打破 ASML 關鍵技術壟斷,國產光刻機發展更進一步

近日,北京證監局披露了華卓精科的第三期輔導工作報告,公司擬登陸科創板。據公司官網顯示,其生產的

光刻機雙工件臺,打破了ASML公司在工件臺上的技術壟斷,成為世界上第二家掌握雙工件臺核心技術的公司。

華卓精科成立時間為2012年5月9日,曾在新三板掛牌上市,於2019年2月13日起終止在新三板掛牌。公司主要從事半導體制造裝備及其關鍵零部件研發、設計、生產、銷售與技術服務,其中光刻機雙工件臺是公司稱作為核心戰略產品。

北京華卓精科科技股份有限公司由清華IC裝備團隊在清華大學及其下屬“北京-清華工業技術研究院”和02專項的支持下創立,是一家肩負著專項重大科研成果產業化重任的高新技術企業。公司建立初衷在於將清華大學在02專項中積累的高端壟斷技術落地產業化,通過“技術輻射&下行”的方式,面向國內市場提供產業界急需的高端零部件、子系統類產品。

光刻機雙工件臺是什麼?

光刻機中最關鍵的兩個子系統,一個是超精密曝光光學系統,另外一個就是超精密工件臺系統。雙工件臺,即在一臺光刻機 內有兩個承載晶圓 的工件臺。兩個工件臺相互獨立,但同時運行,一個工件臺上的晶圓做曝光 時,另一個工件臺對晶圓做測量等曝光前的準備工作。當曝光完成之後,兩個工件臺交換位置和職能,如此循環往復實現光刻機的高產能。

雙工件臺的發明使光刻機的產能有了大幅度提高。傳統的光刻機中只有一個工件臺,晶圓的上下片、測量、對準、曝光都是順序進行的;而在雙工件臺中,大部分測量、校正工作可以在另一個工件臺上並行。先進光刻機要求有極高的對準精度,而對準精度與所需要的測量的對準標記數目成反比,即測量的標識越多,所能表達的對準精度越高。大量的測量必然導致單工件臺光刻機的產能進一步下降。一般曝光的時間要大於測量和校正的時間,因此,在雙工件臺設計中系統可以做更多更復雜的測量,而不影響產能

打破 ASML 關鍵技術壟斷,國產光刻機發展更進一步

圖1 雙工件臺(TWINSCAN)光刻機的結構示意圖

中國光刻機企業發展到什麼階段?

查閱資料發現華卓精科主要還是專注於高端零部件、子系統類產品,比如光刻機雙工件臺。整體而言,國內可以生產光刻機的廠商相當少,目前來看,上海微電裝備的發展在國內最為領先,是國內唯一一家生產高端前道光刻機整機的公司,其目前可生產加工 90nm 工藝製程的光刻機,同時承擔國家科技重大專項“極大規模集成電路製造裝備與成套工藝專項”(02 專項)的 65nm 光刻機研製,代表國產光刻機最高水平。

上海微電子裝備光刻機主要用於廣泛應用於集成電路 前道、先進封裝、FPD、MEMS、LED、功率器件等製造 領域,2018年出貨大概在50-60臺之間。資料顯示,上海微電子 SSX600 系列步進掃描投影光刻機可滿足 IC 前道製造 90nm、110nm、280nm 關鍵層和非關鍵層的光刻工藝需求,可用於 8 寸線或 12 寸線的大規模工業生產。

打破 ASML 關鍵技術壟斷,國產光刻機發展更進一步

圖:上海微電子SSX600系列光刻機主要產品型號及參數

事實上,上海微電子的光刻機技術水平與國際巨頭的差距,基本上可以反應目前國內光刻機技術在國際的位置。很明顯,上海微電子與國際三巨頭尼康、佳能(中高端光刻機市場已基本沒落)、ASML(中高端市場近乎壟斷)仍然存在很大差距。不過,有知乎網友認為,新技術的創新與應用,比學習現有知識技術的追趕,更難超越更具有偶然性,這也是為什麼發達國家增長率越來越低,而中國作為發展中國家的增長卻相當快,中國的光刻機制造會越來越好。

從2018年各個光刻機制造商的銷售數據,可以看出發展逐漸趨於平緩。

2018年ASML、Nikon、Can on三巨頭半導體用光刻機出貨374臺,較2017年的294臺增加80臺,增長27.21%。ASML、Nikon、Canon三巨頭光刻機總營收118.92億歐元,較2017年增長25.21%。從EUV 、ArFi、ArF機型的出貨來看,全年共出貨134臺。其中ASML出貨120臺,佔有9成的市場。

2018年ASML光刻機出貨224臺,營收達82.76億歐元,較2017年成長35.74%。其中EUV光刻機營收達18.86億歐元,較2017年增加7.85億歐元。EUV光刻機出貨18臺,較2017年增加7臺;ArF i光刻機出貨86臺,較2017年增加10臺;ArF光刻機出貨16臺,較2017年增加2臺;KrF光刻機出貨78臺,增加7臺;i-line光刻機出貨26臺,和2017年持平。

2018年單臺EUV平均售價1.04億歐元,較2017年單臺平均售價增長4%。而在2018年一季度和第四季的售價更是高達1.16億歐元。目前全球知名廠商包括英特爾 Intel 、三星Samsung、臺積電TSMC、SK海力士SK Hynix、聯電UMC、格芯GF、中芯國際SMIC、華虹宏力、華力微等等全球一線公司都是ASML的客戶。2018年中國已經進口多臺ArFi光刻機,包括長江存儲 、華力微二期。

2018年度(非財年),Nikon光刻機出貨106臺,營收達20.66億歐元,較2017年成長25.29%。2018年度,Nikon半導體用光刻機出貨36臺,比2017年度增加9臺,增長33.33%。其中ArFi光刻機出貨5臺,較2017年度減少1臺;ArF光刻機出貨9臺,較2017年度增加1臺;KrF光刻機出貨5臺,較2017年度增加3臺;i-line光刻機出貨17臺,較2017年度增加6臺。Nikon半導體用光刻機出貨36臺中,其中全新機臺出貨19臺,翻新機臺出貨17臺。2018年度,Nikon面板(FPD)用光刻機出貨70臺。

2018年Canon光刻機出貨183臺,營收達15.5億歐元,較2017年微增1.6%。2018年Canon半導體用光刻機出貨達114臺,較2017年增加44臺,增長62.85%。但是主要是i-line、KrF兩個低端機臺出貨。2018年全年面板(FPD)用光刻機出貨69臺。

而國內的發展情況如何呢?國家重大專項人員投入上正在加大力度,遵循系統工程的開發流程,整機系統設計和集成能力很好,目前產品輻射到泛半導體行業中低端光刻機和類光刻機設備,產品市場前景不錯。封裝光刻機國內市場80%以上佔有率,在東南亞也有銷售;LED光刻機近期發力,訂單多的幹不完,年前,6代TFT面板光刻機已出廠,進入量產節奏。

整體而言,國內光刻機企業與國外光刻機企業存在差距,但是不管是在市場佔有率,還是一些關鍵技術上,都在逐漸突破。


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