不少芯片都已经进入了纳米级制程，EUV光刻机并非必需品？

众所周知，在整个晶圆体制造领域，台积电和三星是目前行业巨头，二者凭借着出色的工艺技术与市场份额几乎垄断了所有的市场，尤其是台积电。纵观目前芯片行业内的更大巨头，苹果、高通、英伟达、联发科、AMD等等都是台积电和三星的客户，所以二者的影响力不言而喻。作为近乎垄断的光刻机巨头，ASML的EUV光刻机已经在全球顶尖的晶圆厂中获得了使用。无论是英特尔、台积电还是三星，EUV光刻机的购置已经是生产支出中很大的一笔，也成了7nm之下不可或缺的制造设备，我国因为贸易条约被迟迟卡住不放行的也是一台EUV光刻机。

但EUV光刻机的面世靠的不仅仅是ASML一家的努力，还有蔡司和TRUMPF(通快)两家欧洲光学巨头的合作才得以成功。他们的技术分别为EUV光刻机的镜头和光源做出了不小的贡献，也让欧洲成了唯一能够造出此类精密半导体设备的地区。

光刻机的分辨率是光刻机能够清晰投影最小图像的能力，这一关键指标决定了这台光刻机可以用于何种工艺节点。R=k1*λ/NA代表了与其相关的多个参数，其中R为分辨率，k1为光刻工艺系数，λ为波长，NA为数值孔径。

很明显，要想压缩分辨率有三种方法，减小光刻工艺系数，减小波长或是增加数值孔径。k1系数取决于芯片制造工艺的多种因素，ASML通过控制光线击中光罩的方式和FlexPupil自由照明器光瞳整形技术，使得k1接近于0.3。但由于其物理极限为0.25，所以在将k1逼近极限的情况的同时，波长和数值孔径上的改进空间反而更大一点。

这也就是选用EUV的原因之一，EUV象征着极紫光。与DUV光刻机中用到的193nm ArF光源相比，其波长只有13.5nm。因此EUV光刻机面临的首要挑战，就是如何生成这样一个短波长的极紫光。

现在不少芯片都已经进入了纳米级制程，传统准分子激光器发射UV激光束的方法已经愈发受限，对短波长曝光的需求越来越大。一种解决方案就是通过激光照射生成的发光等离子体，以此提供这种超短波的辐射，而这种等离子体是如何形成的呢?这就要用到通快的二氧化碳脉冲式激光系统/激光放大器。

通快用于EUV的这套激光系统采用二氧化碳连续波激光器技术，功率可至10kW以上。发生器将锡液滴入真空容器中，激光器发射的高功率脉冲激光击中锡液，锡原子被电离化后，也就生成了等离子体。接着收集镜将等离子发射的EUV辐射集中传输至光刻系统，完成晶片曝光的过程。

提高数值孔径的途径

最后是如何做到更高的数值孔径，这一参数象征了镜头系统可以收集和聚焦多少光量，因此必须从镜头和结构出发来提高。浸入技术在透镜和晶圆之间加入了一层水，将DUV光刻机的数值孔径从0.93提高至了1.35。然而在应用了EUV之后，这一数值反而降至0.33。不过在低K值和短波长的助力下，分辨率还是要高过DUV的。目前0.33的NA虽然足以支持5nm及3nm制程，但要想更进一步，必须要用到更高的NA，所以高数值孔径成了ASML下一代系统EXE:5000主要解决的问题之一。

而ASML的EUV光刻机镜头系统中，发挥最大作用的则是同样来自德国的蔡司。由于绝大多数材料都会吸收极紫光，所以常规的透镜会吸收EUV。为此，蔡司打造了一种光滑的多层布拉格反射镜，每个镜头都有100多层，主要材料是硅和钼，最大限度地提高极紫光的反射。

但值得一提的是，台积电和三星的成功离不开一家企业的支撑，那就是荷兰光刻机巨头ASML公司。ASML作为目前全球最大的光刻机供应商，每年都向台积电、三星供应大量的光刻机设备，其中主要以EUV光刻机为主。而正是这个EUV光刻机，也是阻碍国产芯片发展的一个难以逾越的鸿沟。

