动辄上亿元的光刻机成长史看这一篇就够了

文章目录 [+]

2019年，尼康统共发卖了47台光刻机，占全市场的13%，还不如自己的难兄难弟佳能。
不过虽然佳能发卖了82台，但是集中在第一、第二代古老的光刻机，别说高端市场，连中端市场都没什么存在感。

光刻是集成电路最主要的加工工艺，他的浸染，犹如金工车间中车床的浸染。
在全体芯片制造工艺中，险些每个工艺的履行，都离不开光刻的技能。
光刻也是制造芯片的最关键技能，它占芯片制造本钱的35%以上。
在如今的科技与社会发展中，光刻技能的增长，直接关系到大型打算机的运作等高科技领域。

动辄上亿元的光刻机成长史看这一篇就够了动辄上亿元的光刻机成长史看这一篇就够了智能科技

光刻技能与我们的生活息息相关，我们用的手机，电脑等各种各样的电子产品，里面的芯片制作离不开光刻技能。
如今的天下是一个信息社会，各种各样的信息流在世界流动。
而光刻技能是担保制造承载信息的载体。
在社会上拥有不可替代的浸染。

（图片来自网络侵删）

初局

尼康起高楼，阿斯麦宴来宾，IBM楼塌了

光刻机，实在可以大略理解为“超超超超…超高”精度的摄影机，把设计好的电路投影在硅片上。

1947年，贝尔实验室发明第一只点打仗晶体管。
从此光刻技能开始了发展。

1959年，天下上第一架晶体管打算机出身，提出光刻工艺，仙童半导体研制天下第一个适用单构造硅晶片。

1960年代，仙童提出CMOS IC制造工艺，第一台IC打算机IBM360，并且建立了天下上第一台2英寸集成电路生产线，美国GCA公司开拓出光学图形发生器和分布重复精缩机。

1970年代，GCA开拓出第一台分布重复投影曝光机，集成电路图形线宽从1.5μm缩小到0.5μm节点。

1980年代，美国SVGL公司开拓出第一代步进扫描投影曝光机，集成电路图形线宽从0.5μm缩小到0.35μm节点。

1990年代，Cano动手300mm晶圆曝光机，推出EX3L和5L步进机；ASML推出FPA2500，193nm波长步进扫描曝光机。
光学光刻分辨率到达70nm的“极限”。

2000年以来，在光学光刻技能努力打破分辨率“极限”的同时，NGL正在研究，包括极紫外线光刻技能、电子束光刻技能、X射线光刻技能、纳米压印技能等。

与此同时，荷兰光刻机巨子阿斯麦ASML，霸占了63%的市场份额，产品集中在中高真个极紫外光刻EUV和深紫外光刻DUV上。

然而在2004年前，尼康是当之无愧的带头大哥，尼康一贯将光刻机作为自己的核心产品，也是让日本企业引以为傲的“民族之光”，乃至当年能到尼康从事光刻机的研发一度成为浩瀚日今年夜好青年的愿景。

再看ASML的根本并不好。
从1984年出身后的20年，ASML就一贯是一个谜一样的存在，没有什么人会以为ASML能够有什么未来，乃至包括他们自己。

早期ASML还叫做ASM，生存无望，之能找人投奔，后来飞利浦动了恻隐之心，在总部大厦阁下的空地上给ASML弄了几个大略单纯厂房，ASML当时很艰巨，能活20年全靠日积月累出来的“发卖手艺”。

魔幻的是，这点“手艺”居然成为了日后ASML登顶的关键。

苦苦支撑20年，ASML终于等待了他们第一个朱紫——台积电鬼才林本坚，一个可以比肩张忠谋的人物。
如果说张忠谋缔造了台积电的前20年，林本坚就为台积电的后二十年挣下了巨大的家当。

林本坚1942年出生于越南，中国***人，祖籍广东潮汕。
林本坚1970年得到美国俄亥俄州立大学电机工程博士学位，2008年当选美国国家工程学院院士。
在加入台积电之前，林本坚在IBM从事成像技能的研发长达22年，是当时天下无二的顶级微影专家。

2000年，林本坚在当时台积电研发长蒋尚义的约请下加入台积电，开启了真正“彪悍的人生”。

在IBM末了几年，林本坚实在已经看到了傲慢的IBM在微影领域的大厦将倾。
他希望IBM能够给予他当时微影部门所研发的X光光刻技能1/10的经费，用来“做点东西”，然而IBM由于其华人的身份，并不打算买账。

