國內光刻機產業鏡鑒

近日，三台ASML光刻機備受關注。

5月16日，日經亞洲評論報導稱，中芯國際向國際半導體設備大廠ASML下單了一台價值1.2億美元的EUV（極紫外線）光刻機，預計將於2019年初交貨。

中芯國際去年就已宣布預研7nm工藝製程，若報導所稱的EUV光刻機訂單實現，也意味著國產7nm工藝製程有望早日到來。

ASML中國區總裁金泳璇今年年初曾透露，已有大陸晶圓廠巨頭與 ASML展開7nm工藝製程的 EUV訂單洽談，2019年大陸首台EUV可望落地，並表示對在中國客戶裝入中國第一台EUV光刻機，抱持樂觀的期待。

如今看來，當時所提及的晶圓廠應該就是中芯國際。

在中芯國際訂購EUV消息後，緊接著又出現一則關於光刻機的新聞。

5月19日，國內多家媒體報導稱，長江存儲迎來其第一台光刻機，如今該光刻機已運抵武漢天河機場，待相關手續辦理完成後運至工廠。

據悉，這台光刻機同樣來自ASML，為193nm浸潤式光刻機，售價7200萬美元，用於14nm~20nm工藝，這側面透露了長江存儲3D NAND快閃記憶體晶片的工藝製程，也意味著長江存儲快閃記憶體晶片量產在即。

據報導，4月11日長江存儲的晶片生產機台已正式進場安裝，按照規劃將於今年底進行試產。

5月21日，由華虹集團旗下上海華力集成電路製造有限公司建設和營運的12英寸先進生產線建設項目（華虹六廠）實現首台工藝設備光刻機搬入，該設備是來自ASML的NXT 1980Di光刻機，為目前中國大陸集成電路生產線上最先進的浸沒式光刻機。

華力12英寸先進生產線建設項目是上海市最大的集成電路產業投資項目，如今較原計劃進度提前1個月實現首台光刻機搬入，意味著該項目提前取得了階段性成果，未來五個月內該廠工藝設備將集中搬入並完成安裝調試，計劃年底前完成生產線串線並實現試流片。

無論是中芯國際的EUV訂單、長江存儲首台光刻機運抵或是華虹六廠首台光刻機搬入，都代表著三家半導體企業在晶片領域取得進展。

國內光刻機的發展現狀

然而，我們可以看到，這三台光刻機無一例外都是從國外進口，在國內半導體產業快速發展的當下，國產光刻機的情況不容樂觀。

光刻機是集成電路製造業最核心、技術門檻最高的設備，光刻環節是晶片生產流程中的最關鍵步驟，直接決定晶片的製程水平和性能水平，晶片在生產過程中需要進行20-30次的光刻，耗時占到製造環節的50%左右，占晶片生產成本的1/3。

目前全球僅有少數幾家設備廠商掌握光刻機技術，如ASML、佳能、尼康、SUSS、ABM、Inc等，其中ASML在全球晶圓廠光刻機設備的市場份額高達8成，高端光刻機領域幾乎被其壟斷。

國內研發光刻機相關的企業有上海微電子裝備有限公司（以下簡稱「上海微裝」）、中國電子科技集團公司第四十五研究所、合肥芯碩半導體有限公司、先騰光電科技有限公司、無錫影速半導體科技有限公司，其中上海微裝發展最為領先，是中國唯一一家生產高端前道光刻機整機的公司，從某種意義上可以說其代表著國產光刻機技術水平。

上海微裝成立於2002年，其生產的光刻機包括晶圓製造、IC封裝、面板、LED等，其中封裝光刻機在國內市場已占據不小的份額，這是國產光刻機取得的進步。

然而在代表著光刻機技術水平的晶圓製造光刻機方面，上海微裝目前可生產加工90nm工藝製程的光刻機，這是目前國產光刻機最高水平，而ASML如今已量產7nm工藝製程 EUV光刻機，兩者差距不得不說非常大。

事實上，12年前國家就已意識到發展光刻機的必要性。

2006年國務院發布《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》確定發展16個重大專項，其中「極大規模集成電路製造裝備及成套工藝」被列為「02專項」，該專項於2008年國務院批准實施，並將EUV光刻技術列為「32-22nm裝備技術前瞻性研究」重要攻關任務。

在這之後，國內光刻機的研究發展大多由「02專項」資金支持，目前除了上海微裝已生產出90nm光刻機外，2016年初光刻機核心子系統雙工件台系統樣機研發項目通過內部驗收，為我國自主研發65nm至28nm雙工件乾颱式及浸沒式光刻機奠定了基礎。

此外，由長春光機所作為牽頭單位承擔起了「極紫外光刻關鍵技術研究」項目研究工作也取得了一些成績，成功研製了波像差優於0.75 nm RMS的兩鏡EUV光刻物鏡系統，構建了EUV光刻曝光裝置，國內首次獲得EUV投影光刻32 nm線寬的光刻膠曝光圖形，上述成果於2017年6月21日通過項目驗收。

但上述研發項目成果也僅是通過內部驗收，代表國產光刻機技術水平的仍是上海微裝生產的90nm工藝製程晶片光刻機，且尚未經過晶圓廠的產線驗證，總體而言遠遠落後於國際一流水平。

國產設備的困境與出路

事實上，不僅僅是光刻機，國產設備整體落後於國際水平。

這裡所說的「落後」或不能簡單稱之為技術落後，一方面從技術水平上看的確整體落後，但另一方面，部分國產設備在某些領域的技術水平或已達國際平均水平，但仍會面臨國產設備基本都會遇到的「攔路虎」——產線驗證，因為很多本土設備生產出來後是難以進入晶圓廠的產線進行試跑驗證。

一位業內人士向筆者表示，目前國產設備廠商可通過在上海集成電路研究中心（ICRD）這種平台承接一些很小的訂單以對設備進行驗證，但這也只能是一個緩慢切入的輔助過程，要進入市場還是需要通過實際生產產線驗證。

上述人士認為，近兩年國內掀起的晶圓廠新建落地潮或為國產設備廠商提供了一個窗口。

新建產線前期量產為了把能控制的風險降到最低，一般情況下不考慮國產設備，但在新建產線穩定後，在國家大力發展半導體產業的大環境下，或會考慮給國產設備切入的機會。

上述業內人士認為，影響國產設備發展進程有兩大主要原因：前期研發資金和人才配備不足。

資金方面，在國家大基金出現後，近兩年國產設備已逐漸現身各領域的產線上，而在這之前鮮有聽聞；人才是發展半導體最重要的因素之一，國內在設備領域也極為缺乏，ASML今年年初透露目前中國大陸Fab的ArF-Immersion 1970Di光刻機出現疑難雜症問題時，需要從荷蘭ASML總部請工程師過來。

對於國產設備如何進一步發展，上述人士提出了三點：一是內部整合，事實上國內半導體設備領域已有廠商取得良好發展，如中微半導體，可將具有產品組合互補性的企業整合到一起；二是繼續加大資金支持，如國家大基金、02專項資金等還需繼續加大投入；三是人才方面，可通過與國外企業合作以引進技術或培養人才。

值得一提的是，2017年6月21日上海集成電路研發中心（ICRD）與ASML簽署合作備忘錄，宣布將於在上海合作共建一個半導體光刻人才培訓中心，就在昨日（5月21日），該全球光刻人才培訓中心正式揭牌，這是國內第一個世界級光刻人才培訓基地。