盘点国产光刻产业链的“星星之火”，十三年磨一剑背后的中国芯片

本年六月份有动静传出，国产光刻机龙头上海微电子将在一年内交付用于28nm制程出产的193nm ArF光刻机。

其它，据方正证券本年宣布的相干研报，国度02专项光刻机项目二期曾设定，拟于2020年12月验收由上海微电子计划集成的193nm ArF浸没式DUV光刻机。

这一技能打破无疑极具重要意义。要知道，此前上海微电子能量产的最先辈光刻机，已被卡在90nm制程上四年之久。可是，此刻时刻迈进12月中旬，我们却并未看到有关这台光刻机简直凿动静。

这一配景下，中国的IC前道用先辈光刻机研发之路，毕竟走得怎么样了？那台传言中的ArF光刻机背后，又有哪些玩家的身影？

芯对象发掘国产193nm ArF浸没式DUV光刻机背后的研发故事，发明除了国产光刻机龙头上海微电子，其他5家“低调”的企业亦包袱了重要脚色。

本年以来，中美商业摩擦加剧、环球范畴内疫情肆虐等各种身分，为海内半导体财富链开启了“hard”模式。个中，光刻机被“卡脖子”的题目，既是国产半导体财富的远虑，更是近忧。

芯对象相识到，面向这一困难，包罗上海微电子在内的上述六家国产光刻机财富链玩家，正致力于攻关先辈光刻机各个部件的技能壁垒。

本日，我们发掘这六家企业身上的故事，盘货国产光刻财富链的“星星之火”。

▲六家国产光刻机财富链玩家汇总

一、光刻：十三年磨一剑背后的中国芯片业隐痛

半导体财富链可分为芯片计划、制造、封测三大环节，在芯片制造几百道工序之中，光刻是最重要的步调之一，直接界说了晶体管的尺寸。

光刻机是中国芯片业成长的一道短板，这已经不是消息。尽量云云，提起中国可量产的光刻机已被卡在90nm制程4年，这个时刻跨度仍令民气惊。

2007年，中国光刻机龙头企业上海微电子公布打破365nm光波长的DUV光刻技能，该技能可用于90nm芯片制程的出产。2016年，上海微电子SSX600系列的三款步进扫描投影光刻机实现量产，个中SSA600/20光刻机判别率到达90nm。从2007国产光刻技能打破90nm判别率至今，国产玩家十三年磨一剑。其间， 尽量国产光刻机玩家不绝试探，但始终未实现更先辈光刻机的量产。

然而，90nm制程的芯片一样平常用于电源打点芯片、MCU等非焦点芯片的出产，并不能满意手机处理赏罚器等产物的需求。

今朝，大陆晶圆代工龙头中芯国际14nm晶圆代工产线上，行使的是荷兰光刻机厂商ASML的装备。

直到本年，中国光刻机研发事变好像呈现盼望。本年早些时辰曾传出动静，称上海微电子已经研发出可用于22nm芯片出产的光刻机，但并未透露相干光刻机型号，芯对象也未找到确凿的信源。

对比之下，上海微电子打破28nm芯片制程用光刻机技能壁垒的动静更为可信。

据方正证券本年宣布的一份研报，在02专项光刻机项目二期中，设定于2020年12月验收193nm ArF浸没式DUV光刻机，这款光刻机直接对标国际光刻龙头ASML现阶段最强DUV光刻机TWINSCANNXT：2000i。

对比90nm制程芯片，28nm制程的芯片能制造出机能更为良好的芯片产物。尽量短时刻内也许无法实现193nm ArF浸没式DUV光刻机的量产，但这一技能打破的计谋意义毋庸置疑。

要知道，理论上来说，193nm光波长ArF浸没式DUV光刻机可用于7nm制程芯片的出产。今朝，环球拥有193nm光波长ArF浸没式DUV光刻机出产量产手段的玩家中，数得上名字的也仅有占有80%环球光刻份额的ASML，以及分食剩余市份的尼康和佳能。

▲近三年ASML、尼康、佳能光刻机出货量环境

超过13年研发，这台可用于28nm制程芯片出产的光刻机，可以说被中国芯片业期盼已久。

二、上海微电子：深紫外线光刻机程度有望追平ASML

从技能层面来讲，光刻是指操作光学–化学回响道理，将电路图转移到晶圆外貌的工艺技能，而光刻机则是光刻工序中的一种投影曝光体系。

光刻机可分为无掩模光刻机和有掩模光刻机，前者技能壁垒相对较低，一样平常用于高判别率掩模版、集成电路原型验证芯片等特定芯片的小批量制造。而卡住国产半导体财富链“脖子”的，则是技能壁垒较高的有掩模光刻机，有掩模光刻机今朝多用于先辈制程的前道工艺中。

从分类来看，无掩模光刻机又可分为电子束直写光刻机、离子束直写光刻机、激光直写光刻机；有掩模光刻机分为打仗/靠近式光刻机和投影式光刻机。

另外，有掩模光刻机又可凭证光刻光源的代际举办分别，上海微电子正在研发的193nm光波长ArF浸没式光刻机属于第四代光刻机，可用于45～22nm制程芯片的出产。

▲光刻机经验了五代成长（图源：国泰君安证券研究）

今朝，上海微电子是中国海内独一能制造IC前道工艺用光刻机的企业，在其已量产的光刻机产物中，最为先辈的是SSA600/200产物，可以或许用于90nm制程芯片的出产。

深紫外线光刻机作为有掩模光刻机汗青上的第四代光源，193nm光波长ArF（准分子激光器）已经是天下领先程度。也就是说，假如上海微电子乐成计划、集成出193nm光波长ArF浸没式光刻机。就意味着在深紫外线光刻规模，中国技能程度已经遇上环球光刻机龙头ASML。

