文 | 孫永杰
日前，工信部印發(fā)的《首臺(套)重大技術(shù)裝備推廣應(yīng)用指導(dǎo)目錄(2024年版)》（以下簡稱“目錄”）中顯示，中國已攻克氟化氬光刻機(jī)，其中該目錄中，公開可見的與光刻機(jī)代際水平和性能等密切相關(guān)的光源193納米，分辨率≤65nm，套刻≤8nm指標(biāo)引發(fā)了業(yè)內(nèi)的關(guān)注。
幾乎是與此同時，上海微電子披露了一項(xiàng)名為“極紫外輻射發(fā)生裝置及光刻設(shè)備”的發(fā)明專利。兩則消息湊在一起，某些媒體和所謂大V們據(jù)稱撰文稱，該設(shè)備可以用于生產(chǎn)8納米及以下工藝的芯片制造，甚至EUV光刻機(jī)的推出也是指日可待。于是乎又一波中國通過自主創(chuàng)新，突破封鎖的情緒開始蔓延。
事實(shí)究竟如何？
差距15-20年，ASML領(lǐng)先太多
針對我們開篇所說的情緒蔓延，也有不乏理性的媒體和業(yè)內(nèi)人士，從客觀真實(shí)的角度分析了我們這個所謂的氟化氬光刻機(jī)可能具備的真實(shí)代際水平和性能（注：我們之所以使用“可能”，是因?yàn)槟夸浿信兜男畔⑾喈?dāng)不完整，例如關(guān)鍵的NA數(shù)值孔徑、產(chǎn)能等），這里我們不再贅述，有興趣的讀者可以自行搜索（如果有幸還能找到的話，不過我們強(qiáng)烈推薦微信公眾號“梓豪談芯”中相關(guān)的原創(chuàng)文章）。
我們這里只是簡單說下人家得出的結(jié)論。此次國產(chǎn)套刻指標(biāo)≤8nm的氟化氬光刻機(jī)，實(shí)際制程約為55nm，技術(shù)水平僅相當(dāng)于ASML于2015年二季度出貨的TWINSCAN XT 1460K，甚至部分關(guān)鍵指標(biāo)不如ASML 2006年推出的干式DUV光刻機(jī)XT 1450，所以總體差距在1520年。
對標(biāo)有失偏頗，曝出尼康NSR-S636E狠角色
曾幾何時，我們在光刻機(jī)領(lǐng)域，始終將ASML作為主要的追趕對象，包括此次目錄中引發(fā)爭議的套刻指標(biāo)≤8nm的氟化氬光刻機(jī)，業(yè)內(nèi)也都是將其與ASML類似的機(jī)型作為對比（目的是為了推斷出咱們這款光刻機(jī)的實(shí)際水平），例如我們之前提及的ASML于2015年二季度出貨的TWINSCAN XT 1460K，也有的將其與ASML的TWINSCAN NXT 1980Fi對比，例如知名的《南華早報(bào)》。
從客觀的角度看，我們認(rèn)為《南華早報(bào)》的這個對比有失偏頗，畢竟TWINSCAN NXT 1980Fi采用的是浸沒式，而業(yè)內(nèi)可以確認(rèn)的是，我們的套刻≤8nm氟化氬光刻機(jī)采用的依然是干式。
不要小看這文字上的差異，其實(shí)相較于傳統(tǒng)的干法光刻，浸潤式光刻利用液體浸潤光刻膠層，能夠在光刻過程中更好地處理表面不平整和凹凸不平的結(jié)構(gòu)。這種工藝能夠提高分辨率和制程的一致性。
由此看，TWINSCAN NXT 1980Fi與我們的套刻≤8nm氟化氬光刻機(jī)在制造方法上（根據(jù)光源分類）存在著質(zhì)的差異，放在一起比較有失公允，畢竟從光刻機(jī)制造的演進(jìn)路徑，浸潤式光刻全面領(lǐng)先于干式光刻理所當(dāng)然。
不過話又說回來，實(shí)際接近TWINSCAN XT 1460K的水平（采用的是干式），但《南華早報(bào)》將套刻≤8nm氟化氬光刻機(jī)與TWINSCAN NXT 1980Fi放在一起，也許是想讓人們誤認(rèn)為是同一水平，只是個別指標(biāo)的差異吧。
