开元体育国产光刻机“套刻≤8nm”意味着什么 国产光刻机向前迈了一小步

　　开元体育国产光刻机“套刻≤8nm”意味着什么 国产光刻机向前迈了一小步五金波长为193nm（纳米）、分辨率≤65nm、套刻≤8nm……日前，工信部的一份文件，再次把国产光刻机推入公众视野，甚至传出国产DUV光刻机突破8nm工艺的“重磅消息”。

　　9月9日，工信部旗下微信公众号“工信微报”推送了工信部于9月2日签发的关于印发《首台（套）重大技术装备推广应用指导目录（2024年版）》的通知文件，通知文件中的“电子专用装备”的第一项即“集成电路生产装备”，明确提到氟化氪（KrF）光刻机和氟化氩（ArF）光刻机的技术指标，尤其是氟化氩光刻机，文件标明其套刻精度≤8nm。

　　《中国经营报》记者注意到，该文件一经发布后，关于国产光刻机取得大突破的言论“喜大普奔”，还有人把“套刻≤8nm”误认为8nm光刻机。事实上，套刻精度指的是每一层光刻层之间的对准精度，而≤8nm的套刻精度并不一定代表能制造8nm工艺的芯片。

　　“光刻机套刻小于8纳米，逻辑上对应的区间，也能上到成熟区间，甚至更高一些。但别指望它覆盖手机用的处理器工艺，主要还是面向成熟区间。”半导体行业资深观察人士王如晨对记者表示，工信部文件表格里不止氟化氩光刻机，还有配套设备，是个小生态，“看工艺节点，都侧重成熟区间，尤其28纳米”。

　　需要指出的是，早在6月20日，工信部就发布了《首台（套）重大技术装备推广应用指导目录（2024年版）》公示，“集成电路生产设备”一栏当中就有一款氟化氪光刻机和一款氟化氩光刻机。

　　随后在9月，工信部再次发布通知文件，这是对外正式公布。依照不同光源，光刻机可分为UV（紫外）、DUV（深紫外）以及EUV（极紫外）三大类型。而通知文件中的氟化氪光刻机和氟化氩光刻机，两者均属于DUV光刻机。

　　目前来说，光刻机共经历了五代发展，随着波长从最早的436nm到最新的13.5nm，芯片制程也逐渐达到接近极限的3nm。

　　光刻机性能如何，有两个关键所在：一是光刻机波长，二是物镜系统的数值孔径（NA）。根据知名公式——瑞利判据，即CD=k1*λ/NA。CD代表线宽，即芯片可实现的最小特征尺寸；λ代表光刻机使用光源的波长，NA指的是光刻机物镜的数值孔径，也就是镜头收集光的角度范围；k1是一个系数，取决于芯片制造工艺有关的众多因素。

　　根据这个公式，如果要制造更小线宽的芯片，即CD值越小，可使用波长更短的光源、更大数值孔径的物镜和降低k1值这些办法。

　　比如荷兰设备制造商阿斯麦（ASML）的EUV光刻机，光源波长只有13.5nm，同时ASML也在不断提高光刻机的孔径，以用于7nm甚至更高工艺制程芯片的制造。

　　而在光刻机物镜和晶圆之间加入超纯水，把水作为介质，不仅变相地把光源波长等效缩短，也变相地提升了NA数值。而这种加入了超纯水的光刻机被称为浸没式光刻机，由此DUV光刻机也能达到光学分辨率的天花板。

　　然而，浸没式光刻机理论上容易，但工程实现相当麻烦。有着“浸润式光刻机之父”之称的林本坚，在台积电任职期间，单单一个浸液系统，该团队就耗时2年，修改了7—8回才实现突破。业内人士称，浸没式光刻机的研发难度之高，相当于在月球上用枪打到地球上的一个目标。

　　除了以上方法外，多重曝光也是提升光刻机制造工艺的一种技术。比如ASML浸润式DUV光刻机NXT：1980的分辨率≤38nm，却可以支撑第一代7nm工艺的生产，靠的就是多重曝光技术。

