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《日本佳能新光刻机工厂9月投产，主攻成熟制程及封装应用》

  • 来源专题：集成电路与量子信息
  • 发布时间：2025-08-04

  • 据SEMI大半导体产业网援引日媒报道，佳能（Canon）位于日本宇都宫市的新光刻机制造工厂将于9月正式投入量产，主攻成熟制程及后段封装应用设备，为全球芯片封装与成熟制程市场提供更多设备产能支持。据悉，这座新工厂是佳能在2023年开始动工建设的，并可能使用自家开发的Nanoimprint（纳米压印）技术，总投资额超过500亿日元，涵盖厂房与先进制造设备。新厂面积达6.75万平方公尺，投产后将使光刻设备总产能提升50%。

  • 原文来源：https://www.semi.org.cn/site/semi/article/3d02604d3496412db994fcfbb175a914.html
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  • 《中国光刻机产业如何破局》
    • 来源专题：光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者：husisi
    • 发布时间：2022-04-24
    • 根据SEMI预测，2021年全球半导体设备市场规模有望增长34％至953亿美元，到2022年全球半导体设备市场有望突破1000亿美元，主要驱动力来自于半导体行业扩张周期下全球半导体厂商资本开支不断增加。 光刻机无疑是芯片制造设备中最重要的设备之一。光刻设备对光学技术和供应链要求极高，拥有极高技术壁垒，已成为高度垄断行业。 三足鼎立与一骑绝尘 ASML、尼康、佳能已牢牢占据如今的光刻机市场，整个市场形成了三足鼎立的局面。2021年，这三家的集成电路用光刻机出货达478台，较2020年的413台增加65台。从总营收来看，2021年前三大ASML、尼康、佳能的光刻机总营收达1076亿元人民币，较2020年小幅增长8．9％。从营收占比来看，ASML占据80％的份额。 ASML似乎已经成为了“光刻机”的代名词，作为当仁不让的龙头光刻机厂商，ASML旗下产品覆盖全部级别光刻机设备。不仅如此，ASML还在能够适配7nm到5nm制程芯片的设计制造的超高端EUV光刻机领域一骑绝尘。 尼康和佳能早年已经放弃更先进光刻机的研究。因为技术水平不够，尼康和佳能在7nm及以下制程芯片的制造能力已落后于ASML，业务发展主要依赖中低端光刻机市场，未来ASML的行业地位将更加稳固。 目前，尼康主推ArF浸没式技术，大部分精力都在Arf和i－line光刻机领域。EUV技术的运用尚不成熟，光刻工艺距离ASML仍有不小差距。不过，尼康仍然有野心追赶ASML。 佳能主要的光刻机产品则集中在i－line光刻机上面。尼康虽然在光刻机行业发展呈现持续下滑态势，但凭借多年技术积累位居二线供应商地位；佳能只能屈居三线。 国产半导体设备的最大短板 光刻机的制造集合了精密光学、精密仪器、高分子物理与化学等多项世界顶尖先进技术，光刻机被誉为“半导体工业皇冠上的明珠”。由于光刻的工艺水平直接决定芯片的制程水平和性能水平，光刻成为 IC 制造中最复杂、最关键的工艺步骤，耗费时间约占整个硅片工艺的 40％—60％。 处在光刻机“食物链顶端”的则是EUV光刻机。EUV光刻机的发展，能够帮助半导体产业实现跨越性的发展。5G技术的发展，万物互联概念的爆火，都使高端芯片的需求更加的旺盛，而利用EUV光刻技术则能真正的帮助我们实现高速、低功耗和高集成的芯片生产工艺，满足了5G高性能、超带宽、低时延和海量连接的需求。 EUV高端光刻机制造技术高度复杂，光学镜头、光源设备、是最为核心的。高精密光学镜片是光刻机核心部件之一，高数值孔径的镜头决定光刻机分辨率以及套值误差能力，EUV极紫外光刻机唯一可使用的镜头由卡尔蔡司生产；高性能光刻机需要体积小、功率高和稳定的光源，主流EUV光源为激光等离子光源（LPP），目前只有美国厂商Cymer和日本厂商Gigaphoton才能够生产。