在芯片熱潮中，光刻機作為我國半導體的短板，一直是業界人士乃至大眾關注的焦點。
2020年8月25日，大族激光發佈了今年上半年的業績喜報。中報表示，在今年疫情下，公司收入利潤仍做到了穩健增長外，其中最引人注目的地方是，光刻機已接到了少量訂單，真正實現小批量銷售。
驚了，難道大族激光把光刻機研發出來還量產了？
在深入瞭解後發現，其實大族激光研製的光刻機分辨率僅介於3-5μm之間（1μm=1000nm），這種光刻機主要應用於分立器件、LED方面。
也即是大族激光儘管涉足光刻機產業，但實際上這種光刻機屬於非常低端的那種光刻機設備，並不是製造芯片的光刻機。
畢竟，在這幾十年以來，我國舉國之力研製的芯片光刻機目前也就勉強使得工藝達到28nm的水平。作為一家民營企業，大族激光如果真的能把芯片光刻機研製出來，那將是一件非常神奇的事情。
光刻機對廠商來說，為什麼如此重要？
由於光刻機使用光刻工藝定義了半導體器件的尺寸，因此光刻機對芯片製造的作用非常重要。如果沒有光刻機，那麼就不能製造出高水平性能的芯片。
製造一臺光刻機究竟有多難？
製造光刻機不但需要耗費鉅額的資金，而且要具備極高的技術要求。
光刻機在製造設備投資額中的單項佔比就高達23%。此外，光刻機制造過程涉及集合了數學、光學、流體力學、高分子物理與化學、表面物理與化學、精密儀器、機械、自動化、軟件、圖像識別領域等多項頂尖技術。
舉個例子，ASML生產出來的一臺光刻機就包含了10萬個零部件，這些零部件需要用到40個標準集裝箱才能裝下。在零部件的供應方面大致涉及到上游5000多家廠商，比如：德國的蔡司鏡頭、美國的控制軟件和光源、日本的特殊複合材料等等。
可以說，一臺光刻機凝聚了整個人類科技文明的智慧結晶。如果要說誰是半導體工業皇冠上的那一顆明珠，那麼唯有光刻機才配得上這個稱號。
光刻機經歷了多少代？
從光刻機誕生至今，一共經歷了5代產品的革新。
目前光刻機主要分為UV光刻機、EUV光刻機以及DUV光刻機。
最早的光刻機是UV光刻機，使用的光源是汞燈產生的紫外光源，後來採用g-line、i-line光源。
DUV光刻機有兩種，一種是乾式DUV光刻機，另一種是浸入式DUV光刻機。
乾式DUV光刻機是業內早期較低端的光刻機，最高可達65nm製程節點。在浸入式光刻機未推出之前，乾式光DUV刻機是市場主推產品。由於無法突破193nm波長，之後被浸入式DUV光刻機所取代。
目前浸入式DUV光刻機是使用最廣泛的光刻機，採用ArF光源，光源波長突破193nm，縮短為134nm，NA值為1.35，最高可實現7nm製程節點。
EUV是最高端的光刻機，其研發週期長達十餘年。
EUV光刻機採用的是EUV光源，使用的光波波長只有13.5nm，NA（數值孔徑）為0.33。
由於EUV光刻機的優勢在於不需要經過多重曝光，僅一次就能曝出想要的精細圖形，而且沒有超純水和晶圓接觸，因此在產品生產週期、光學鄰近效應矯正的複雜程度、工藝控制、良率等方面都有明顯優勢。
格芯首席技術官Gary Patton曾說：“如果在5nm的時候沒有使用EUV光刻機，那麼光刻的步驟將會超過100步”。
誰壟斷了光刻機市場？
全球光刻機市場三分天下，ASML獨佔鰲頭。ASML、尼康、佳能三者光刻機行業集中度高達99%。
ASML是全球光刻機行業絕對龍頭，2019年光刻機出貨量達到229臺，市佔率超過60%。ASML不但做到在浸入式DUV光刻機市場佔據了最大的份額，而且還壟斷了頂級的EUV光刻機市場。目前最先進的14-7nm、5nm的光刻機也就只有ASML能生產。
尼康光刻機領域曾經的世界第一，後被ASML所超越。目前浸入式光刻機也是在ASML之後才推出。
尼康生產的光刻機集中在中高端區域，2019年光刻機出貨量為46臺，市佔率為13%。
佳能光刻機則集中在低端區域，2019年光刻機出貨量84臺，市佔率為23%。由於製造高端光刻機的投入成本實在過於巨大，現在佳能已逐漸減少在半導體光刻機領域的投資，轉向面板光刻機領域。
國產光刻機領域中，上海微電子一枝獨秀。但目前只能達到90nm製程，且主要用於IC的後道封裝和麵板領域。
不過，就在今年6月初，上海微電子宣佈將在2021-2022年交付第一臺28nm工藝的國產浸入式DUV光刻機。國產光刻機有望從此前的90nm工藝一舉突破到28nm工藝。
一臺光刻機有多貴？
由於製造技術極其複雜，加上市場高度壟斷，因此光刻機尤其高端光刻機非常昂貴。據市場數據顯示，目前業內最先進的第五代EUV光刻機，單臺價值為1.2億美元。
對於我國而言，高端光刻機卻有價無市。由於《瓦森納協議》的存在，我國不能短時間買到最新甚至最近幾代的光刻機，甚至需要相隔5年才有可能買到二手設備。因為資本為了掙錢，會每過幾年更新《瓦森納協議》的禁售列表，比如2010年90nm以下的光刻機都是不允許銷售的，但到2015年就改成65nm以下了。但是，5年時間對於半導體產業而言，已經可以得到數次迭代了。
光刻機實現國產替代很重要
在02專項光刻機項目二期中，設定的時間為2020年12月驗收193nmArF浸沒式DUV光刻機，如果對標ASML浸沒式DUV光刻機產業鏈分佈，各子系統拆分如下：
上海微電子負責光刻機設計和總體集成。北京科益虹源提供光源系統。北京國望光學提供物鏡系統。國科精密提供曝光光學系統。華卓精科提供雙工作臺。浙江啟爾機電提供浸沒系統。
芯片對於推動一個國家的發展有著重要意義，若是我國一直在芯片領域落後於人，今後的發展必然會受到影響，其中光刻機便是決定勝負的一環。目前我國光刻機研發道路，路漫漫其修遠兮。如何走出困境，這需要做出極大的努力，同時也需要很長一段時間才行。
（文章來源於：解析投資）
