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

3月3日，中芯國(guó)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(gòu)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(gòu)協(xié)議，據(jù)此，ASML批量采購(gòu)協(xié)議的期限從原來(lái)的2018年1月1日至2020年12月31日延長(zhǎng)至從2018年1月1日至2021年12月31日?！? 除了期限的延長(zhǎng)之外，公告還披露了此前的購(gòu)買金額。中芯國(guó)際根據(jù)批量采購(gòu)協(xié)議，已于2020年3月16日至2021年3月2日的12個(gè)月期間，就購(gòu)買“用于生產(chǎn)晶圓的ASML產(chǎn)品”與ASML集團(tuán)簽訂購(gòu)買單，總代價(jià)為1201598880美元（約合77億元人民幣）。

在中芯國(guó)際披露交易公告后，ASML官網(wǎng)也于當(dāng)?shù)貢r(shí)間3月3日發(fā)布聲明就交易做出進(jìn)一步說(shuō)明。根據(jù)聲明信息，中芯國(guó)際與該公司的采購(gòu)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(jì)將于2020年年底到期，但兩家公司在今年2月達(dá)成共識(shí)，同意將協(xié)議延長(zhǎng)至今年12月底。ASML表示，他們理解中芯國(guó)際根據(jù)香港上市規(guī)則需披露該采購(gòu)協(xié)議的行為。

眼下中芯國(guó)際在積極擴(kuò)張產(chǎn)能，此前，中芯國(guó)際聯(lián)合CEO趙海軍在業(yè)績(jī)會(huì)上表示：“中芯國(guó)際會(huì)繼續(xù)滿載運(yùn)行，預(yù)計(jì)一季度營(yíng)收會(huì)回到10億美元以上，同時(shí)是繼續(xù)擴(kuò)產(chǎn)，12英寸增加1萬(wàn)片，8英寸增加不少于4萬(wàn)5千片，但由于設(shè)備采購(gòu)的等待時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，大部分設(shè)備都是在下半年才能到位，所以對(duì)今年的營(yíng)收貢獻(xiàn)不大，全年?duì)I收成長(zhǎng)預(yù)計(jì)在中到高個(gè)位數(shù)。我們希望公司28納米及以上產(chǎn)能，在未來(lái)的幾年能夠穩(wěn)步增長(zhǎng)，在擴(kuò)大產(chǎn)能的同時(shí)，保持一定的盈利水平。” 中芯國(guó)際預(yù)測(cè)，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(shuō)道：“如果沒(méi)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(zhǎng)態(tài)勢(shì)。但我們一定會(huì)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(guó)際港股近三天漲了10%。

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

網(wǎng)友評(píng)論稱，股價(jià)能起飛？

還有網(wǎng)友說(shuō)，諾安要成長(zhǎng)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(cè)中芯國(guó)際本次購(gòu)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(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，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(zhǎng)的ArF excimer laser，之前的一代DUV，用的光源是248nm波長(zhǎng)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(tái)的模式做到了10nm，但是卻無(wú)法達(dá)到10nm以下，后來(lái)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(tái)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(jià)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(jiàn)影的辦法。因此國(guó)外為了阻礙我國(guó)尖端芯片制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，極力限制我國(guó)進(jìn)口波長(zhǎng)大致為13.5nm的EUV光刻機(jī)，但對(duì)于技術(shù)相對(duì)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(zhǎng)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(guò)這個(gè)公式來(lái)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(zhǎng)，現(xiàn)在業(yè)界已經(jīng)從248nm過(guò)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(guò)這個(gè)公式我們可以大致計(jì)算出，在一般情況下193nm波長(zhǎng)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(lái)的問(wèn)題就是如何突破這個(gè)所謂的“一般情況”了。

對(duì)此業(yè)界大體有兩種解決辦法,浸潤(rùn)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(shí)驗(yàn)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)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(diǎn)相當(dāng)于一個(gè)波源，向外發(fā)散子波。也就是說(shuō)在這個(gè)過(guò)程中光的波長(zhǎng)發(fā)生了改變，通過(guò)這種方式我們獲得了一個(gè)波長(zhǎng)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(guò)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(jiǎn)單來(lái)說(shuō)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(lái)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(shí)候稍微再移動(dòng)大概50nm再刻一次，這時(shí)候線與線的間距就變成50nm了。 當(dāng)然除了浸潤(rùn)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(huì)有較大的提升，即從波長(zhǎng)為193nm的DUV光刻機(jī)換成波長(zhǎng)大致為13.5nm的EUV光刻機(jī)。

一臺(tái)光刻機(jī)由上萬(wàn)個(gè)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(dòng)化、軟件、圖像識(shí)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(chǎng)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(wú)愧的一哥。據(jù)中銀國(guó)際報(bào)告，阿斯麥全球市場(chǎng)市占率高達(dá) 89%，其余兩家的份額分別是 8% 和 3%，加起來(lái)僅有 11%。在 EUV 光刻機(jī)市場(chǎng)中，ASML 的市占率則是100%。

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

2019 年 4 月，武漢光電國(guó)家研究中心甘棕松團(tuán)隊(duì)，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(chǎng)光學(xué)的辦法，光刻出最小 9nm 線寬的線段。

2020 年初，中科院對(duì)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(guó)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(guó)首臺(tái)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(gè)申報(bào)項(xiàng)目中成功突圍，入選“上海設(shè)計(jì) 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(huì)軍向媒體證實(shí)中國(guó)將建立一所南京集成電路大學(xué)，專門(mén)培養(yǎng)實(shí)踐型芯片研發(fā)人才，以加速芯片的國(guó)產(chǎn)化。

誠(chéng)然，中國(guó)在光刻機(jī)這條路上還有很長(zhǎng)的路要走，但在經(jīng)歷了卡脖子的困境后，相信中國(guó)企業(yè)已經(jīng)意識(shí)到自主研發(fā)的重要性。而美國(guó)長(zhǎng)期的封鎖和打壓只會(huì)激發(fā)中國(guó)放棄僥幸，集中力量，讓核心科技硬起來(lái)。

同時(shí)，對(duì)于國(guó)內(nèi)的光刻企業(yè)還要給予耐心，不能急功近利。

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