為了便于理解，此處我們簡單介紹下光刻機(jī)以光源劃分的光刻機(jī)制造的演進(jìn)路徑。
根據(jù)所用光源分類，光刻機(jī)經(jīng)歷了5代產(chǎn)品發(fā)展。
第一代為g線型，屬于可見光源，最初為接觸接近式光刻機(jī)，使用光源為436nm的g-line，對應(yīng)800-250nm工藝；
第二代為i線型，屬于紫外光源（UV），最初為接觸接近式光刻機(jī)，使用光源為365nm的i-line，對應(yīng)800-250nm工藝；
第三代為KrF型，屬于深紫外光源（DUV），初代為掃描投影式光刻機(jī)，采用248n的KrF光源，對應(yīng)180-130nm工藝；
第四代為ArF型，屬于深紫外光源（DUV），采用193nm的ArF光源，分為步進(jìn)掃描投影式光刻機(jī)（干式）和浸沒式步進(jìn)掃描投影式光刻機(jī)（濕式），分別對應(yīng)130-65nm和45-7nm工藝（38nm以下開始使用多重曝光工藝）；
第五代為EUV型（極紫外），為步進(jìn)掃描投影式光刻機(jī)，采用13.5nm的EUV光源，對應(yīng)7-3nm工藝。
需要說明的是，為了進(jìn)一步提升分辨率，未來的光刻技術(shù)將采用高數(shù)值孔徑（High-NA）EUV光刻機(jī)。這種技術(shù)通過提高光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑來實(shí)現(xiàn)更高的分辨率，從而滿足更小技術(shù)節(jié)點(diǎn)的需求。而在今年1月，ASML首臺High-NA EUV光刻機(jī)的主要組件抵達(dá)英特爾，隨后在3月初，英特爾分享了一段視頻，展示了在英特爾位于美國俄勒岡州的D1X工廠內(nèi)，ASML工程團(tuán)隊(duì)安裝調(diào)試的部分畫面。
回到咱們的套刻≤8nm氟化氬光刻機(jī)，還是《南華早報(bào)》的那張對比圖，我們意外發(fā)現(xiàn)了尼康浸潤式ArF光刻機(jī)NSR-S636E的身影。而實(shí)話實(shí)說，要不是《南華早報(bào)》的那張對比圖，我們真的是不會想到尼康的，盡管在當(dāng)下的光刻機(jī)市場，ASML、尼康和佳能是高市場的三甲（好像都沒有第四）幾乎壟斷了該市場的100%。事實(shí)是，在目前的浸沒式光刻機(jī)市場，目前全球僅有ASML和尼康兩家公司可以生產(chǎn)。而NSR-S636E是去年年底尼康發(fā)布的。
于無聲處聽驚雷，日本浸潤式DUV光刻機(jī)趕超ASML
提及尼康的NSR-S636E，從發(fā)布的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)看，這款曝光機(jī)由于采用增強(qiáng)型iAS設(shè)計(jì)，可用于高精度測量、圓翹曲和畸變校正，重疊精度(MMO)更高，不超過2.1納米，分辨率小于38納米，鏡頭孔徑1.35，對比當(dāng)前型號，它的整體生產(chǎn)效率可提高10-15％，創(chuàng)下尼康光刻設(shè)備的新高，產(chǎn)能（wph）高達(dá)280片/小時以上（所有尼康半導(dǎo)體光刻系統(tǒng)中生產(chǎn)率最高），停機(jī)時間更短，價格比競品便宜20-30％左右。
那么問題來了，尼康的NSR-S636E處在什么水平呢？
從《南華早報(bào)》圖中其與TWINSCAN NXT 1980Fi的技術(shù)指標(biāo)對比，可以說二者伯仲難分。這里我們需要補(bǔ)充說明的是，ASML的1980Fi是其1980i系列中的一個最新型號，該系列還包含1980Di等多個型號。
