南方财经全媒体记者江月 上海报道总部位于荷兰埃因霍芬的阿斯麦（ASML）公司，近年来成了一家家喻户晓的机械设备制造公司。现任阿斯麦技术副总裁本肖普（Jos Benschop）曾说，他们生产的光刻机是“人类制造过的最复杂的东西”。
如今，光刻机被认为芯片产业链环节里一项扼住中国喉咙的产品。在美国的施压下，阿斯麦将从2023年9月1日起按照新的荷兰出口管制规定向中国销售设备，其中，深紫外线（DUV）设备中的最先进浸润式型号TWINSCAN NXT:2000i及后续浸润式系列将不被允许销售往中国。而此前自从2019年以来，阿斯麦最先进的极紫外光（EUV）光刻机型号已经受到出口限制。
7月19日，阿斯麦公布了2023年第二季度业绩。尽管环球半导体行业正处于萎缩行情，但这位上游“卖铲人”凭借独特的市场优势地位，出售了大量EUV和浸没式DUV光刻机，且给出了到2030年的乐观中期展望。
阿斯麦所生产的光刻机是一种系统复杂的机械，根据阿斯麦年报，其2022年供应商共有约5000家，其中产品相关供应商大约有800家，当中的250家更是包揽了阿斯麦92%的产品相关采购额。
面对海外钳制，中国其实也形成了一套国产化的逻辑。眼下，从核心部分入手，中国公司正在进入光刻机产业链的核心环节，并期望能尽早在整机系统上突破先进工艺技术瓶颈。
芯片核心基建
陆续发布的芯片公司二季报反映，一股强劲的“冷锋”依然在给宏观行情定调，这导致大量芯片设计端企业在期内出现了营收和利润的双双下跌。不过在上游端，也就是设备供应端，销售行情依然火爆，反映整个芯片行业仍在为下一个春天做着基建准备。阿斯麦是芯片设备端中的代表公司，其二季报反映了芯片行业将其高端光刻机视为“核心基建”而充满着渴望。
2023年第二季度，阿斯麦实现了净销售额69亿欧元、按年升27%，毛利率为51.3%，净利润达19.4亿欧元、按年升37.6%。展望第三季度，预计单季度净销售额在65亿至70亿欧元之间，毛利率在50%左右。
在第二季度，浸润式DUV和EUV分别对销售额贡献了49%和37%，反映了12台EUV和39台ArFi设备的入账收入。另外，阿斯麦从中国大陆获得的销售收入占总收入的24%，足见后者是前者的重要客源。
阿斯麦总裁兼首席执行官Peter Wennink还表示，在浸润式DUV光刻系统方面，与客户达成了一项协议简化验收流程，双方同意阿斯麦在将设备运出荷兰工厂后即可以确认这台设备的收入，而不用等到在客户工厂完成设备的安装。这意味着阿斯麦将在2023年确认更多DUV的销售收入，原预计会推迟到2024年确认的约7亿欧元收入，现预计将在2023年确认。
由于DUV销售强劲，阿斯麦预计2023年全年将实现30%的净销售额增长率，即达到约276亿欧元水平，在毛利率方面也将略有提升。此外，阿斯麦还透露，目前仍有高达约380亿欧元的未交付订单，为应对短期的市场不确定性提供了良好的基础。
Peter Wennink对未来表示“充满信心”。尽管短期市场行情有一些难以确定，但他认为，阿斯麦的年销售额在2025年将达到300亿至400亿欧元、在2030年将达到440亿至600亿欧元。这意味着从2023年到2030年，该公司的年销售额有机会翻一番。
三大核心技术
在阿斯麦官网上，有关设备TWINSCAN NXE:3600D的说明显示，这是该公司目前最先进的EUV设备。这台设备可以支持5纳米和3纳米逻辑芯片和先进DRAM存储芯片的制造，而阿斯麦是当前全球唯一能制造这种机器的公司。
2022年，围绕先进芯片制程的基础建设还在疯狂进展中，昂贵的阿斯麦设备遭到疯抢。当年，阿斯麦的年收入反映了对40台NXE:3600D和305台DUV设备的入账。
据一些市场传闻说，一台光刻机是由大约10万个零部件组成的，这令光刻机具有一种似乎难以突破的壁垒。近20年来，中国公司在三大光刻机核心部件上进行了持续的技术攻关，这包括光源、物镜组、双工件台。
