機的，只有荷蘭阿斯麥公司。因此美國政府的阻撓，對中方確實是打擊。但是任何事物都有其兩面性。中國企業并不是完全做不出光刻機，只是還不夠先進，而且從商業原則看，直接購買比自主研發更合算。如果面臨最極端的情況，徹底被美國卡住脖子，我們也有自力更生搞自主研發的能力。
什么是光刻機？
如果沒有芯片，就制造不出手機；而如果沒有光刻機，就制造不出芯片；說起光刻機，可能很多人都不知道是什么東西。其實，光刻機就是制造芯片的機器設備，如果沒有光刻機，就無法生產芯片。所以，光刻機對于芯片制造非常重要，但其制作難度甚至超過航空發動機。
光刻機集中了光學，數學，流體力學，高分子物理與化學，精密儀器，自動化等多個學科的精華，為了實現完美的光刻工藝，工程師幾乎把人類理工科智慧的精華全部用上了。所以，光刻機毫無疑問是人類工業最高科技含量的代表。
光刻機里面有十幾萬個超精密零部件，重量高達200噸。由于技術難度大，研發資金投入巨大，荷蘭的ASML邀請美，德，日，韓出資，投資了幾十億歐元，花費幾十年時間才共同研發成功。比如ASML的透鏡來自德國的蔡司，光源是美國Cymer，ASML完成組裝，價格昂貴，一臺光刻機售價一億美元，每年只生產20臺左右。
荷蘭的ASML光刻機現在能夠做到3納米工藝，而我國技術最好的中國微電子光刻機只能做到90納米工藝，差距還是很大。這也是美國一直阻撓荷蘭，不愿意把光刻機賣給中國的重要原因。
為何光刻機難以制造？
展開 ASML回應不賣EUV光刻機給中國大陸：是“政府們”的選擇
因為缺芯，“每天都在掙扎”
在荷蘭南部靠近比利時邊境的小鎮費爾德霍芬（Veldhoven），坐落著世界上唯一一家能夠生產極紫外光刻機（EUV）的企業——阿斯麥（ASML）。在為數據中心、汽車和iPhone提供算力的先進半導體制造中，EUV光刻是最昂貴的一步。
“阿斯麥在極紫外光刻機制造方面處于壟斷地位，我們今天使用的每一塊先進處理器都需要用到EUV光刻機。”美國塔夫茨大學（Tufts University）弗萊徹學院助理教授克里斯?米勒表示，每一臺EUV光刻機都是有史以來最復雜的設備之一，這種機器重達180噸。
EUV是極紫外光（Extreme Ultraviolet）的縮寫，這是一種波長極短的光，阿斯麥生產的設備可以大量產生這種光，用于在硅片上雕刻小而復雜的電路。極紫外光是由二氧化碳激光去轟擊每秒噴出5萬次的液態錫滴（molten tin）而產生，這種光通過一個直徑為0.65米的橢球反光鏡送進光刻機內。一部分極紫外光微粒被照射到硅片表面，進而雕刻出決定每個芯片功能的微小圖案。
為什么選擇極紫光
光刻機的分辨率是光刻機能夠清晰投影最小圖像的能力，這一關鍵指標決定了這臺光刻機可以用于何種工藝節點。R=k1*λ/NA代表了與其相關的多個參數，其中R為分辨率，k1為光刻工藝系數，λ為波長，NA為數值孔徑。
很明顯，要想壓縮分辨率有三種方法，減小光刻工藝系數，減小波長或是增加數值孔徑。k1系數取決于芯片制造工藝的多種因素，ASML通過控制光線擊中光罩的方式和FlexPupil自由照明器光瞳整形技術，使得k1接近于0.3。
展開 EUV光刻機里的低調王者
作為全球領先的半導體設備供應商，這家來自荷蘭的企業提供了全球芯片生產都繞不開的關鍵設備——光刻機。尤其是在EUV光刻機方面，市場的關注度更是空前。這一方面是因為這個設備是芯片制造工藝走向7nm以下的關鍵；另一方面，這個設備的售價高達上億美金，且只有ASML一家能做。因此其吸引了全球那么多的目光也情有可原。
正如很多分析人士所說，EUV光刻機真可以稱得上是芯片制造的“皇冠”。
以EUV光刻機為例，ASML技術開發副總裁Tony Yen在今年三月接受媒體采訪的時候曾經表示，EUV光刻機由超過10萬個精密零部件組成；相關報道也指出，EUV光刻機重量達180噸，體積十分龐大，需要0.125萬千瓦的電力，來維持250瓦的功率；紐約時報在之前一篇介紹ASML的文章中更是強調，EUV光刻機的運送需要使用40個集裝箱、20輛卡車和三架波音747飛機。