值得一提的是，1980Fi和核心技術(shù)指標(biāo)與更先進(jìn)的2000i型號一致，但1980Fi的產(chǎn)能（wph）高達(dá)330片/小時以上，甚至超過2000i的水平。那么以此來衡量的話，除了EUV，在浸潤式DUV光刻機(jī)市場，尼康NSR-S636E已經(jīng)接近，甚至是該市場最好的光刻機(jī)（超越ASML）。
對此，有業(yè)內(nèi)稱，NSR-S636E可以直接光刻加工量產(chǎn)型5nm制程芯片，這個說法盡管有些夸張，但足見其在浸潤式DUV光刻機(jī)市場的潛在實(shí)力。
更為可貴的是，NSR-S636E是我們的企業(yè)和媒體經(jīng)常掛在嘴邊上的完全國產(chǎn)。例如其光源使用的是日本gigaphoton公司（注：它是日本最大工程機(jī)械企業(yè)小松旗下的半導(dǎo)體企業(yè)，在光刻設(shè)備的DUV光源領(lǐng)域，Gigaphoton與ASML旗下的Cymer平分市場，即在光源這個光電子領(lǐng)域最上游的環(huán)節(jié)中，Gigaphoton和Cymer是僅存的兩家有能力開發(fā)次世代極紫外光刻機(jī)用LPP型激光等離子體光源的制造商）的準(zhǔn)分子ArF光源、日本JTEM機(jī)構(gòu)的超高表面精度反射式mirror、尼康自己的單工件臺等。這點(diǎn)與ASML光刻機(jī)主要依賴全球化的進(jìn)口零件形成了鮮明對比。
當(dāng)然，我們這里并非說NSR-S636E就是所有零部件100%國產(chǎn)，至少在我們前述的核心技術(shù)和部件都是國產(chǎn)，例如在重要的光源方面，ASML一直使用的是德國的蔡司，而NSR-S636E使用的則是日本gigaphoton公司的。
其實(shí)通過NSR-S636E，我們看到的不僅是尼康，而是在光刻機(jī)整個產(chǎn)業(yè)鏈上，日本所具備的不容小覷的真正的自主創(chuàng)新能力。
而除了技術(shù)外，最讓我們欣賞的還有尼康的低調(diào)。據(jù)日經(jīng)新聞此前報(bào)道，這是尼康時隔二十多年再次投放光刻機(jī)新品，且已經(jīng)達(dá)到，甚至超越ASML在浸潤式DUV光刻機(jī)市場的水平，但我們卻鮮見日本國內(nèi)有像近日我們的套刻≤8nm氟化氬光刻機(jī)被列入目錄時，某些媒體及所謂大V們的高漲情緒和近乎技術(shù)盲般、無腦式的吹捧。
俗話說得好：低調(diào)做人，高調(diào)做事。對于一個企業(yè)和產(chǎn)業(yè)尤其如此，特別是在非市場因素對于我們極為不利，且越來越苛刻的當(dāng)下，惟有低調(diào)才可以讓我們贏得自主創(chuàng)新和國產(chǎn)化的時間。
寫在最后：
綜上，我們認(rèn)為，此次國產(chǎn)套刻8nm光刻機(jī)引爭議背后，除了再次暴露出我們的差距外，也應(yīng)讓我們重新審視在光刻機(jī)領(lǐng)域的對手和學(xué)習(xí)的對象到底是誰？也許我們過去太過于關(guān)注ASML，而忽略了日本，尤其是它們在光刻機(jī)領(lǐng)域那種低調(diào)、務(wù)實(shí)、深耕國產(chǎn)化的創(chuàng)新和不懈的企業(yè)精神。
從這個意義上看，日本才是我們最現(xiàn)實(shí)的對手，畢竟我們光刻機(jī)的水平還處在低端的干式階段，下一步則是浸潤式，而日本尼康則踐行了國產(chǎn)化在浸潤式超越ASML的可能，其中個把的技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)等無疑更值得我們借鑒。
