蓝鲸财经2024年10月12日发布:去年我国突破一项光刻机核心技术，打破荷兰垄断，国产光刻机可期

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我国光刻机一项核心技术已实现重大突破，这一突破，有望在光刻机技术上打破荷兰的垄断！

目前国际上只有三家公司能够生产步进扫描光刻设备，分别是荷兰的ASML、日本的NIKON 和CANON公司。

此前《一网荷兰》曾发文称，光刻机设备供应商ASML在举行电话会议时，其总裁Peter Wennink在会议上明确表示：高端的极紫光（EUV）光刻机永远不可能被中国模仿，况且中国在知识产权领域有良好的规定。

Wennink也解释了为何不害怕中国会模仿光刻机。

光刻机构成程序复杂，制造过程需要巨大的工程量。荷兰ASML是系统的集成商，他们是将百家公司的技术整合在一起，进而组合成一个全新光刻机。

这种机器有80000多个零件，其中有90%的零件由供应商提供，任何一方都不可能打造全部零件，通常需要各国合力打造。

Wennink表示，他们光刻机的制造集合了当下世界上最先进的各种前沿技术。其中各种反光镜以及其他光学部件来自于德国的蔡司，光源来自于美国的Cymer；计量设备来自于美国的世德科技；传送带来自于荷兰的VDL，而这世界上没有一个公司能够模仿他们。

同时，ASML的机器装有传感器，一旦检测到有异常情况发生，Veldhoven就会立刻响起警报。

Wennink其实说的特别直白：像高端的EUV光刻机，想要模仿是不可能的，就算你出高价去买，也不一定买得到。

现状下，我国的芯片就面临着被“卡脖子”，此前就出现过荷兰ASML迫于美国压力，扣留EUV设备出口到中国许可证的情况。

但现在，我国的光刻机技术也在逐步实现突破，一步步打破荷兰的垄断。

工作台是步进扫描投影光刻机的核心子系统，我国现在在工作台这一技术上已经有了重大突破。

在清华大学机械工程系教授朱煜牵头作用下，中国光刻机核心零部件顶级供应商华卓精科公司的光刻机双工作台宣布研发成功，此项光刻机双工作台技术打破了荷兰ASML在光刻机双工作台技术上的垄断，意味着华卓精科成为了全球第二家掌握双工作台核心技术的公司。

双工作台技术对于光刻机来说到底有多重要？该技术的成功研发，到底代表着什么？

一

光刻机的“心脏”

光刻的原理就是在硅片表面覆盖一层具有高度光敏感性光刻胶，再用光线（一般是紫外光、深紫外光、极紫外光）通过掩膜照射在硅片表面，被光线照射到的光刻胶会立即发生反应。

之后用特定溶剂洗去光刻胶，就实现了电路图从掩膜到硅片的转移。

光刻完成后对没有光刻胶保护的硅片部分进行刻蚀，最后洗去多余的光刻胶，就完成了半导体器件在硅片表面的建构过程。

光刻机是芯片制造中的核心设备，涉及各种高端先进技术，是半导体制造中技术含量最高的设备。

光刻机主要由投影物镜、光源、以及工作台三个核心系统构成。

工作台由硅片台与掩模台组成，负责完成步进运动、曝光扫描、对准扫描、上下硅片及掩模等功能，其运动控制性能的优劣直接决定了光刻机最终的分辨率、套刻精度和生产率等性能指标。

目前世界上做的最好的就是荷兰ASML的光刻机。

ASML的硅片台为 8 轴运动结构，由洛伦兹平面电动机实现水平向3自由度的精密微动，垂向调平调焦运动由3个直流电动机驱动的精密凸轮机构实现，共同组成微动台。

大行程粗动台采用气浮轴承支撑，由直线电动机驱动使其跟随微动台完成水平两个方向高速、大范围的运动，掩模台运动结构与硅片台相似，只是缺少一个方向的粗动跟随。

同时，ASML工作台采用高精度激光干涉仪进行微动台位移测量并构建闭环控制系统，实现高速、大行程和纳米级的超精密同步运动行程和纳米级的超精密同步运动。

光刻机分辨率的逐级提高对工作台的运动控制性能提出较高要求，光刻技术也面临着焦深不断减小的挑战，需要花费更多时间进行调平调焦和对准以提高精度。

在2000年之前，普通的光刻设备装置只有一个工作台，晶圆片制作中所有的的对准与曝光流程都在同一个平台上完成，单工作台每小时可以处理80片。

直到2001年，ASML发明了双硅片台结构，一个硅片台进行扫描曝光的同时，另一硅片台进行上片、对准、调平调焦、下片等操作，并在第一时间得到结果反馈。当曝光完成之后，两个工作台再互换位置，如此循环往复实现光刻机的高效生产。

双工作台的处理速度多达每小时270--300片，芯片制造效率提升35%，精度提升10%以上。

虽然相比于单工作台来说，双工作台系统看起来仅仅是加了一个工作台，但技术难度增加了不少，光刻机双工作台对其精度以及其转移速度都有非常高的要求。

对准精度与所需要测量的对准标记数量成反比，大量的测量必然会导致工作台光刻机的生产效率降低，一般情况下，曝光的时间要大于测量校正的时间。

而在双工作台光刻机系统中工作可以保证做更多复杂的测量，但是不会影响产能。

可以说，ASML的这项双工作台技术，在保证精度的同时还保证了生产效率。

二

无奈的“现状”