這樣一個龐然大物，不但需要在晶圓上做一些精度極高的工作，而且還需要保持更高的產能，從其部件構成上看，正如其名字“光刻機”所定義的一樣，“光”就成為了EUV光刻機中的重要一環。要明白這一切，就首先得從光刻機的工作原理談起。
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光刻機是延續摩爾定律的關鍵，從光刻機的發展歷史上來看，光刻機可以說經歷了五代發展，每一代光刻機波長的縮短從而推動了芯片制程的逐漸變小，如今，極紫外光刻是最新一代的光刻技術，它使用的是波長為13.5nm的極紫外光，目前全世界僅有荷蘭的ASML公司具備生產該設備的能力，每臺EUV光刻機的價格高達1.48億歐元以上，折合人民幣近12億。
這甚至還不是ASML的最新技術，目前，ASML在傳統EUV（Low-NA EUV）基礎上實現了突破，已實現了High-NA EUV光刻機的量產。Low-NA EUV和High-NA EUV的區別在于NA，即物鏡數值孔徑，它與光傳播介質的折射率相關，可以簡單理解為EUV接收和傳輸光的能力，NA值越高，則光的損耗越小、清晰度越高。
從前道光刻機的整體市場格局上來說，99%的市場份額由ASML、尼康和佳能把持，其中ASML的市場份額更是長期在60%以上。據ASML近年來的財報，占其營收大頭的仍是采用ArF光源技術的DUV系列光刻機，EUV光刻機由于產能、良品率以及技術成熟度原因，每年的產出值仍然有限。
根據光刻機的更新迭代歷程，我們可以知道上海微電子的28納米能力的DUV，其實就是采用ArF光源技術的193nm DUV第四代光刻機，傳聞其將采用浸沒式步進掃描。這意味著上海微電子直接跳過了中間的65nm、40nm階段，跨越了之前廠商們數年的積累。當然，光刻機從研發、到量產、到實際商用再到機器7x24小時穩定工作，其各階段仍需不少時間。
從ASML研發EUV光刻機的歷史來看，其1999年便開始了EUV的研發工作，本預計2004年就能成功推出產品，結果是2010年才研發除了第一款樣機，正式商用向晶圓廠們供貨則是到了2016年才實現，而對機器生產效率、良品率的提升則是研究至今。
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一臺10億的ASML高端光刻機，一年能造多少顆芯片？夠華為用嗎？
要知道，想要生產和研發先進的EUV光刻機可并不是那么容易的，一臺光刻機的核心零部件就高達上萬個，而且還需要最先進的技術支持才行，此前荷蘭ASML公司就囂張的表示：就算是公開EUV光刻機的圖紙，別人也無法輕易生產出來；這也說明這一光刻機的研發確實很難；既然一臺ASML高端光刻機的售價都高達10億，那么一年能造多少顆芯片呢？夠華為使用嗎？
根據臺積電此前發布的一些消息來看，一臺先進的EUV光刻機產能也是可以計算出來的，按照最理想的狀態下，一天能夠生產800×600顆芯片，也就是48萬顆芯片，但還需要保證良品率和一些次品，所以大概一天的產量就是40萬顆左右，而一年則是365天，這樣算下來的話，差不多是1.461顆芯片；而華為手機在今年的第二季度還超越了韓國三星手機，成為了全球銷量排名第一的手機廠家，有分析認為華為一年手機的出貨量則高達2億部，所以一臺光刻機一年的產能顯然是不夠華為公司使用的！
雖然說一臺荷蘭ASML公司生產的高端光刻機售價高達10億，但對于國內的一些科技企業來說，其實也只是小意思，僅僅是華為公司一年的營收就高達幾千億，所以如果能購買到先進的光刻機，那么就能解決華為芯片的燃眉之急，但很可惜，我們并不能從國外購買到先進的光刻機，只能依靠自己研發，不知道你覺得國產科技企業能研發出高端的光刻機嗎？歡迎留言！
展開 ASML、IMEC聯合研發第二代EUV光刻機 3nm工藝的救星？
隨著三星宣布7nm EUV工藝的量產，2018年EUV光刻工藝終于商業化了，這是EUV工藝研發三十年來的一個里程碑。不過EUV工藝要想大規模量產還有很多技術挑戰，目前的光源功率以及晶圓產能輸出還沒有達到理想狀態，EUV工藝還有很長的路要走。