第一项关键技术攻关，要属对“双工件台（Twinscan）”技术坚持不懈的研发。
20世纪90年代，阿斯麦在fellow级员工Bert van der Pasch的带领下开始研发双工件台，即硅片工作台同时包括测量台和曝光台。这种系统不像听起来那么简单，在随后近20年中没有遭到任何市场对手挑战，其主要瓶颈在于分辨率、精度和生产力上。
双工件台从2001年起出现在阿斯麦当年发货的设备上，并用在了其后的KrF、ArF、EUV系统上。截至2021年的NXT:1470系统，双工件台已经能在每小时处理300多片晶圆。就此，双工件台也成为市场公认的高端光刻机“标配”。
正在上海科创板申报IPO发行及公开上市的北京华卓精科，是国家科技重大专项“02专项”光刻机工件台相关技术研发任务的承接者。
华卓精科成立于2012年，由清华大学机械工程系IC制造装备研究室核心团队与北京清华工业开发研究院旗下投资基金共同创立。根据公开资料，华卓精科已解决了双工件台两大关键指标（运动平均偏差于运动标准偏差）相互矛盾的问题。以光刻机双工件台为核心，并以该产品的超精密机电系统设计技术、超精密位移测量技术和超精密控制技术为基础，并衍生出多项超精密测控装备整机及部件产品的核心技术。
第二项关键技术攻关，要属对重频准分子激光器的持续研发。
更精确的光刻要求更高的分辨率，这意味着需要减少激光光源的波长，EUV就是以波长为10至14纳米的极紫外光作为光源的光刻技术。EUV光源是激光等离子体光源(LPP)，目前全球只有阿斯麦子公司美国Cymer和日本Gigaphoton能够生产。
在中国从事激光光源的供应商中，北京科益虹源成立于2016年7月，依托股东单位中国科学院光电院、微电子所的技术基础，亦庄国投、国科控股的产业及资本力量，是国家02重大专项“浸没式曝光光源研制与小批量产品生产能力建设”的成果产业化载体。该公司总经理杨军红此前曾表示，科益虹源是光刻机零部件技术创新中心建设的牵头单位，企业自主研发的光刻用准分子激光系统打破了美国和日本的长期垄断地位。早在2018年，该公司已有光刻用193nm准分子激光器、光刻用248nm准分子激光器以及浸没式193nm准分子激光器等三种主营产品，另外重频4kHz的193nm准分子光刻光源原理性样机将主要用于90nm和65nm以下节点的光刻机。
除此以外，晶体龙头福晶科技曾经是阿斯麦的供应商，主要产品为激光光学元器件、激光器件、非线性光学晶体、激光晶体，也在激光系统的上游进行光源技术的突破。中科大、哈工大、清华大学、中国科学院等也是激光光源的重要研究机构。
第三项关键技术攻关，是光学镜头。
物镜是光刻机中最昂贵最复杂的部件之一。物镜系统一般由15-20个直径为200-300mm的透镜组成，用以补偿光源通过掩膜版照射到附有光刻胶的硅片表面时产生的光学误差。在光学系统中，物镜是关键，其余还包括反射镜、偏振器、滤光片、光阑。
蔡司是阿斯麦光学部件的唯一供应商，占据阿斯麦产品成本的约四分之一。从2020年到2022年，阿斯麦主营业务收入约为71.8亿、88亿、105亿欧元，其中蔡司光学部件营收就分别达到16.2亿、20.7亿和26.9亿元，占比分别为23%、24%、26%。
其实，光刻机光学部件供应商除了蔡司，还有日本尼康和佳能。两家公司都凭借相机和镜头发家，逐渐涉足光刻设备领域。不过由于蔡司和阿斯麦的独家供应商关系，蔡司占据了全球光刻机光学的80%市场。
国产的物镜系统已实现了工艺上的突破，如茂莱光学生产的超精密物镜系统用光学器件已实现搭载在i-line光刻机上，但其工艺相比蔡司供给阿斯麦的EUV光学物镜系统在面型精度、表面光洁度指标等方便仍有较大差距，超精密光学部件国产化任重道远。目前，茂莱光学已计划投资1300万元建立光刻机系统365nm、248nm、193nm曝光和照明系统用于光学器件的加工和镀膜能力，以满足市场对国产光刻机核心光学组件的需求。