后来林本坚回顾说：“我判断到65纳米（干式光刻）阶段时，让我再往前看三代的话，我就已经看不到了。
”

于是在浩瀚人陷入X光光刻技能无法自拔的时候，林本坚当仁不让地投入了浸润式光刻技能的研究中。

终于在2002年，已经加入台积电的他研究出以水作为介质的193纳米浸润式光刻技能。
也便是在2002年，冥冥之中发布了过往干式光刻机的去世刑。

浸润式光刻技能让摩尔定律连续延伸，后来台积电也因此领先竞争对手超过5年。

然而任何一项颠覆式新技能的涌现，总会受到来自于传统势力巨大的阻力。
林本坚的浸润式光刻，险些被尼康、佳能、IBM等所有巨子封杀，尼康乃至向台积电施压，哀求雪藏林本坚。

巨子的陨落，总是一模一样。
当年柯达最早生产出来了数码摄影机，但是柯达却由于恐怖数码相机威胁到自己的胶片业务，做出决定——一定要藏好，不能让别人知道。

尼康的智商，在巨大的现有经济利益前花费殆尽。

一场赌局即将开始。

半去世不活的ASML敏锐的看到了个中蕴藏的巨大机会，历史注定ASML会和林本坚互助。
ASML如果选择浸润式技能，不仅可以得到台积电的巨大订单，也能够和台积电建立起危难中的“革命友情”。

对付林本坚和ASML来说，结果都不会好比今更糟了。

命运倒向了浸润式光刻技能。
2004年，ASML和台积电共同研发出第一台浸润衰落影机，精良的性能和稳定的技能，让阿斯麦的产品全面碾压尼康。
尼康只用了5年韶光，就失落去了50%以上的份额，沦为一个不入流的厂商。

半导体的兴衰，没有道理可讲，而且毁灭是巨大的。
韶光到2009年，由于日本、IBM等忽略浸润式技能，让日本的半导体厂商以及IBM也都迅速衰落。
尼康由于一步错，把全体日本半导体拖慢了3个时期。

这种情形也发生在格罗方德身上。
当年格罗方德选择了FD-SOI工艺被彻底采取FinFET工艺的台积电甩出十条大街，终极不得不放弃7nm工艺的研发。

ASML这场赌局大获全胜，这是ASML王朝的开端，但真正封神的一役发生在6年后。

早在1997年，当时干式光刻还大行其道的时候，Intel为了推动摩尔定律在未来几十年连续有效，联合美国能源部，拉了AMD、摩托罗拉等搞了一个前沿组织EUV LLC，成员乃至包括当时美国劳伦斯利弗莫尔、劳伦斯伯克利和桑迪亚三大国家级实验室。

这是当时的业内最顶级组织。
ASML和尼康自然看在眼里心心念念，然而结局是：终极ASML以一粒“尘埃”的角色加入了组织，而尼康却由于“过于强大”被美国忌惮而被剔除在外。

日本第一次被“捐躯”，也为之后被彻底抛弃埋下了隐患。
ASML第一次靠自己强大的“游说能力”受益。

2003年，EUV组织的几百位科学家在揭橥了大量的论文，论证了EUV可行性之后，组织光荣终结。

此后，尘埃ASML就像一个努力的学生，在打赢了浸润式战役之后就投入到了EUV的研发中。

2012年10月17日，美国政府没有经受住ASML持续的忽悠，在ASML“承诺”了一大堆有的没的条件后，终极赞许了ASML收购Cymer——一家顶级光源企业。

2015年，ASML经由10年的研发，终于将EUV弄到了可量产的状态。
这个中，台积电、Intel、三星都花费了巨大的人力和物力。
可以说，EUV并不是一家公司有足够能力完成的，这是一个主要的家当事实。

到目前为止，EUV完备被ASML垄断。

至此，光刻机成本局初局结束，尼康起高楼、ASML宴来宾、IBM等企业楼塌了。

EUV技能的进展还是比较缓慢的，而且将花费大量的资金。
只管目前很少厂商将这项技能运用莅临盆中，但是极紫外光刻技能却一贯是近些年来的研究热点，所有厂商对这项技能也都充满了期盼，希望这项技能能有更大的进步，能够早日投入大规模利用。

各家厂商都清楚，半导体工艺神往下刻，利用EUV技能是必须的。
波长越短，频率越高，光的能量正比于频率，反比于波长。
但是由于频率过高，传统的光溶胶直接就被打穿了。
现在，半导体工艺的发展已经被许多物理学科从各个方面制约了。