但是这些所有的核心部件皆对中国禁运。受制于该技术的高壁垒，光刻机成为中国半导体设备制造的最大短板。短时间内，中国光刻机难以追赶世界光刻机世界水平。 国产光刻机设备之光 虽然国内的光刻机产业暂时还无法追平国际大厂的水平，但是国产半导体设备厂商及相关零部件厂商也正在努力发光发亮。 上海微电子 在我国光刻机设备生产领域，上海微电子一骑绝尘。 上海微电子自2002年成立，至今也有了20年的光刻机研发历史，其生产的SSX600系列步进扫描投影光刻机采用四倍缩小倍率的投影物镜、工艺自适应调焦调平技术，以及高速高精的自减振六自由度工件台掩模台技术，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，该设备可用于8吋线或12吋线的大规模工业生产。 奥普光电 奥普光电成立于2001年，主营光电测控仪器设备的研发、生产和销售。具备国内一流的光学精密机械与光学材料研发和生产能力。实际上，得益于在光学与精密机械等领域的技术创新和综合制造优势，公司成功参与了包括神舟号载人航天飞船在内的多项国家重大工程任务，有效带动了业绩表现。 同时，借助大股东长春光机所，在国产光刻机领域的龙头地位，奥普光电极具资源整合优势。 而随着长春光电高端光刻机曝光系统的研发，进入冲刺阶段。奥普光电有望成功站上光刻机国产替代的风口。 科益虹源 2016年7月，中国科学院光电院、中国科学院微电子研究所、北京亦庄国际投资有限公司、中国科学院国有资产经营有限公司共同投资创立科益虹源。其关键在于，科益虹源是中国唯一、世界第三具备高端准分子激光技术的公司，高端准分子激光器是生产光刻机所需的核心器件。科益虹源的光源技术，弥补中国在高端光源制造领域的空白。 2020年4月份，科益虹源集成电路光刻光源制造及服务基地项目开工建设。该项目由北京科益虹源光电技术有限公司投资建设，总投资5亿元，建筑面积1．2万平方米，年产RS222型光刻准分子激光器、光刻用准分子激光器、405光纤耦合头等各类设备30台（套）。 ASML的成就，中国企业可取多少？ ASML的成功之路也并非康庄大道，但其成功史，也绝对算得上业内传奇。ASML成立初期，也有技术落后和资金不足的阻碍，又加上半导体产业的周期性的衰退，几乎走投无路；1995年，ASML上市，充足的资金给够了ASML发展动力；2000年，ASML推出TWINSCAN双工件台光刻机，一举奠定了ASML的龙头地位；2010年ASML公司成功研发首台EUV光刻机，由此一骑绝尘，将行业内其他厂商远远甩在了身后。ASML的辉煌路与产业大环境和外部因素助力有关，也是其自身重视科技与研发，把握产业前沿动态技术的必然结果。 ASML在成立之时，发展得并不顺利，也离不开外部的支持。得益于通过欧洲基金和荷兰政府早期的补贴，才坚持下来。上市之后，也正是因为获得了更多的资金，才能心无旁骛的钻入研究中。 ASML更勇于创新，积极研发。ASML之所以能成为世界上唯一可以生产EUV光刻机的公司，离不开当初台积电当初建议的“浸入式光刻技术”方案，这项技术提出时业内很少有人愿意尝试，有ASML愿意尝试该技术。使用该方案，ASML将光源波长一举从193nm缩短到132nm。ASML也快速蚕食光刻机市场份额。此外，ASML从不吝啬投入研发费用，研究投入长期领先于行业竞争对手，ASML研发费用占总销售额比率约20％，远超行业平均水平的3％。 ASML是开放的。ASML并非是一个100％的“原创者”，ASML光刻机中超过90％零件都是向外采购。制造光刻机的零部件来自全球各地的龙头企业，ASML比竞品公司更能明白整合供应链的重要性。尼康在与ASML竞争中失败的一个重要原因就是尼康想把所有光刻机零件研发和关键技术都掌握在自己手里。 ASML已经很多上下游企业形成庞大的利益共同体，形成高度生态体系壁垒。为解决资金困境，2012年ASML还提出了“客户联合投资计划”，客户入股可以保证最先拿到最新设备，IBM、三星、海力士、台积电等客户都是它的股东。可以说，大半个半导体行业，都是ASML的合作伙伴，从而形成了庞大的利益集团。 星星之光，何以生辉？ 