除此以外，腾景科技、炬光科技、奥普光电、苏大维格、晶方科技、国望光学、长春光机所等公司也从事光科技光学部件的研发供应。其中部分企业已在供货国产光刻机供应商上海微电子。
整装待发
尽管有了上述关键技术突破和积累，但在光刻机整机供应市场上，荷兰和日本巨头仍然以技术和市占率的绝对领先地位傲视四方。通过上海微电子在整机整合和国产晶圆制造龙头中芯国际的试水，国产光刻机整机正在寻求“破土”而出。
2022年，全球光刻机销售规模达到232.3亿美元，三大巨头垄断市场，阿斯麦、佳能、尼康光刻机营收分别为161、20、15亿美元，市场份额达82%、10%、8%；按出货量，分别为345、176、30台，市场份额63%、32%、5%。
从EUV、ArFi、ArF三个高端机型的出货来看，阿斯麦仍维持领先地位，出货量在全球市场上分别占100%、95%、87%。
阿斯麦成立于1984年，专注于高端光刻机的设计与生产，提供包括光刻机、光刻模拟、光刻监测及配套服务等在内的全套光刻解决方案。该公司于1995年3月上市，历史最高涨幅超过470倍，按照2023年6月1日收盘价计算市值约2870亿美元，是全球最大市值的光刻机企业。
2010年，阿斯麦推出全球首台EUV光刻机NXE:3100，并于2016年推出可量产EUV光刻机系列NXE:3400，由此确立高端光刻机系统龙头地位。该公司已经在2022年收到了有关下一代EUV光刻系统TWINSCAN EXE:5000的订单，预计在2024年交付。
在美国对中国芯片产业进行全方面打压的背景下，国产光刻机的研发意义深远。光刻机不仅能够缓解芯片代工环节的“卡脖子”问题，也有助于国产芯片产业链围绕核心技术在藤上开花、扩大规模。
2002年，光刻机被列入国家863重大科技攻关计划，由科技部和上海市共同推动成立上海微电子装备有限公司来承担。
尽管相比目前占据主流的中高端芯片5nm、7nm以及14nm制造工艺仍存在相当大的距离，但随着国产技术工艺的不断精细成熟，长期来看实现技术的追赶并非不可能。
2016年，上海微电子推出600系列光科技，工艺覆盖90nm、110nm和280nm，可用于8寸线或12寸线的大规模工业生产。围绕“02专项”，上海微电子2017年通过 “浸没光刻机关键技术预研项目”、2018年通过“90纳米光刻机样机研制”项目成果验收，目前已可量产90nm分辨率的ArF光刻机。
目前，上海微电子正推进ArFi DUV光刻机的研发，以突破28nm分辨率的制程技术。
值得留意的是，尽管阿斯麦垄断EUV光刻机市场，但市场竞争者也在通过其他光源技术突破微小纳米先进制程。例如，尼康在2020年也推出了ArF浸没式光刻机NSR-S635E，可用于7nm、5nm制程工艺量产。
在下游，晶圆制造的国产自主化能力逐步提高，也将为国产光刻机打开市场。其中，中芯国际已经成为全球领先的芯片晶圆代工企业之一，能提供0.35微米至14nm多种技术节点、不同工艺平台的集成电路晶圆代工及配套服务。
中国社会科学院工业经济研究所国际产业研究室副主任、副研究员许明此前指出，从国家战略层面出发，政府和企业均需要做好光刻机研发“持久战”的准备，保障光刻机产业政策的连贯性。他指出，政府应认识到光刻机研发的成本远超一般企业所能承受的极限，从国家层面多方整合研发资源，集合科学界、企业界的研发人员以及行业的龙头企业共同制定光刻机技术开发的中长期计划。许明建议，从推动产业分工、加强开放合作、加强政策支持三点制定中长期计划。
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