　　作为光刻机的一个重要技术指标，套刻精度通常指的是“多重曝光能达到的最高精度”，它决定了每次曝光之间物理位移的最小误差，直接影响着多层曝光工艺的质量和效率开元体育。随着工艺节点不断缩放至14nm、10nm、7nm，多重曝光成为必要手段。

　　那么，通知文件中的ArF光刻机（光源波长193nm，分辨率≤65nm，套刻≤8nm）极限能做到多少纳米制程？处于什么水平？极限制程能达到多少纳米？

　　综合来看，这种规格的国产ArF光刻机性能与ASML于2015年二季度出货的ArF光刻机TWINSCAN XT：1460K（分辨率为≤65nm，套刻精度5nm）较为接近。而按套刻精度与量产工艺1∶3的关系，这个光刻机理论上可量产28nm工艺的芯片。

　　不过，业内人士认为，考虑到套刻精度误差更大等原因，该国产ArF光刻机可能还到不了“28nm光刻机”的分辨率要求。总体来说，这次曝光的国产DUV光刻机，应该是之前90nm分辨率的国产光刻机的改良版，能用于55—65nm的成熟制程芯片制造需求。

　　“工信部表格里不止氟化氩光刻机，还有配套设备，是个小生态。看工艺节点，都侧重成熟区间，尤其28纳米。”王如晨表示，如果规模化推广，FAB（晶圆厂）成功量产，中国除了手机等场景外，有更大或者说真正意义上的自主性，“绝大部分民用、工业、国防的场景足够了开元体育。”

　　光刻机作为制造的核心设备，其技术水平直接决定了芯片的性能和品质。长期以来，我国在光刻机领域一直受制于人，高端设备主要依赖进口。

　　相比之前90nm分辨率的国产光刻机，新的65nm分辨率已经有了一定的进步。当然，我们依然要清醒认识到国产光刻机与国外先进水平之间的差距开元体育。

　　需要指出的是，通知文件所披露的这款ArF光刻机依然是干式DUV光刻机，而非更先进的浸没式DUV光刻机（也被称为ArFi光刻机）。

　　对于国产光刻机厂商来说，从干式DUV转向浸没式DUV这一过程还有很多难题需要解决，不仅仅是技术方面。ASML尽管在2006年就推出了首台量产的浸没式DUV光刻机XT：1700i，但却是在2010年代前后才依靠浸没式DUV光刻机打败了当时的光刻机两大巨头佳能和尼康，确立了霸主地位。

　　ASML财报显示，2023年中国成为该公司的第二大市场。2024第一季度和第二季度，ASML中国地区销售额占比都是49%，第二季度以销售额论，ArFi占比50%，超过EUV的31%。

　　其实，ASML最先进的EUV光刻机早已被完全禁止出口中国；去年10月，美国又更新了先进芯片制造技术出口管制，将限制出口中国的光刻机范围扩大，即扩大至采用多重曝光能够实现先进制程能力的光刻机。

　　9月6日，荷兰政府宣布，扩大光刻机出口管制范围至浸没式深紫外光刻设备，与美国的管制“对齐”，ASML如果要向中国出口TWINSCAN NXT：1970i和1980i型号浸润式DUV光刻系统，需要先向荷兰政府申请出口许可证。

　　业内人士认为，ASML进一步收紧先进DUV的出口，是驱动国产最新光刻机信息公布的因素之一。对此，王如晨表示：“赶在美国胁迫荷兰政府加了一个出口许可关而ASML配合发声后，本就算是做了一次侧面的回击。”

　　申万宏源证券认为，官方披露核心设备进展提振市场信心，国产光刻机相关产业链受益，国内晶圆厂扩产自主可控可期，国产半导体设备整体受益。中芯国际、北方华创、中微公司、拓荆科技、微导纳米、上海微电子等产业链企业，都将从国产65nm的ArF光刻机中得到发展机会。