中国芯片制造因为光刻机技术的落后，一直迟迟未得到更新。我国也早就已经意识到技术被国外“卡脖子”的困境。

因此，自“八五”以来，我国一直立项追赶国外先进的光刻技术。工作台方面，曾有中国科学院上海光学精密机械研究所，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，清华大学，浙江大学，电子45所等单位进行了跟踪研究。

主要结构为气浮支撑及双台叠加的形式，该时期的工作台技术属于分步重复投影阶段，也是我国目前市场化的主流机型。

工作原理如图。

掩模台承载刻有电路图案的掩模，硅片台则承载需要被曝光的硅片。

曝光扫描时，硅片台运动到投影物镜下方指定的曝光位置，掩模台运动至曝光光源下方，同步开启曝光快门，硅片台与掩模台继续匀速相向运动，曝光光源遂将掩模图案投射至硅片上，工作台运动到指定位置后，曝光光源关闭，由此完成一次扫描曝光过程。

该过程要求掩模台与硅片台严格匀速同步，并保持固定的速度比4：1(由投影物镜的缩小比例决定)。

无论控制精度还是工作效率，我国的这种技术都与国外先进技术有明显差距。

三

守得云开见月明的“执着”

自2013年以来，华卓精科就一直致力于研究高精度的双工作台系统，想要在工作台系统上实现中国光刻机技术的赶超。

在之后的几年里，该公司实现了超精密位移测量技术、超精密机电系统设计技术、超精密控制技术等核心技术的突破，这些技术的成功突破，奠定了我国双工作台研发的技术基础。

2016年，在清华大学机械工程系教授朱煜牵头下，中国光刻机核心零部件顶级供应商华卓精科公司的光刻机双工作台通过国家科技重大专项（02专项）的项目验收。

这一突破，意味着中国成为了世界上第二家掌握双工作台核心技术的国家。

目前荷兰的ASML是全球最大的光刻机制造商，按照销售额来计算，ASML占据了全球光刻机市场将近90%的市场份额，尤其是在高端的极紫外光领域，ASML几乎处于垄断地位。他们一台极紫外光光刻机的售价高达1亿欧元。极紫光光刻机是实现5nm是更为先进的制程工艺的关键。

我国的这项双工作台光刻机技术，完美的打破了荷兰ASML在这项技术上的垄断。

据官网介绍，北京华卓精科科技股份有限公司的主营业务是超精密测控装备整机以及核心部件、光刻机双工作台等内容。同时，华卓精科也是国内首家可自主研发并进行一体化销售的光刻机双工作台供应商。

这项技术的突破，将为我国自主研发65nm至28nm双工作台式光刻机奠定技术基础。

官网产品展示中显示该项技术可“满足纳米级精度尺度”的产品定制需求，适用于OLED无掩模激光光刻、激光直写光刻、光刻机等高端制造行业。

同时，招股书上显示，华卓精科还对上述技术进行了进一步纵向延伸，突破了现在业内先进的6自由度磁浮微动台技术，使其运动精度优于2nm，这一举措完美地提高了双工件台的分辨率。

因为这项技术，华卓精科在准备在科创板上市之后，受到了各大媒体的广泛报道，并被不少媒体都称之为“光刻机概念第一股”或者“光刻机第一股”。

但一切进展得并没有那么顺利！

对于这项双工作台技术，目前国内的质疑声从未停止！

在华卓精科实现双工作台技术的攻关之后，就开始调动各种资金为在科创板上市做准备，但此前在科创版上市委2021年第51次审议会议上，华卓精科被当庭决定“暂缓审议”，在上市委现场问询中，据对华卓精科的双工作台产业化前景提出了质疑。

答案很明确，如果华卓精科下游客户未能按计划实现产业化，那“光刻机双工作台”就可能存在可持续性风险。

此后，华卓精科的科创版招股说明书中也表示，目前华卓精科的“精密运动系统”已经完成规模化量产，静电卡盘实现小规模量产，晶圆级键合设备仅仅出货一台……在说明书中，没有出现关于“光刻机双工作台”系统的量产销售的信息。

但最受质疑的就是，华卓精科三年时间内累计获得了7.27亿元的政府补贴，补贴额多达公司总营收的两倍之多。

2018-2020年度，华卓精科的累计营收不到3.59亿元，净利润仅4842.43万元，但与此同时，华卓精科收到的政府补助为13931.25万元。

网友们的关注点就集中于：那么大的资金投入，但好像成效微乎其微，甚至无法实现量产。

因此，对于华卓精科这项“光刻机双工作台”技术的应用，大多数网友的态度一直颇为悲观。

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总之，华卓精科确实是在光刻机双工作台技术上拥有自己的核心优势。

从市场上来看，光刻机双工作台的客户主要还是光刻机整机厂商，目前近90%的市场已经被ASML所占据。

目前国内虽然也有一些厂商和机构进行着光刻机的研发，但他们在整个光刻机市场的影响非常小，这种情况使得华卓精科虽然看上去营收和利润增长的很快，但是实际营收和净利润规模却很小。

不过，华卓精科在光刻机双工作台技术上的突破，为我国研制65nm至28nm双工作台光刻机奠定了技术基础，打破了荷兰在光刻机双工作台技术上的垄断，从长远来看，国产光刻机有望迎来高速发展。

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