三、上海微电子背后的国度队“五强”

光刻机首要可分为照明体系、Stage体系（事变台体系）、镜头组、搬送体系、Alignment体系（瞄准标志体系）这五大构成部门。

作为高度伟大的半导体规模要害装备，光刻机对集成度的要求极高。稀有据表现，组装一台光刻机必要上万个零部件。

因为光刻机各个组件的高度伟大，环球光刻机龙头ASML即在创立早期，采纳“Out House”的运营模式，仅认真光刻机整机的计划和子体系的需求界说，将各个子体系委托第三方厂商举办研发出产。

直至本日，ASML仍保存有部门“Out House”模式的传统，好比，其行使的光刻机焦点组件，由蔡司、Cymer等多家厂商供给。

与ASML沟通，上海微电子的193nm光波长ArF浸没式光刻机研发之路上，亦有国产财富链玩家的支持。

为尽快完成对193nm光波长ArF DUV光刻机的攻关，中国推出“极大局限集成电路制造技能及成套工艺”项目（又称“02专项打算”），个中专门针对光刻财富举办筹划。

按照“02专项打算”，我国光刻机研发事变亦回收相同“Out House”的研发模式，上海微电子认真整机的计划与集成，还有五家企业各自认真对光刻机差异焦点零部件的研发。

值得一提的是，这五家包袱焦点零部件研发企业，均与中国顶尖高校接洽细密，代表着中国最顶尖的半导体研发气力。

这五家企业别离是：

1、北京科益虹源

北京科益虹源光电技能有限公司创立于2016年7月，主营光刻机光源体系，拥有准分子激光技能研究、产物开拓的手段。

在企业工商平台可以看到，北京科益虹源第一大客户为持股37.5%的中国科学院微电子研究所。

2、北京国望光学

北京国望光学科技有限公司创立于2018年，策划范畴包括光刻机曝光光学体系、高端镜头、光电仪器与设备、光学加工与检测装备等。

今朝，北京亦庄国际投资成长有限公司持股国望光学约66.67%，中国科学院长春景学慎密机器与物理研究所持股国望光学约14.67%。

3、长春国科慎密

长春国科慎密光学技能有限公司创立于2014年，总部位于吉林省长春市，在上海设有投影光刻照明体系研发奇迹部。

今朝，长春国科慎密由长春净月创业投资有限公司100%持股。值得一提的是，长春国科慎密与北京国望光学的法定代表人，均为长春景机所所长助理孙守红。

长春景机所是中科院最大的研究所，先后孕育出了西安光机所、上海光机所、成都光机所等科研机构。

据长春国科慎密官网，今朝，长春国科慎密作为“国度科技重大专项02专项”支持的独一高端光学技能研发单元，正在包袱NA0.82、NA1.35等多种范例高端IC制造投影光刻机曝光光学体系的技能研发及财富化推进事变。

4、北京华卓精科

华卓精科创立于2012年，主营营业为集成电路制造设备及要害零部件的研发和财富化。今朝产物包罗光刻机双工件台及其衍出产物超慎密行为平台、激光退火装备、晶圆键合装备等。

本年六月份，华卓精科的科创板IPO申请得到上交所受理，但这一IPO流程已于9月30日被中止。按照上交所官网，中止缘故起因是华卓精科刊行上市申请文件中记实的财政资料已过有用期，必要增补提交。

在华卓精科递交的招股书中可以看到，其光刻机双工件台产物的重要客户，正是上海微电子。

▲北京华卓精科首要客户群体

5、浙江启尔机电

浙江启尔机电技能有限公司创立于2013年，首要研发、出产和贩卖高端半导体设备超清洁流控体系及其要害零部件。启尔机电前身是浙江大学流体动力与机电体系国度重点尝试室启尔团队。

四、无掩模光刻机已实现“从0到1”

对比有掩模光刻机，中国在无掩模光刻机方面走得更远。尽量激光直写光刻技能难以到达纳米级此外光刻精度，但在面板（FPD）规模有较多应用。

商务部数据表现，2013年至今，海内面板市场成长敏捷，2013～2020 年复合增添率达 36.48%。从环球市场占比来看，2013年至今，中国面板产能一连增添，在环球市场占比已到达近50%。

▲2013-2020年中国面板产能及环球占比（来历：商务部，国泰君安证券）

今朝，除了大陆光刻机龙头上海微电子外，合肥芯硕半导体、无锡影速半导体、东方晶源微电子等玩家已经在无掩模光刻机市场取得技能打破。

个中，合肥芯硕半导体是海内首家半导体直写光刻装备制造商，研发的ATD4000型号产物已经实现最高200nm的量产。

无锡影速半导体是由中科院微电子所连系业内技能团队、财富基金提倡创立的专业微电子设备企业，今朝已乐成研发国际首台双台面高速激光直接成像连线装备（LDI），实现了最高200nm的量产。

东方晶源微电子的产物首要用于20nm以下极大局限半导体片制子束图像检测装备和合优化开拓及出产，可为要害工序提供高速、高精度的检测体系。

结语：中国光刻技能攻关的要害时候

岂论是瓦森纳协定照旧近期的中美商业摩擦，在国产芯片财富链面对的逆境中，光刻技能无疑是直接卡“脖子”的一环。

要办理这一题目，技能攻关虽然必不行少的。今朝，国产的深紫外线光刻机正处于研发的要害历程之中。在这背后，包罗上海微电子在内的多位国产玩家正在攻关。

（编辑：湖南网）

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