在45nm工艺的蚀刻方面，EUV技能已经展现出一些特点以是现在EVU技能冲要破，从外部支持来讲，要换光溶胶，但是得当的一贯没找到。
而从EUV技能自身来讲，同时尽可能的想办法降落输出能量。

1、造价太高，高达6500万美元，比193nm ArF浸没式光刻机贵。

2、未找到得当的光源。

3、没有无毛病的掩模。

4、未研发出得当的光刻胶。

5、人力资源缺少。

6、能用于22nm工艺早期开拓事情。

在摩尔定律的规律下，以及在如今科学技能快速发展的信息时期，新一代的光刻技能就该当当选择和研究，在当前微电子行业最为人关注，而在这些高新技能当中，极紫外光刻与其他技能比较又有明显的上风。
极紫外光刻的分辨率至少能达到30nm以下，且更随意马虎收到各集成电路生产厂商的青睐，由于极紫外光刻是传统光刻技能的拓展，同时集成电路的设计职员也更喜好选择这种全面符合设计规则的光刻技能。
极紫外光刻技能掩模的制造难度不高，具有一定的产量上风。

EUV光刻技能设备制造本钱十分高昂，包括掩模和工艺在内的诸多方面花费资金都很大。
同时极紫外光刻光学系统的设计和制造也极其繁芜，存在许多尚未办理的技能问题，但对这些难关的办理方案正在研究当中，一旦将这些难题办理，极紫外光刻技能在大规模集成电路生产运用过程中就不会有事理性的技能难关了。

中局

阿斯麦垄断，被粉饰的原形

2015年后，ASML再无对手。

然而我们对付ASML的垄断存在着巨大的误解。

在很多中国投资者眼里，ASML是一家科技“出神入化”的企业，我们中国无法生产召盘尖的光刻机是由于我们的技能无法遇上ASML。

这是事实，然而却粉饰了原形。

ASML出身之初，便是一个攒局高手。
无论是和林本坚的互助，还是加入EUV LLC，还是制造EUV，没有什么是一只郁金喷鼻香忽悠不了的，如果有，就用荷兰大风车。

在微电子技能的发展进程中，人们一贯在研究开拓新的IC制造技能来缩小线宽和增大芯片的容量。
我们也普遍的把软X射线投影光刻称作极紫外投影光刻。
在光刻技能领域我们的科学家们对极紫外投影光刻EUV技能的研究最为深入也取得了打破性的进展，使极紫外投影光刻技能最有希望被普遍利用到往后的集成电路生产当中。
它支持22nm以及更小线宽的集成电路生产利用。

EUV是目前距实用化最近的一种深亚微米的光刻技能。
波长为157nm的准分子激光光刻技能也将近期投入运用。
如果采取波长为13nm的EUV，则可得到0.1μm的细条。

在1985年旁边已经有前辈们就EUV技能进行了理论上的磋商并做了许多干系的实验。
近十年之后微电子行业的发展受到重重阻碍才使人们有了忧患意识。
并且从微电子技能的发展过程能判断出，若不早日推出极紫外光刻技能来对当前的芯片制造方法做出全面的改进，将使全体芯片工业处在岌岌可危的地步。

事实上，EUV的核心技能集中在三大领域：顶级的光源（激光系统）、高精度的镜头（物镜系统）、精密仪器制造技能（事情台）。

个中镜头被德国的蔡司垄断、顶级的光源来自于2012年收购的美国企业Cymer、精密仪器制造技能也来源于德国。
ASML只节制了不到10%的核心技能。

ASML是集大成者，8000个核心零部件都须要由ASML集成。

ASML是环球化的巨大受益者， ASML背后是美国、日本、欧洲、韩国技能支撑，终极才能生产出极度繁芜的EUV。

与人们的普遍认知不同，ASML把紧张精力放在了与客户沟通、理解客户需求上。
同时和客户一起进行可行性研究，同时做一些根本理论研究和技能研发。

到这里，能够看到半导体家当的精髓：环球化的分工和人类的配合尽力。
每个核心国家都有“一票反对权”，任何一环的断裂，都意味着全体链条的崩塌。

由于制衡，以是稳定。

ASML的强大，让美国人诚惶诚恐。

为了遏制ASML的一家独大，一些半导体公司，包括Intel、IBM、三星，都故意扶持XTAL，一家在2014年景立于硅谷的光刻机厂商。

2018年，ASML以侵略知识产权为由，起诉XTAL，终极胜诉并在2019年5月得到了8.45亿美金的赔偿。
虽然XTAL公司此前已经破产，但终极ASML还是轻松得到了XTAL的大部分资产。