从政策层面来看，半导体行业对资金的需求本来就大，加之光刻机产业不是一场可以速战速决的战争，政府应该保证相关支持政策及资金的持久性与连贯性。除了国家资金外，社会资本对整个半导体产业动向的洞悉会更灵活深入。利用国家大基金等资本的带动作用，引导社会资本深入半导体产业，布局先进技术，更能推动光刻机产业的整体进步。 从产业来看，国内光刻机产业应该促进整个产业链的协调发展，相关生产企业应形成良好的产业分工，从零部件到整机，企业做自己擅长的事情，建立更为紧密的合作关系，加快光刻机产业国产替代进程。 从企业本身来看，企业应该积极吸收外部经验，开放式创新。不放过任何可能成功的机会，把握行业前沿动态，积极投入研发。其实，并非所有的芯片制造都需要EUV光刻机，尼康、佳能日本光刻机企业在全球半导体设备市场仍然有一定的地位和实力。国内的企业可以与这些光刻机企业建立合作关系和技术合作，吸收积累技术。
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  • 《解决IC制造“卡脖子”难题 光刻机设备需持续性投入》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：姜山
    • 发布时间：2018-08-09
    • 作为信息化时代的核心基石，集成电路的重要性逐渐为人们所认知。但是发展集成电路是一项系统性工程，它涉及设计、制造、封测、材料、设备等全产业链的整体提升。而光刻机就是集成电路这个基础性产业中最具关键性的基础装备之一。要想解决我国集成电路产业发展中的“掐脖子”问题，推动光刻机的国产化势在必行。 先进集成电路制造均围绕光刻工艺展开 集成电路行业中有“一代器件、一代工艺、一代设备与材料”之说，其意指在整个行业进入纳米时代以后，微纳制造技术更多地依靠引入新材料和提升微观加工设备的加工能力来实现技术突破，制造工艺与设备材料更加深度地契合在一起，许多制造工艺往往需要围绕关键设备材料展开。光刻机就是集成电路制造中精密程度最复杂、难度最高、价格最昂贵的设备。 有光刻机专家告诉记者：“在先进的集成电路制造工艺流程当中，一款芯片往往需要经过几十道光刻工艺，每次都需要使用光刻机把电路的设计图形做到硅片上去。所以，人们经常说的某某纳米的工艺节点，往往就是由光刻机及其相关工艺所决定的，或者说它是最核心的一个因素。光刻机的分辨率可以做到多少，集成电路的工艺节点就做到多少。” 正因为光刻机如此重要，制造企业每年在进行资本投入时，大约会有30%—40%投入到光刻机之上。光刻机也经历了一个漫长的演进过程：1960年代的接触式光刻机、接近式光刻机，1970年代的投影式光刻机，1980年代的步进式光刻机、步进式扫描光刻机，再到浸没式光刻机，以及当前刚刚出现在市场上的极紫外(EUV)光刻机，设备性能不断提高。 目前集成电路生产线上主流光刻机产品：用于集成电路关键层光刻工艺，28nm以上节点采用的是193nm波长干式光刻机，28nm—10nm节点采用193nm波长浸没式光刻机，至于支撑10nm集成电路制造，业界已经开始尝试采用极紫外光刻机，下一代产品高数值孔径EUV光刻机目前正在研发当中，预计未来2—3年有可能被开发出来，其可以支持5nm、3nm及以下的工艺制造。非关键层使用的是248nm波长DUV光刻机和I-Line光刻机(365nm波长)。 半导体专家莫大康告诉记者，10nm节点及以下工艺制造目前较为普遍地采用“193nm波长浸没式光刻机+多重曝光(Multiple Patterning，MP)技术”，能实现10nm和7nm工艺生产。然而采用多重曝光会带来两大问题，一是光刻加掩膜的成本上升，而且影响良率，多一次工艺步骤就是多一次降低良率;二是工艺的循环周期延长，多重曝光不但增加曝光次数，而且增加刻蚀和CMP工艺次数。采用EUV光刻机则不需要多重曝光，一次就能曝出想要的精细图形，在产品生产周期、OPC的复杂程度、工艺控制、良率等方面的优势明显。目前市场上已有多款EUV机型开始出货。三星、台积电均已表示将会在7nm工艺中采用EUV光刻机。 