EUV光刻机引领半导体产业新风向

EUV光刻机引领半导体产业新风向

EUV光刻机作为当前最先进的光刻技术，正在引领半导体产业进入新的发展阶段。随着电动汽车、人工智能等新兴需求的快速增长，EUV光刻机以其更高的精度和效率，成为各大半导体制造商竞相追逐的目标。

EUV（Extreme Ultraviolet，极紫外）光刻技术是一种使用波长在13.5纳米的极紫外光源进行曝光的光刻技术。与传统的DUV（Deep Ultraviolet）光刻技术相比，EUV光源的波长更短，因此具有更高的分辨率，能够刻蚀出更细小的电路图案，使得半导体工艺节点得以进一步微缩。

EUV光刻机的核心优势在于其能够直接使用13.5纳米的极紫外光进行曝光，避免了传统技术中需要使用多次曝光和复杂掩模的过程。在制造更小节点的芯片时，EUV光刻机具有无可比拟的优势。

目前，全球EUV光刻机市场几乎被荷兰ASML公司垄断。其推出的High-NA EUV光刻机是目前世界上最先进的芯片制造设备，显著提升了芯片的晶体管密度和性能，这对于实现2nm以下先进制程的大规模量产至关重要。

在全球半导体制造领域，英特尔、台积电、三星等大厂都在积极布局EUV光刻机市场。

英特尔是率先向ASML订购新型High-NA EUV设备EXE:5000的企业。早在2023年12月，英特尔就拿下了全球首台High-NA EUV光刻机，并于今年4月宣布其已在位于美国俄勒冈州希尔斯伯勒的Fab D1X研发晶圆厂完成世界首台商用High-NA(0.55NA) EUV光刻机的组装工作。目前，英特尔已成功接收两台价值3.83亿美元的High-NA EUV光刻机。

台积电和三星也不甘落后，纷纷从ASML大量采购EUV设备。台积电在2024年二季度的营收排名中位列全球晶圆代工厂第一，市场份额高达56%。三星则凭借其在存储器芯片领域的优势，紧随台积电之后。

面对ASML在高端市场的垄断，中国企业正在积极寻求突破。

在EUV光源方面，哈尔滨工业大学取得了重要突破。由哈工大先进技术研究院申报、航天学院赵永蓬教授研发的“放电等离子体极紫外（EUV）光刻光源”项目获得“2024黑龙江省高校和科研院所职工科技创新成果转化大赛决赛”一等奖。该光源具有能量转换效率高、造价较低、体积较小、技术难度较低等优势，可提供中心波长为13.5纳米的极紫外光，能够满足极紫外光刻市场对光源的迫切需求。

中芯国际等企业也在积极布局先进制程工艺。新加坡毕盛资产管理的创始人兼联席首席投资官王国辉认为，中芯国际可以利用其优势在未来与台积电持平。他指出，中芯国际拥有充足的资金和中国政府的支持，同时中国每年培养500万理工科毕业生，具备人才优势。此外，中国巨大的国内市场也为中芯国际提供了规模经济的基础。

然而，要实现可商用的EUV光刻机，中国企业还有很长的路要走。除了EUV光源，还需要解决光学系统、控制系统等一系列技术难题。在美日荷的联合限制下，中芯国际可能至少在2026年之前仍受制于缺乏先进的半导体制造设备。

随着技术的不断发展和制造工艺的不断优化，EUV光刻机的成本有望逐步降低，使得更多的半导体制造商能够采用这一技术。此外，随着EUV光刻技术的不断成熟，芯片节点将继续向更小的尺寸推进。未来的技术突破可能会让EUV光刻机能够支持更小节点（如3nm、2nm等）的生产，为下一代高性能计算、存储、通信和智能设备提供强大的支持。

对中国企业来说，突破EUV光刻机的技术壁垒将是未来几年的重要任务。除了继续推进EUV光刻机的研发，还可以探索硅光子学等替代技术路线。2024年9月，中国湖北九峰山实验室在硅光子集成领域取得里程碑式突破性进展——成功点亮集成到硅基芯片内部的激光光源，这也是该项技术在国内的首次成功实现。硅光子学使用红外光谱中的光而不是电流，通过片上光子集成电路（PIC）在微芯片内部和之间传输数据，提供更高的带宽，而功耗仅为传统芯片架构的一小部分。这种方法利用了现有的制造技术，并为克服摩尔定律中的局限性提供了一种潜在的途径。

总之，EUV光刻机作为半导体制造的核心设备，凭借其超高分辨率、减少多重曝光的特点，成为了先进节点芯片制造的核心技术。尽管其成本较高，技术要求严苛，但随着技术的进步和产业链的逐步完善，EUV光刻机必将在全球半导体产业中扮演越来越重要的角色，为未来更小尺寸、更高性能的芯片奠定基础。