民众热切期盼国产光刻机技术取得突破，这一愿望源于对国产芯片摆脱外部制约的强烈渴望。然而，对于国产光刻机的期待，往往伴随着一种急切、不安乃至浮躁的情绪。

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国产光刻机官宣成功

日前，工信部正式发布了《首台重大技术装备推广应用指导目录（2024年版）》，该目录详细列出了国产光刻机的最新动态，这引发了许多人的极大关注和兴奋。

这份清单中列出了两种国产光刻机，一种是氟化氪光刻机，另一种为氟化氩光刻机。

另一款氟化氩光刻机在网上引发了一阵热议，因为它的照明波长达到了193nm，属于DUV光刻机。这款设备的分辨率为65nm，优于上海微电子600系列的90nm。同时，该光刻机的套刻精度达到≤8nm。

在氟化氩光刻机的信息发布之后，网络上却出现了各种不同的声音，有说我国8nm光刻机取得突破的，也有分析14nm/28nm光刻机取得突破的，当各种说法在短时间内涌现时，氟化氩光刻机究竟是怎样的存在呢？

这里，我们不妨先从8nm谈起。

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详解8nm套刻精度

光刻机的套刻误差(Overlav)描述的是光刻上一层图崇与下一层图案之间的对齐精度，对晶体管性能、集成电路良率等具有重大影响。

半导体制造是数十上百层薄膜堆叠的过程，需要多次光刻实现不同层的图案化，因此每一层的光刻都需要与其前一层进行精准的对齐，以保证上下层薄膜图案的相对位置与设计位置相吻合，套刻精度就是描述光刻设备这一性能的参数指标。

半导体制造中套刻误差示意图

制程越先进，对套刻精度的要求越高。随着特征尺寸越来越小，所允许的套刻误差也将随之缩小，以保证良好的相对对齐精度。

此外，随着制程越发先进，薄膜层数也随之提升，套刻误差累计更加严重，对套刻精度的要求更高。

具体来说，8纳米套刻精度意味着在制造过程中，新一层的图案相对于前一层图案的位置偏差（即套刻误差）不超过8纳米。

需要说明的是，套刻精度与制程工艺是两码事，新光刻机的套刻精度小于8纳米，不意味着能够量产8纳米工艺制程的芯片，实际上也不存在所谓的8纳米制程工艺芯片。

我们可以套用盖楼来通俗解释套刻精度。芯片是一层一层堆起来的，这就像盖大楼。套刻错位误差不超过8纳米，就是说两层楼之间窗户开洞的位置误差不超过8纳米；而我们平时说的8纳米制程，其实关心的不是两层之间的窗户，而是每层楼里这个固定的面积里，到底有多能装，公摊大不大。

值得注意的是，套刻精度与量产工艺节点之间存在一定的关系。一般认为，套刻精度与量产工艺节点大约有1:3的关系。因此，尽管目前国产光刻机的套刻精度达到了8纳米，但这并不意味着可以直接生产8纳米制程的芯片，而是可能更适合于28纳米或更宽泛的应用范围。

从技术角度来看，套刻精度是评价光刻机性能的重要参数之一，它决定了工艺层是否能够精确地套叠对准。对于65纳米的光刻机，其单次曝光要求的套刻精度为8纳米，在双重曝光模式下则需进一步提高到5.6纳米。

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官宣国产光刻机是什么水平？

除了8nm这个关注点外，不少科技粉好奇的都是——官宣国产光刻机是什么水平？

这里还是需要从套刻8nm说起，工信部官宣的全国产氟化氩193纳米光源光刻机有三大指标：波段193纳米，分辨率65纳米，套刻≤8纳米。

不要看套刻精度小于8纳米就以为是7纳米或8纳米制程。芯片的制造过程中，需要光刻堆叠很多层图案，套刻精度是两层光刻层之间的对准精度，这个指标够高才能通过多重曝光提高芯片的制程。

最主要还是看分辨率65纳米，这说明我们这套光刻机能够满足55-65nm的成熟制程芯片制造，但还无法满足28nm制程。

另外，这款光刻机属于干式深紫外（DUV）光刻机，与阿斯麦公司的浸没式极紫外（EUV）光刻机至少还差一大代。我国这台光刻机与阿斯麦9年前发售的一套光刻机指标相似，那台的分辨率是65纳米，套刻更高是5纳米。

需要注意的是这台光刻机最大的意义是我们芯片生产全流程国产化！而这台国产光刻机本身均属于光刻技术中的第四世代——ArF干式光刻机，是DUV光刻机的一个重要分支。

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国产光刻机同ASML哪个档次产品类似？

了解我国光刻机性能之后，自然而然地就想要和ASML光刻机做对比，这里，不妨先静下心来了解光刻机的“逐光之旅”。

集成电路制造流程复杂，光刻为其中关键一环。光刻(Lithography)是指在特定波长光线的作用下，将设计在掩膜版上的集成电路图形转移到硅片表面的光刻胶上的技术工艺。为了完成图形转移，需要经历沉积、旋转涂胶、软烘、对准与曝光、后烘、显影、坚膜烘焙、显影检测等8道工序，检测合格后继续进行刻蚀、离子注入、去胶等步骤，并视需要重复制程步骤，建立芯片的“摩天大楼”。

