前沿導讀

從最初的EUV光刻機，到后來的浸潤式光刻機，幾乎已經被美國全面封鎖，ASML無法向中國本土企業交付相關的制造設備，先進光刻機成為了制約中國芯片發展的最大瓶頸。

從整體的制造產業鏈來看，光刻機只是產業鏈中的一個環節，想要實現完整的芯片制造還需要其他復雜的上下游供應鏈體系。芯片制造大致分為上游產業、中游產業和下游產業，每一個產業又會衍生出許多細分領域。擁有了先進光刻機，只是擁有了制造先進芯片的資格，距離完成量產商用還有一些需要解決的問題。

細分產業鏈

在談論光刻機之前，首先需要進入到芯片設計環節。

設計芯片就需要有相關的設計稿件以及軟件自動化工具，最開始的芯片產業設計簡單，而且內部的晶體管數量有限，可以通過手繪的方式完成芯片的電路布局。

但是隨著芯片產業進入到超大規模時代，其內部集成了CPU、GPU、NPU甚至是基帶model，并且內部的晶體管也增加到百億數量級，這個時候已經無法通過手繪的方式完成工作，就需要采用特定的軟件工具進行電子化設計。

芯片整體的設計布局圖，就是芯片的IP。而設計芯片的自動化軟件，就是EDA工具。

據《21經濟網》新聞指出，EDA工具的技術水平，決定了芯片的設計效率以及先進程度。

全球先進的EDA市場已經形成了三巨頭的局面，分別是美國新思科技（Synopsys）、美國楷登電子（Cadence）、德國西門子（Siemens）。這三家占據了全球EDA市場74%的份額，在先進芯片的設計領域更是壟斷級別的存在。

三家企業通過與供應鏈進行“捆綁銷售”、“簽署長期服務協議”等方法，不斷鞏固其市場占有率，對中國本土的EDA企業造成了極大壓力。

參考資料：
國產EDA突圍 國際巨頭技術壟斷已被撕開缺口 - 21經濟網

國產EDA企業，例如華大九天、廣立微、概倫電子等公司已經開始著手在先進工藝領域進行發展。國內模擬芯片EDA的國產化率超過30%，但是在先進的數字芯片領域，其EDA的國產化率不足15%。

部分企業已經開始逐步引入國產EDA工具，但是大多數企業出于對經濟性和穩定性的考量，還是以海外的EDA工具為主，國產EDA工具還需要長時間的磨合才能達到一個較為成熟的階段。

IP和EDA工具之后，就到了制造芯片的材料階段。

芯片來源于硅制造的晶圓，而硅的原材料則是常見的沙子，但制造芯片所需的硅純度要達到99.999......。

將高純度的多晶硅融鑄成硅晶柱，然后再將其切割成薄片，就得到了制造芯片所需的大硅片。硅片一般分為4英寸、6英寸、8英寸、12英寸幾種，8英寸和12英寸是目前各企業擴充產能的重點項目。

在硅片的基礎上可以得到襯底和外延，襯底相當于后續器件的“地基”，外延相當于對“地基”進行裝修。外延需要通過氣相沉積、分子束外延等技術沉積出一層單晶薄膜，該薄膜的核心功能是提供精確的電學和器件特性。

在襯底和外延步驟中，還需要進行拋光。一旦存在瑕疵，整個襯底幾乎是完全不能用的狀態。

完成以上步驟之后，就進入到了使用光刻進行圖案曝光的環節。

光刻機的原理和膠片相機的原理相似，通過光線穿透掩模板，對硅片上的光刻膠進行曝光，曝光后的光刻膠會發生變化，將掩模板上的圖案印到晶圓上。反復如此，將不同掩模板上面的圖案印到晶圓上，就完成了內部芯片的電路設計。

光刻之后就是刻蝕、沉積、清洗等步驟，將晶圓上面被光刻機曝光的圖案進行細致化處理，實現更高效的電流控制。最后幾步就是將晶圓單獨切割單個芯片，然后封裝在保護殼中就得到了成品芯片。

產業問題

整個制造流程很清晰，但是精確到每個步驟之后就存在多種技術問題。

光刻機的難點就是需要極高的精度，芯片中的7nm、5nm工藝指的是晶體管中的電流溝道長度，溝道的長度越短，單位面積內的晶體管就越多，同時對光刻機的精度要求就越高。

一枚病毒的大小大概在14nm左右，先進芯片的晶體管尺寸要比病毒還要小。對于這種極其細微的制造技術，需要整個制造系統相互配合才能成功。

ASML所制造的EUV光刻機，其光源以及激光發射器是美國西盟公司聯合德國通快公司制造完成，而曝光系統則是德國蔡司為其獨家定制的工業組件，對準晶圓臺則是ASML的看家技術。

EUV光刻機的尺寸相當于一臺雙層巴士，每臺機器發貨需要四十個集裝箱、三架貨機或者二十輛卡車進行運輸。

并且運行光刻機的環境也有非常高的標準，潔凈程度比手術室還要高。哪怕是再小的灰塵或者異物，一旦落到晶圓上都會損壞芯片。

無塵室內的空氣還要不斷過濾循環，員工需要穿著特殊的工作服操作設備。并且光刻機的工作環境必須要采用純凈的黃光，因為其他波長較長的光會造成光刻膠變性，從而無法實現正常光刻。

ASML的EUV光刻機集合了全球5000家以上的供應鏈企業制造完成，依靠全球資源制造產品，同時服務于全球客戶。

美國在EUV上對中國實施出口管制，還對國際企業施壓禁止其為中國團隊提供技術支持。再加上《瓦森納協議》持續多年的技術管控，中國企業需要在沒有國際技術的支持下完成國產EUV的研發，這是一個沒法用語言形容的困難程度。

除EUV光刻機之外，還需要有配套的光刻膠材料。高端的光刻膠材料已經被日本企業壟斷，而且光刻膠材料是有保質期的，大約在半年左右，想通過大批量采購來囤積材料的方案是不現實的。

國產光刻膠在低端的PCB市場上占比較高，i線、KrF、ArF領域實現量產供應，EUV領域正在進行小規模測試，還無法達到可量產的國產替代能力。

在其他方面，國產半導體供應鏈還有需要解決的技術問題，比如自動檢測、離子注入機等工業設備。離子注入是國內較為短板的技術設備，北方華創在2025年3月份發布了旗下首款離子注入設備，與公司的其他產品形成平臺化戰略布局，開始推進全國產的供應鏈設備。

不管是設備還是材料，中國芯片產業都需要在先進技術環節實現國產化布局。光刻機只是制造先進芯片的必要設備之一，但不是擁有了EUV就可以立馬實現全國產技術的制造。