在現有的EUV之外，ASML與IMEC比利時微電子中心還達成了新的合作協議，雙方將共同研發新一代EUV光刻機，NA數值孔徑從現有的0.33提高到0.5，可以進一步提升光刻工藝的微縮水平，制造出更小的晶體管。
NA數值孔徑對光刻機有什么意義？這個問題我們在之前的超能課堂：單價1.2億美元的光刻機，全球只有一家公司生產一文中做過簡單解釋，決定光刻機分辨率的公式如下：
光刻機分辨率=k1*λ/NA
k1是常數，不同的光刻機k1不同，λ指的是光源波長，NA是物鏡的數值孔徑，所以光刻機的分辨率就取決于光源波長及物鏡的數值孔徑，波長越短越好，NA越大越好，這樣光刻機分辨率就越高，制程工藝越先進。
現在的EUV光刻機使用的是波長13.5nm的極紫外光，而普通的DUV光刻機使用的是193nm的深紫外光，所以升級到EUV光刻機可以大幅提升半導體工藝水平，實現7nm及以下工藝。
但是改變波長之后再進一步提升EUV光刻機的分辨率就要從NA指標上下手了，目前的光刻機使用的還是NA=0.33的物鏡系統，下一代的目標就是NA=0.5及以上的光學系統了。
如今ASML與IMEC合作的就是高NA的EUV工藝了，雙方將成立一個聯合實驗室，在EXE：5000型光刻機上使用NA=0.55的光學系統，更高的NA有助于將EVU光源投射到更廣闊的晶圓上從而提高半導體工藝分辨率，減少晶體管尺寸。
展開 2021年臺積電和三星需多少臺EUV光刻機？
基于上述假設，從2020年-2023年，臺積電一年內（想要）引入的EUV光刻機數量如下圖所示。
▲臺積電所需的EUV數量估算
首先，到2020年，當5nm大規模生產及3nm試產啟動時，據計算將需要35臺新EUV光刻機，計算結果與圖3中的實際值幾乎相同。
到2021年，5nm生產規模將擴大，3nm風險生產將啟動，經計算所需的新EUV光刻機數量達54臺；到2022年，當3nm大規模生產、2nm試產啟動，需要的新EUV光刻機數量被計算為57臺。
此外，到2023年，當3nm生產規模擴大、2nm開始風險生產時，所需新EUV光刻機數達到58臺。到2024年2nm大規模生產啟動及2025年生產規模擴大時，所需新EUV光刻機數被計算為62臺。
三星晶圓廠EUV需求如何？
三星副董事長李在镕于2020年10月13日訪問ASML，并要求ASML在2020年交付9臺EUV光刻機、在2021年后每年交付20臺EUV光刻機。
此外，根據專家提供的信息，三星副董事長李在镕在10月13日訪問ASML期間要求的“2020年9臺EUV光刻機”中，至少有4臺將在2020年抵達三星，其余5臺預計將在2021年初被引入。此外。
展開 市場 | 談談中國光刻機14納米的進度
中國大陸的中芯國際，全部洋q洋炮，用的ASML光刻機，在2019年實現的14納米量產。
我們國產的光刻機分兩種：
1、上海微電子，造28納米芯片的光刻機，在今年，2021年會交貨，2022年能在芯片廠達成量產。這個不能完全“去美”化。估計，其進化到14納米，還得2-3年，也就是2024-2025年能夠量產。（不叫28納米光刻機，而是193納米的光源，配合各種處理手續，可以造65n納米、40納米、28納米等各種制程芯片）
2、華虹旗下的上海集成電路研發中心（ICRD），就是完全“去美”化的28納米光刻機，估計是2024年交貨，2025-2026年能在芯片廠達成28納米量產。但進化到，完全“去美”化的14納米量產，得要等到2027-2028年。
DUV是指 193nm波長的那批光刻機，分干式和液浸式?；旧弦航揭淮纹毓饪梢愿愣?5-28的工藝，再往下，例如14納米和7納米，是依然用這種光刻機的采取多重曝光技術實現。臺積電和三星，用DUV生產14納米7納米，都是如此手段。
在先進光刻設備方面，清華大學與德國聯邦技術學院合作，不僅提出并驗證了一種新型粒子加速器“穩態微聚束”的實驗演示，而且還驗證了SSMB的工作機理?！胺€態微聚束”可以覆蓋到光刻機所需的EUV波段，大概率可以適用于最先進的EUV光刻機設備。
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