台积电、三星凭借EUV光刻机在5nm、4nm等领域风生水起，而我国却一直卡在了14nm技术上，7nm都没有开始实现量产，主要的一个原因就是因为中芯无法顺利购买到ASML的EUV光刻机设备，只能购买DUV光刻机。这在无形之中就导致中芯虽然有理论技术，但没有设备能够实现。

而EUV光刻机又作为极为精密的一大设备，想要自主研发生产并不是短时间内就能解决的事情。首先，EUV光刻机内部的零件都是由全球各个行业的顶尖巨头所供应，这就很难找到替代品。其次，生产技术上也需要涉及到成百上千个专利技术，一个不小心就会造成技术侵权，其造成的损害无疑会更加巨大。所以想要自研光刻机，不仅要在供应链上下功夫，同时在专利技术上也得下功夫，这并不是短时间内就能够做到的事情。

不过近日一个消息的传来，对国产芯片来说是一个好消息。台积电前技术研发副总林本坚表示，即便是没有EUV光刻机设备，其实中芯也能够将芯片做到5nm工艺。

台积电高管说出实情，国产5nm有希望了

值得一提的是，林本坚是芯片技术方面的大牛，早年间在IBM工作22年，一直主攻光刻机技术，2000年的时候加入台积电，并且在2002年的时候提出了沉浸式光刻技术，直到如今该技术仍在使用当中。

芯片制造是一个非常复杂的工业流程，如果说芯片设计看重的是工业软件，芯片架构技术的话，那么芯片制造就需要对半导体设备市场有很高的把控要求了。

芯片制造过程中遇上的光刻、刻蚀、离子注入和清洗工艺等等都有对应的半导体设备负责生产。其中最受瞩目的可能就是光刻步骤对应的光刻机。

因为国际市场的原因，导致很多人关注到ASML光刻机的供应情况，这家公司的EUV光刻机不能向大陆客户出货，原因大家都明白。虽然光刻机很重要，但也只是芯片制造过程中的一部分。

而在其余的半导体设备领域，国产一直在努力，并取得了许多进展突破。比如至纯科技的清洗设备完成了28nm认证，还有中国电科旗下的离子注入机实现全谱系的国产化突破，可对应28nm制程。

国外发展芯片集成电路已有半个世纪以上的历史，英特尔，英伟达等老牌厂商是各自CPU，GPU领域的鼻祖。

而这些世界领先的巨头相互扶持，打造行业超前的半导体设备。比如ASML生产的EUV光刻机就是来自世界各国顶尖科技的集合，各类领先的半导体设备均出自国外供应商之手。

作为电子产品中的灵魂部件，芯片的存在如同人的大脑一般将直接决定电子产品的性能和功耗。但是就是如此重要的一大技术，却成为了困扰我国电子产业发展的壁垒，在长时间需要依赖进口欧美芯片后，使得我国厂商不仅没有议价权，同时还会面临着卡脖子的情况。

近两年，接二连三发生的中兴和华为事件，无一例外都对我国庞大的电子产业结构敲响警钟，实现芯片研发独立自主迫在眉睫。可是，当希望变成泡影后，国人对于国产芯片却有了一种恨铁不成钢的想法，但要知道，芯片属于高精尖产业，研发难度和门槛都比较高，想在短时间内获得技术上的突破也并非容易之事。

在一般情况下，芯片从研发到完成涉及到设计、制造和封装，而在这个过程中更是涵盖了上千道工艺，对精细化的要求不可谓不高。不过，在国家和各行各业的重视下，当前芯片设计和封装基本已经不再是难题，真正困扰中国芯片产业发展的也成为了制造过程中不可或缺的设备。

好在大量的资金和人才注入后，如今中国芯片产业也传来了2大捷报，这2大捷报基本都涉及于芯片制造不可或缺的设备。第一大捷报便是，蚀刻机的研发成功。根据媒体在近日的报道，由中微半导体自主研发的5nm蚀刻机已经达到了国际领先水平，并成功交付于台积电，用于台积电5nm芯片生产过程中。