公众比较熟悉的光刻机代差是基于193纳米光刻光源的干式DUV和浸液式DUV。而浸液式DUV光刻，可以通过多次曝光获得7纳米节点的能力。

这些年来，极紫外EUV光刻机代差发生了怎样的改变？EUV光刻机之于芯片，到底意味着什么呢？国内能实现EUV光刻机领域的突围吗？

EUV光刻机之于芯片

EUV光刻机之于芯片，是非常重要的。

到底意味着什么呢？我们一起来算笔账。

众所周知，当芯片工艺进入到7nm后，就需要一种EUV的光刻机，也称之为极紫外线光刻机，目前全球仅有荷兰的ASML能够生产。

且ASML的产能有限，2015年交付第一台EUV光刻机以来，截止至2020年底，一共才交付了100台，而2021年上半年一共交付16台，也就意味着到目前一共才交付了116台。

2015年时，ASML交付的光刻机型号是TWINSCAN NXE:3400B，到2019年第三季度时，ASML开始交付新一代的EUV光刻机，型号为NXE:3400C。

TWINSCAN NXE:3400B支持7纳米和5纳米节点的EUV量产，NXE：3400B每小时处理晶圆数不低于125片。而新一代的NXE:3400C每小时处理晶圆数不低于170片，可用率超过90％。

今年ASML开始交付新一代的EUV光刻机，型号为NXE:3600D，相比于NXE:3400C，提供15%至20%的生产力改进能力。

那么利用这些数据，我们就可以算一算了。

我们以最基础的，出货量最多的NXE:3400C来计算，每小时处理170片12寸的晶圆，而一片12寸的晶圆面积约是70659平方毫米，而一块华为麒麟9000芯片面积约是100平方毫米。

理论上来讲，如果晶圆100%利用的话，一块12寸的晶圆，可以生产700块麒麟9000，但实际考虑到边角的切割，还有良率的问题，一块12寸的晶圆，能够切割麒麟9000芯片大约在450左右。

所以一台ASML的NXE:3400C EUV光刻机，一小时就可以生产7.65万块麒麟9000芯片，再考虑到90%的可用率，那么也是6.885万块。1天24小时可以生产165.24万块芯片，一个月就是4957.2万片麒麟9000芯片，一年就是5.95亿片。

可见，只要如果我们能够买到一台ASML的NXE:3400C EUV光刻机，不需要最新的NXE:3600D，国内高端芯片的产能基本就能够保证了。

2022-2032年的极紫外EUV光刻机代差

在2022年6月底披露的资料中，IMEC公布了更新的未来十年的半导体工艺节点的规划，其中明确了两代EUV光刻技术代差：

1，2023-2026年，将以NA0.33 EUV光刻机的多重曝光方式量产2纳米和A14（14Å）节点；

2，2026-2032年，将以高NA0.55的EUV光刻机量产A10、A7、A5节点。

很显然，这两次迭代，将使得摩尔定律被延长至2032年。

IMEC和ASML的联合实验室将在2023年安装第一台高NA EUV光刻机系统；这是近十年光刻机发展历史上的一个里程碑的进展。

1990-2020年的光刻机代差

从1990-2030年的半导体发展路径图上，我们可以看到大致上，2005-2019年经历了两个主要代差：

1，浸液式DUV光刻（2007-2012年）；

2，浸液式多重曝光DUV光刻（2012-2019年）；

3，NA0.33EUV光刻机（2011-2020年）。

在中文舆论里，前者便是铺天盖地的所谓“28nm”光刻机；后者便是所谓“7nm”光刻机。

半导体产业40年的发展路径

经严格考证的国产光刻机光源进度

而在我2021年10月份的考证里，国产DUV光源的测试计划是248nm的KrF DUV激光器，因此实际上这一款激光器并没有进入批量生产的阶段。这款光源对应上图的位置是1994年。

当然，我们不能把1994年当作技术差距的时间点。例如不排除同步开发的193nm的ArFDUV光源也已经进入光刻机厂商的测试环节；亦即达到193nm浸没式光刻水平，那么对应上图的位置是2005年左右。同样，根据2021年3月的公开记录而言，可以很容易判断目前可能还不具备规模量产的能力。

中国EUV光刻机“突围”之势

ASML对掌握EUV光刻机的量产能力表现得十分自信。一边告知即便公布图纸，别人也造不出，另一边又宣传自己会不断提高EUV光刻机的产能，预计到2025年将掌握年产70台EUV光刻机的能力。

ASML的自信正在转变为担忧，因为各国正在加紧对光刻机技术的研发。

包括中国就已经展开EUV光刻机的诸多研发动作，从光源到光刻胶材料，再到EUV技术研发的人才专项招聘，都证明中国正在对EUV光刻机进行突围。目前取得了怎样的进展呢？

先来看光源。光刻机是通过光进行芯片加工，用类似照相机的原理，将芯片线路图复印在涂抹光刻胶的硅片上。最先进的光源是波长为13.5nm的极紫外光，也就是大家常说的EUV。

想要掌握EUV极紫外光源可不容易，但是并不意味着没有机会。

清华大学完成了一项新型粒子加速器光源SSMB的验证，这项研究成果有望基于SSMB解决EUV光源的难题。光源的问题如果能得到解决，其余的核心技术难题就有迹可循了。

再看光刻胶材料。光刻胶和光源几乎是对标的，分为i线、G线、KrF、ArF、EUV。生产EUV光刻机必须要用上EUV光刻胶。只是这类顶级的半导体材料主要掌握在日本JSR，东京应化这些巨头手中。

不过好在国产厂商已经在EUV光刻胶材料上进行突围了。由上海新阳展开行动，据该公司表示，开始进行EUV光刻胶的前期探索性基础研发。

上海新阳是国内知名的光刻胶厂商，随着对EUV光刻胶的探索性工程展开，相信在未来会取得显著的进步。一旦成功破冰，将为国产EUV光刻机产业链提供材料领域的支持。

另外就是EUV技术研发的人才专项招聘。根据中科院上海光机所发布的2022博士后招聘消息显示，有许多工作岗位和内容都和EUV有关。比如原子分子物理这项工作岗位涉及的工作内容为光刻机EUV光源产生理论与实验研究。

专业的事还是需要专业的人去做，EUV光刻机距离普通人有些遥远，但却是中科院重点的科研目标之一。

结语

在上述关于光刻机代差分析里，我们剥离出未来十年的2代代差和过去十年的3代代差，而这正对应于我国的光刻机研发工作的针对目标：

1，在过去十年的既有技术上的突破，显而易见，自2019年开始国际形势突变之后，我们不再具有轻易获得西方的成熟技术、并依托其上进行迭代式发展的模式。因此需要重新调整重大专项的目标和组织模式，以产业发展的基础技术储备作为重点攻关，而不是致力于我前文所述的“复制型制造开发”模式。

2，在未来十年的新技术上，目前全球仅ASML具有条件进行未来十年的2nm至5A的相关研究；这是建立在其过去十年的EUV光刻机垄断式发展基础上建立的垄断式发展优势。

如何打破这种由于先期产业优势建立起来的垄断式发展模式，创建符合中国产业发展需求、高效可行的先进光刻机发展模式？小编认为，一则，我们需要理解当下“打破垄断”推进模式的弊端；二则，充分调查和理解外部突破的基本模式。

来源：Jim博士，颂科记，互联网乱侃秀