中芯國際與ASML公司的采購協(xié)議涉及的產(chǎn)品是DUV光刻機(jī)

3月3日，中芯國際發(fā)布公告稱，2021年2月1日，公司與阿斯麥（ASML）上海簽訂了經(jīng)修訂和重述的阿斯麥批量采購協(xié)議。

公告顯示：“于2021年2月1日，本公司與ASML上海簽訂了經(jīng)修訂和重述的批量采購協(xié)議，據(jù)此，ASML批量采購協(xié)議的期限從原來的2018年1月1日至2020年12月31日延長至從2018年1月1日至2021年12月31日?！? 除了期限的延長之外，公告還披露了此前的購買金額。中芯國際根據(jù)批量采購協(xié)議，已于2020年3月16日至2021年3月2日的12個月期間，就購買“用于生產(chǎn)晶圓的ASML產(chǎn)品”與ASML集團(tuán)簽訂購買單，總代價為1201598880美元（約合77億元人民幣）。

在中芯國際披露交易公告后，ASML官網(wǎng)也于當(dāng)?shù)貢r間3月3日發(fā)布聲明就交易做出進(jìn)一步說明。根據(jù)聲明信息，中芯國際與該公司的采購協(xié)議涉及的產(chǎn)品正是DUV光刻機(jī)。

該協(xié)議始于2018年1月，預(yù)計將于2020年年底到期，但兩家公司在今年2月達(dá)成共識，同意將協(xié)議延長至今年12月底。ASML表示，他們理解中芯國際根據(jù)香港上市規(guī)則需披露該采購協(xié)議的行為。

眼下中芯國際在積極擴(kuò)張產(chǎn)能，此前，中芯國際聯(lián)合CEO趙海軍在業(yè)績會上表示：“中芯國際會繼續(xù)滿載運(yùn)行，預(yù)計一季度營收會回到10億美元以上，同時是繼續(xù)擴(kuò)產(chǎn)，12英寸增加1萬片，8英寸增加不少于4萬5千片，但由于設(shè)備采購的等待時間越來越長，大部分設(shè)備都是在下半年才能到位，所以對今年的營收貢獻(xiàn)不大，全年營收成長預(yù)計在中到高個位數(shù)。我們希望公司28納米及以上產(chǎn)能，在未來的幾年能夠穩(wěn)步增長，在擴(kuò)大產(chǎn)能的同時，保持一定的盈利水平?！?中芯國際預(yù)測，上半年收入目標(biāo)約21億美元；全年毛利率目標(biāo)為10%到20%的中部。趙海軍還說道：“如果沒有這些（外部制裁）影響，今年本應(yīng)可以保持去年一樣的快速成長態(tài)勢。但我們一定會在危機(jī)中遇新機(jī)，繼續(xù)全力自救，以服務(wù)全球客戶為我們的目標(biāo)?！? 受消息影響，中芯國際港股近三天漲了10%。

據(jù)悉，目前中芯國際是諾安成長的第三大重倉股，基金經(jīng)理蔡嵩松因近乎全倉半導(dǎo)體受到投資者關(guān)注，并經(jīng)常飆上熱搜。

網(wǎng)友評論稱，股價能起飛？

還有網(wǎng)友說，諾安要成長了？

在ASML官網(wǎng)的進(jìn)一步聲明發(fā)布之前，網(wǎng)友紛紛猜測中芯國際本次購買的是DUV光刻機(jī)還是EUV光刻機(jī)？那么兩者有什么區(qū)別呢？ 簡單來說，DUV是深紫外線（Deep Ultraviolet Lithography），EUV是極深紫外線（Extreme Ultraviolet Lithography）。兩種不同的光源讓光刻機(jī)獲得了不同的曝光能力，從而獲得不一樣的工藝制程范圍。

所有的DUV光刻機(jī)，用的光源都是193nm波長的ArF excimer laser，之前的一代DUV，用的光源是248nm波長的KrF excimer laser。另外，EUV光刻機(jī)的光源，是13.3nm的laser pulsed tin plasma。

DUV光刻機(jī)最多只能做到25nm，英特爾曾憑借雙工作臺的模式做到了10nm，但是卻無法達(dá)到10nm以下，后來胡正明教授（梁孟松的老師）發(fā)明了FinFET工藝之后，極盡所能的壓榨了這臺機(jī)器的潛能，讓它走到了7nm制程。

但是即使采用了FinFET工藝，芯片再想往5nm、3nm先進(jìn)工藝?yán)^續(xù)延伸，那就不得不使用EUV光刻機(jī)了。因此，DUV光刻機(jī)和EUV光刻機(jī)的價格差別也很大。

要是想制造工藝尺寸更小的芯片，換光源是比較直接且立竿見影的辦法。因此國外為了阻礙我國尖端芯片制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，極力限制我國進(jìn)口波長大致為13.5nm的EUV光刻機(jī)，但對于技術(shù)相對落后的DUV光刻機(jī)限制并不大。 那如何用DUV光刻機(jī)制造工藝尺寸更小的芯片？ 相信大家都注意到了，市面上主流的DUV光刻機(jī)光源的波長只有193nm，而現(xiàn)在主流的芯片制造工藝都已經(jīng)到了14nm。如果要用193nm的光源刻出更細(xì)的線條，這還需要更多的技術(shù)支持。