集成电路制造的主要流程

光刻机按成像方式划分，有掩膜光刻机经历了接触式、接近式和投影式的发展路径，目前主流的光刻机为投影式光刻机;按照光源类型划分。光刻机经历了紫外、深紫外、极紫外的技术演进路径，半导体先进制程的快速发展很大程度上可归因于光源波长的不断缩短。

光刻机分类及演进历程

分辨率是光刻机最重要的性能指标，其描述了光刻机对线宽的极限分辨能力，直接决定了半导体工艺制程的先进程度。

而根据瑞利公式，光刻机的分辨率由K,、入、NA三参数决定，其中，k1为常数，受芯片制造工艺等诸多因素影响，被称为工艺因子，入为光源波长，NA为数值孔径。高分辨率是光刻机发展历程中的核心诉求，缩短光源波长、提高数值孔径是主要的发展方向，UV→DUV→EUV、干式→浸没式的发展趋势便是通过改善光源波长和数值孔径的方式提高光刻机分辨率。

瑞利公式

分辨率的提升通常意味着光刻机的一次重大迭代升级，周期长、难度大如何在现有光刻机分辨率水平不变的情况下实现更窄的线宽、更高的晶体管密度备受关注，在此背景下，多重曝光技术应运而生，其可在低分辨率设备基础上实现更先进的制程，在先进制程中得到广泛应用，多重曝光技术赋予低分辨率光刻机制造先进制程产品的能力。

SADP（ 自对准双重成像）和SAOP（自对准四重图形）技术是目前常用的多重曝光技术，其中，SADP可实现晶体管密度双信效果SAOP可实现4倍效果。具体实现方式如下图所示，SADP技术利用心轴图案侧壁图形作为掩膜，图形密度实现翻倍效果，SAOP技术则是采用两次SADP技术，实现图形密度4倍效果。

多重曝光技术可实现晶体管密度翻倍或4倍效果

按技术别划分，目前半导体光刻机市场主要由i-line、KrF、ArFdry、ArFi、EUV组成，ASML在EUV领域处于绝对垄断地位，2023年销售53台，在ArFi、ArF、KrF领域占据主导地位，2023年分别销售125台、32台、184台:Nikon 2023年除EUV之外的均有销售，高端ArFi销售9台，仅次于ASML;Canon则聚焦中低端领域，2023年i-line销售131台，市占率第一。

作为全球最顶尖的光刻机厂商，ASML拥有DUV&EUV、干式&浸没式等全系列光刻设备，执全球半导体产业之牛耳，很大程度上影响全球半导体产业的进步，其光刻技术及产品均处于全球领先地位。

Nikon是全球三大光刻设备厂商之一，在i-line、KrF、ArF光刻机方面有较为全面的布局，其中，Nikon在高端浸没式ArF光刻机方面仅次于ASML，分辨率可达≤38nm，颇具市场竞争力。

具体到产品型号上，我国这台光刻机可以同ASML的1460k光刻机进行比较。

值得注意的是，尽管分辨率相近，但ASML的1460k光刻机在套刻精度上达到了5纳米，展现了更高的制造精度。而ASML的另一款干型光刻机1470，分辨率略为57纳米

所以新官宣的国产光刻机在第四世代中属于较为先进的范畴，但与全球最顶尖的技术水平相比仍存在一定的差距，且这还是第四代光刻机。

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国产光刻机产业整体实力如何？

当前全球半导体前道光刻机市场主要由ASML、Nikon、Canon三分天下。光刻机市场历经千帆，从早年美国GCA+PerkinElmer把持，到如今仅剩荷兰ASML+日本Nikon/Canon，美国光刻机企业退出历史舞台。后入局的上海微电子主要在封装环节前道光刻机小批量出货。

当前，光刻机市场份额集中度很高，ASML占据全球8成以上的市场。浸没式的成功和EUV的飞跃，使ASML几乎垄断高端市场。全球仅ASML能生产高端EUV，浸没式DUV也仅ASML与Nikon出货2022年ASML出货占95%，在Ar和KrE光刻机的份额也高达88%/72%，仅低端i线光刻机上，Canon出货占比较高。

我国光刻机的研制起步并不晚，早在70年代就研制出接触式曝光系统，由于早期我国半导体产业的整体落后，以及“造不如买”的思潮影响，光刻机产业化落地滞后。2002年ArF光刻机被列入“863计划”、2008年启动“02专项”，光刻机事业才再度觉醒。

当前，我国光刻机攻尖采取类ASML的模式，细分各科研院所、高校做分系统，再由SMEE进行整机组装。中科院微电子所、长光所、上光所，清华大学、浙江大学、哈工大等均参与光刻机的研发，目前干法光刻机的分系统基本通过验收，陆续产业化落地，并继续承担“02专项”进行湿法光刻机分系统研发，

上海微电子 600 系列光刻机

国产光刻机在技术节点上与国际厂商相比仍有差距，其中上海微电子是国内光刻机龙头企业，其SSX600系列光刻机可满足IC前道制造 90nm、110nm、280nm 关键层和非关键层的光刻工艺需求，可用于8寸线或 12 寸线的大规模工业生产。在之前90nm 的基础上，上海微电子即将量产28nm immersion式光刻机，在 2023 年交付国产第一台 SSA/800-10W 光刻机设备。

总体而言，光刻机作为高壁垒、重资本、高风险的行业，其发展必将借助“举国体制”之力，在当前海外对华制裁的背景下，光刻机是被限制的重点，国产化是唯一选择，也是我国半导体产业崛起的关键一环。