国际光刻机高度垄断 我国布局艰难 虽然光刻机在集成电路生产中如此重要，但是光刻机产业处于高度垄断状态，全球只有3—4家厂商可以生产制造，它们分别是荷兰的阿斯麦(ASML)、日本的尼康(Nikon)、佳能(Canon)和中国的上海微电子(SMEE)。其中ASML处于优势地位，一家独占7成以上市场，比如193nm浸没式光刻机，ASML占据90%以上市场份额;248nm DUV光刻机，ASML占比超过50%;EUV光刻机更是只有ASML一家独占;I-Line光刻机市场则基本是ASML、佳能、尼康三家均分。 资料显示，中国光刻机的研制起步并不晚。从1970年代开始就先后有清华大学精密仪器系、中科学院光电技术研究所、中电科45所投入研制。当1978年世界第一台量产型g线分步投影光刻机在美国问世后，45所就投入了分步投影光刻机的研制工作，1985年研制出我国同类型第一台g线1.5μm分步投影光刻机，在1994年推出分辨率达0.8μm的分步投影光刻机，2000年推出分辨率达0.5μm实用分步投影光刻机。2002年，国家在上海组建上海微电子装备有限公司(SMEE)，承担“十五”光刻机攻关项目，中电科45所将从事分步投影光刻机研发任务的团队整体迁至上海，参与其中。目前，上海微电子是国内技术最领先的光刻机研制生产单位。 从研制进展来看，目前我国“90nm光刻机样机研制”任务通过了02专项实施管理办公室组织的专家组现场测试。28nm工艺节点的193nm波长浸没式光刻机正在研发当中。尽管这些年取得了部分成绩，然而我国在光刻机技术上仍然远远落后于国际水平。 需解决“缺人缺钱缺积累”的困境 超高精密度的要求，是造成光刻机技术难以在短时间内取得突破的主要原因之一。在行业内有这样一个形象的比喻：用光刻机在硅片上刻电路，犹如两架波音747客机在以每小时1000公里的速度飞行的同时，在一颗小米粒上刻字!这正是高端光刻机工作台、掩模台高速同步运动时所达到的纳米级同步精度。要制造出如此高精度的芯片，对光刻机本身的各项精度要求就更高了。 除了技术上的挑战，专家告诉记者，研制光刻机的难点还有很多。总结起来可以用“缺人缺钱缺积累”来形容。首先，光刻机研制的投资强度很高。当初英特尔、台积电、三星为了推进ASML加快研制EUV光刻机，以38亿欧元的代价取得其23%的股权，并另外出资13.8亿欧元支持ASML未来五年的EUV技术研发。历年来，我国虽然重视光刻机的研制，可02专项对光刻机的投入力度，与国际厂商相比，就少得太多了。其次，国内支撑光刻机开发的配套基础工业体系存在大量空白，这也限制了光刻机的开发。最后，投身光刻机研制的人才基数很小，培养难度大，培养周期长，同时光刻机出成果的周期长，人员待遇差，也造成了高水平人才流失严重，进一步加剧了国产光刻机的落后状态。 此外，莫大康表示，光刻机的开发还只是成功的一小部分，要想形成相应的光刻工艺，还要掩模厂开发出与之相配套的掩模、材料厂的光刻胶材料、制造厂结合设备材料进行工艺的开发等。这充分显示了光刻机及相关工艺的精密性与系统性，也进一步加大了工作的挑战性。 虽然我国的光刻机发展面临问题很多，但是随着国内移动电子、通信、汽车电子、物联网等终端应用市场的高速发展，也为国产设备业提供了难得的发展机遇。在谈到如何突破产业链短板的时候，专家指出：“我国在推进光刻机研制过程中，应当坚持高端积极研发，中低端尽快实现产品化的路径。只有这样才能支撑起整个研发团队、人才积累、工程经验积累，形成良性循环。此外，还应当引起国家对光刻机的重视，继续加大对光刻机的投入，改善研发条件，吸引人才，在投入的同时应当注意投入的持续性，避免出现脉冲式投入的弊端。 中国电科首席专家柳滨也指出：“与下游芯片制造商建立长期合作关系十分重要，这已经成为我国半导体设备产业发展长期存在且还未最终解决的关键环节。”作为半导体产业链的上游环节，半导体设备产业的发展，离不开国家的支持。由于设备业自身的产业现状，设备制造单位不可能与世界上已经成熟的设备供应商具备相同的实力。所以设备业的发展需要巨大研发经费投入、专业技术队伍建设以及与下游芯片制造商建立起长期的合作关系。
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