我們可以通過這個公式來大致看一下193nm的光源能刻出的工藝分辨率，其中： R，分辨率，比如90nm、65nm、45nm之類。 λ，激光的波長，現(xiàn)在業(yè)界已經(jīng)從248nm過渡到了現(xiàn)在最常用的193nm，還有更為先進(jìn)的13.5nm。 n，為介質(zhì)折射率，空氣約1，水約1.44。 NA，為數(shù)值孔徑，和鏡子大小，以及距離有關(guān)。 k1，系統(tǒng)常數(shù)，代指掩膜等相關(guān)技術(shù)。

所以通過這個公式我們可以大致計算出，在一般情況下193nm波長的光源分辨率也就能做到60nm左右（相關(guān)系數(shù)取一般值，此結(jié)果僅供參考）。那么接下來的問題就是如何突破這個所謂的“一般情況”了。

對此業(yè)界大體有兩種解決辦法,浸潤式光刻和多重曝光。浸入式光刻技術(shù)是在2000年初首先由麻省理工學(xué)院林肯實驗室亞微米技術(shù)小組提出，他們認(rèn)為在傳統(tǒng)光刻機(jī)的光學(xué)鏡頭與晶圓之間的介質(zhì)可用水替代空氣，以縮短曝光光源波長和增大鏡頭的數(shù)值孔徑，從而提高分辨率。水與空氣的折射率之比為1.44:1如果用水替代空氣，相當(dāng)于193nm波長縮短到134nm,如果采用比水介質(zhì)反射率更高的其液體，可獲得比134nm更短的波長。

簡單來說就是運(yùn)用了惠更斯原理，讓光從一種介質(zhì)折射進(jìn)入另一種介質(zhì)，那么在分界點相當(dāng)于一個波源，向外發(fā)散子波。也就是說在這個過程中光的波長發(fā)生了改變，通過這種方式我們獲得了一個波長更小的光源。

另外一種技術(shù)就是多重曝光了，在圖中最上面是已經(jīng)經(jīng)過一次Patterning的保護(hù)層（綠色，如SiN）再加上一層光刻膠（藍(lán)色）。光刻膠在新的Mask下被刻出另一組凹槽（中間）。最后光刻膠層被去掉，留下可以進(jìn)一步蝕刻的結(jié)構(gòu)。

簡單來說就是將本應(yīng)一次曝光的圖形分成兩次甚至更多次曝光來制作。比如要刻幾條等間距的線，單次曝光可能只能刻出間距100nm的線，那么這時候稍微再移動大概50nm再刻一次，這時候線與線的間距就變成50nm了。 當(dāng)然除了浸潤式光刻和多重曝光，還有很多技術(shù)可以幫助進(jìn)一步減小半導(dǎo)體制造工藝中的關(guān)鍵尺寸。但是比起用各種技術(shù)優(yōu)化，直接更換光源會有較大的提升，即從波長為193nm的DUV光刻機(jī)換成波長大致為13.5nm的EUV光刻機(jī)。

一臺光刻機(jī)由上萬個部件組成，有人形容稱這是一種集合了數(shù)學(xué)、光學(xué)、流體力學(xué)、高分子物理與化學(xué)、表面物理與化學(xué)、精密儀器、機(jī)械、自動化、軟件、圖像識別領(lǐng)域頂尖技術(shù)的產(chǎn)物。

在全球范圍內(nèi)，光刻機(jī)市場幾乎被 3 家廠商瓜分：荷蘭的阿斯麥（ASML）、日本的尼康（Nikon）和佳能（Canon）。

在這 3 家中，ASML 又是當(dāng)之無愧的一哥。據(jù)中銀國際報告，阿斯麥全球市場市占率高達(dá) 89%，其余兩家的份額分別是 8% 和 3%，加起來僅有 11%。在 EUV 光刻機(jī)市場中，ASML 的市占率則是100%。

雖然目前中國對于光刻機(jī)的制造幾乎還在起步階段。但近年來，國家加大了對半導(dǎo)體行業(yè)的投入。

2019 年 4 月，武漢光電國家研究中心甘棕松團(tuán)隊，采用二束激光，在自研的光刻膠上，突破光束衍射極限的限制，并使用遠(yuǎn)場光學(xué)的辦法，光刻出最小 9nm 線寬的線段。

2020 年初，中科院對外宣稱已經(jīng)攻克了 2nm 工藝的難題，相關(guān)研究成果已經(jīng)發(fā)布到國際微電子器件領(lǐng)域的期刊當(dāng)中。

2020年5 月 19 日，上海微電子裝備（集團(tuán)）股份有限公司稱，其自研的高亮度 LED 步進(jìn)投影光刻機(jī)，是中國首臺面向 6 英寸以下中小基底先進(jìn)光刻應(yīng)用領(lǐng)域的光刻機(jī)產(chǎn)品，已從 1200 多個申報項目中成功突圍，入選“上海設(shè)計 100+”。

2020年10 月15 日，南京集成電路產(chǎn)業(yè)服務(wù)中心副總經(jīng)理呂會軍向媒體證實中國將建立一所南京集成電路大學(xué)，專門培養(yǎng)實踐型芯片研發(fā)人才，以加速芯片的國產(chǎn)化。

誠然，中國在光刻機(jī)這條路上還有很長的路要走，但在經(jīng)歷了卡脖子的困境后，相信中國企業(yè)已經(jīng)意識到自主研發(fā)的重要性。而美國長期的封鎖和打壓只會激發(fā)中國放棄僥幸，集中力量，讓核心科技硬起來。

同時，對于國內(nèi)的光刻企業(yè)還要給予耐心，不能急功近利。

責(zé)任編輯：lq6