光刻机是芯片制造的关键设备，核心部件主要包括光源、光学镜片等，ASML市占率高达84%占据垄断地位，国内正在积极推进光刻机核心技术的研发攻关。
一、光刻机是芯片制造的关键设备，ASML市占率高达84%占据垄断地位，近期光刻机国产化进程加快。
光刻机是一种投影曝光系统，光刻过程是将掩膜板上的图形曝光至预涂了光刻胶的晶圆表面上，是晶圆制造的核心工序，在整个硅片加工成本中占到1/3。光刻机是芯片制造的关键设备，技术难度最高，单台成本最大，整体均价约0.3亿美元/台。
2020年，全球光刻机市场规模约135亿美元，占全球半导体制造设备市场的21%。ASML由于在EUV光刻机(极紫外光刻机，目前最先进)技术上具有高度的垄断地位，市占率高达84%，Nikon和Canon位列第二第三，分别约7%、5%。国内方面，上海微电子是技术最先进的光刻机厂商，但目前只能量产90nm光刻机。
光刻机是28nm国产化的重要一环，有望实现28nm及以上制程纯国产半导体设备生产线的搭建。近期，光刻机国产化进程加快。2021年6月，中科院刊文称上海光机所在计算光刻技术研究方面取得重要进展；华为旗下哈勃投资入股了北京科益虹源，其主营光刻机三大核心技术之一的光源系统，是国内第一、全球第三的193nm ArF准分子激光器企业。
二、光刻机核心部件主要包括光源、光学镜片等，国内正在积极推进光刻机核心技术的研发攻关。
高端光刻机零部件超过一万个，其中最核心的部件主要包括光源、光学镜片、掩膜板对准系统、双工作台、浸没系统等。
光源方面，光源的波长越短，可实现的工艺制程越高。2000年代中期的浸没式光刻机采用DUV深紫外线光源，等效波长为134nm，可实现的制程达7-45nm；目前最先进的光刻机已采用EUV极紫外线光源，波长仅13.5nm，工艺制程可突破7nm以下。
光刻机需要体积小、功率高而稳定的光源。ASML在2013年收购了全球领先的准分子激光器厂商Cymer，加速了EUV光源技术的发展。国产光源系统的领先供应商主要是北京科益虹源，东方中科是科益虹源的重要供应商之一。
光学镜片方面，高数值孔径的镜头决定了光刻机的分辨率以及套值误差能力。ASML的EUV光刻机镜片主要由光学领域全球最领先的Zeiss供应，目前ASML已与Zeiss合作开发出数值孔径为0.33的EUV光刻机镜头。国内供应商在此领域较为落后，福晶科技生产的光学元件曾极少量供应欧洲光刻机生产商。
我国正在积极推进光刻机核心技术的研发攻关，在02专项的十三五规划中，突破28nm浸没式光刻机及核心组件被列入战略目标。在国产光刻机研究攻关中，主要由上海微电子负责光刻机设计和总体集成，北京科益虹源提供光源系统，北京国望光学提供物镜系统，国科精密提供曝光光学系统，华卓精科提供双工作台，浙江启尔机电提供浸没系统。
2016年4月，由清华大学牵头的02专项“光刻机双工件台系统样机研发”项目通过验收；2017年7月，由长春光机所牵头的02专项“极紫外光刻关键技术研究”完成验收；2018年11月，中科院光电技术研究所承担的“超分辨光刻装备研制”项目通过验收，该装备在365nm光源波长下，单次曝光最高线宽分辨率达到22nm。
国内光刻机攻关项目正在持续推进，有媒体报道称，2021年内上海微电子有望交付首台国产28nm光刻机。此外，国产光刻机的顺利研发离不开国内晶圆厂商积极配合做产品验证。近日，媒体报道，功率芯片生产商华微电子正在加快推进与长春光机所、华为在光刻机领域的合作。
小结：光刻机是芯片制造的关键设备，ASML市占率高达84%占据垄断地位。光刻机核心部件主要包括光源、光学镜片等，国内正在积极推进光刻机核心技术的研发攻关。上海微电子有望在2021年内交付首台国产28nm光刻机，华为和长春光机所在光刻机领域加强合作，产业链相关公司有望加快国产替代。
（来源：电气工程及其自动化学习）
