在国外市场环境的压力下，很多国内科技企业都受到影响，特别是华为公司。华为在芯片设计领域一直很出色，旗下海思麒麟芯片更是能和高通骁龙争夺高端处理器的宝座。但因“一纸合约”即将生效，台积电宣布在9月14日之后将不会再帮华为加工海思旗下设计的所有芯片。没有了芯片代加工就意味着华为的大部分产品将面临紧缺，华为必须寻找新的生产路径。

国内芯片生产工艺

在国内芯片市场上，能设计芯片的厂家很多，但是掌握7nm及以下高端工艺的几乎没有，由中芯国际为首的芯片生产厂家，通过N+1的工艺处理，抛去成品良率不谈，勉强可以达到14nm，但是因为良品率低，导致芯片的生产价格过高，让产品失去的很多优势。

而无法生产7nm及以下工艺芯片的原因主要门槛就是光刻机，目前世界领先的芯片生产厂家台积电，就拥有着几十台高端光刻机。已经将5nm工艺芯片量产化，生产良率可以达到80%以上。根据台积电方面消息，2nm工艺的芯片制程也已经获得了新的进展，预计在2023年开始投入生产。这些都是得益于荷兰ASML的高端光刻机。

什么是光刻机

光刻机，还可以将其称之为“掩模对准曝光机”，是用来生产大规模、超大规模集成电路的核心设备之一。通过光刻机可以在晶圆上刻画出一个个用来制作芯片的die，最后通过切割和封装就能得到我们想要的芯片了。根据西瓜视频创作人白呀白Talk的介绍一台光刻机必须由激光器、能量控制器、光束矫正器、测量台、曝光台、掩膜版等几个重要的部分组成。（可参考下图）

光刻机的原理

光刻机的工作原理和胶片照相机的原理很相似，都是通过曝光来实现的，在西瓜视频涨知识中了解到：在光刻的过程中，利用光刻机发射出的极紫外光线，通过设计有电路图的光罩后照射在有涂膜光刻胶的晶圆上，等光刻胶和光源发生反应后，就会将光刻胶的电路图印在了晶圆上面。等光刻完成后，下一个工艺就是刻蚀了。通过反复的光刻和刻蚀，可以在硅圆上叠加多层电路，这样得到的芯片性能也越强大。

国内光刻机的发展

中芯在我国芯片生产企业中属于领先的，但是也受制于光刻机设备和生产工艺等原因，目前制作的芯片集成度和台积电的5nm相比还相差太远，这里ASML的EUV高端光刻机起着决定性的作用。

EUV光刻机两件主要的关键元件

在光刻中，镜头起着决定性的作用，ASML光刻机用的是德国的蔡司镜头，据说ASML光刻机上面用的镜头都是有蔡司顶尖的技术工人纯手工打磨的，每年的产量极低，可想而知是多么的珍贵，这种镜头能更加精细和准确的将光刻需要的图纸缩小到需要的尺寸。

除了镜头之外，ASML的极紫外光也是我们无法突破的难点，根据【光速=频率×波长】的原理，我们反推得出【频率=光速/波长】，光速是固定的，当波长越小时，频率就会越高。而当频率越高时，振动幅度就会越小，那么紫外光传播的路线就越直。光的抖动越小，图像的像素点就会越小越密，分辨率就会越高，在晶圆上绘制的电路就会越精准。目前的光刻机光源有三种，为EUV、DUV、汞灯光源。目前中芯使用的就是DUV光源，台积电使用的是EUV光源，很明显EUV光源的波长是最短的，所以制作出来的芯片精度和良品率更高。

同样品质的晶圆，使用的光源和镜头不同，工艺节点相差很大。我国目前使用的DUV光源极限只能达到7nm，如果没有EUV极紫外光源的话，我国的光刻机只能被卡在了7nm。我们用公式可以算出，光刻机分辨率=k1*λ/NA，K1是常数，不同的光刻机K1值是不相同的，λ是光源的波长，NA是物镜的数值孔径。也就是说波长越短，NA越大，光刻机的分辨率就越高，投射的图像就越精细。

最初的浸入式光刻就是很简单的在晶圆光刻胶上加1mm厚的水，水可以把19.3nm的光波长折射成13.4nm，后来不断改进高NA镜片、多光照、FinFET、Pitch-split以及波段铃木的光刻胶等技术，一直用到现在的7nm/10nm，但这已经是19.3nm光刻机的极限了。而在现有技术下，NA的数值孔径也越来越大，目前使用的镜片NA值是0.33，光刻工艺才得以突破。

总结

高端芯片的生产依赖于光刻机，而高端光刻机的生产依赖于ASML。由于合约的限制，我们很难买到一台EUV光刻机，或许我们只有在EUV光源和镜头上不断的突破，才能生产出高端的EUV光刻机。

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