文 | 孙永杰
日前，工信部印发的 《首台 (套) 重大技术装备推广应用指导目录 (2024 年版)》（以下简称 「目录」） 中显示，中国已攻克氟化氩光刻机，其中该目录中，公开可见的与光刻机代际水平和性能等密切相关的光源 193 纳米，分辨率≤65nm，套刻≤8nm 指标引发了业内的关注。
几乎是与此同时，上海微电子披露了一项名为 「极紫外辐射发生装置及光刻设备」 的发明专利。两则消息凑在一起，某些媒体和所谓大 V 们据称撰文称，该设备可以用于生产 8 纳米及以下工艺的芯片制造，甚至 EUV 光刻机的推出也是指日可待。于是乎又一波中国通过自主创新，突破封锁的情绪开始蔓延。
事实究竟如何？
差距 15-20 年，ASML 领先太多
针对我们开篇所说的情绪蔓延，也有不乏理性的媒体和业内人士，从客观真实的角度分析了我们这个所谓的氟化氩光刻机可能具备的真实代际水平和性能 （注：我们之所以使用 「可能」，是因为目录中披露的信息相当不完整，例如关键的 NA 数值孔径、产能等），这里我们不再赘述，有兴趣的读者可以自行搜索 （如果有幸还能找到的话，不过我们强烈推荐微信公众号 「梓豪谈芯」 中相关的原创文章）。
我们这里只是简单说下人家得出的结论。此次国产套刻指标≤8nm 的氟化氩光刻机，实际制程约为 55nm，技术水平仅相当于 ASML 于 2015 年二季度出货的 TWINSCAN XT 1460K，甚至部分关键指标不如 ASML 2006 年推出的干式 DUV 光刻机 XT 1450，所以总体差距在 15—20 年。
对标有失偏颇，曝出尼康 NSR-S636E 狠角色
曾几何时，我们在光刻机领域，始终将 ASML 作为主要的追赶对象，包括此次目录中引发争议的套刻指标≤8nm 的氟化氩光刻机，业内也都是将其与 ASML 类似的机型作为对比 （目的是为了推断出咱们这款光刻机的实际水平），例如我们之前提及的 ASML 于 2015 年二季度出货的 TWINSCAN XT 1460K，也有的将其与 ASML 的 TWINSCAN NXT 1980Fi 对比，例如知名的 《南华早报》。
从客观的角度看，我们认为 《南华早报》 的这个对比有失偏颇，毕竟 TWINSCAN NXT 1980Fi 采用的是浸没式，而业内可以确认的是，我们的套刻≤8nm 氟化氩光刻机采用的依然是干式。
不要小看这文字上的差异，其实相较于传统的干法光刻，浸润式光刻利用液体浸润光刻胶层，能够在光刻过程中更好地处理表面不平整和凹凸不平的结构。这种工艺能够提高分辨率和制程的一致性。
由此看，TWINSCAN NXT 1980Fi 与我们的套刻≤8nm 氟化氩光刻机在制造方法上 （根据光源分类） 存在着质的差异，放在一起比较有失公允，毕竟从光刻机制造的演进路径，浸润式光刻全面领先于干式光刻理所当然。
不过话又说回来，实际接近 TWINSCAN XT 1460K 的水平 （采用的是干式），但 《南华早报》 将套刻≤8nm 氟化氩光刻机与 TWINSCAN NXT 1980Fi 放在一起，也许是想让人们误认为是同一水平，只是个别指标的差异吧。
为了便于理解，此处我们简单介绍下光刻机以光源划分的光刻机制造的演进路径。
根据所用光源分类，光刻机经历了 5 代产品发展。
- 第一代为 g 线型，属于可见光源，最初为接触接近式光刻机，使用光源为 436nm 的 g-line，对应 800-250nm 工艺；
- 第二代为 i 线型，属于紫外光源 （UV），最初为接触接近式光刻机，使用光源为 365nm 的 i-line，对应 800-250nm 工艺；
- 第三代为 KrF 型，属于深紫外光源 （DUV），初代为扫描投影式光刻机，采用 248n 的 KrF 光源，对应 180-130nm 工艺；
- 第四代为 ArF 型，属于深紫外光源 （DUV），采用 193nm 的 ArF 光源，分为步进扫描投影式光刻机 （干式） 和浸没式步进扫描投影式光刻机 （湿式），分别对应 130-65nm 和 45-7nm 工艺 （38nm 以下开始使用多重曝光工艺）；
- 第五代为 EUV 型 （极紫外），为步进扫描投影式光刻机，采用 13.5nm 的 EUV 光源，对应 7-3nm 工艺。
需要说明的是，为了进一步提升分辨率，未来的光刻技术将采用高数值孔径 （High-NA）EUV 光刻机。这种技术通过提高光学系统的数值孔径来实现更高的分辨率，从而满足更小技术节点的需求。而在今年 1 月，ASML 首台 High-NA EUV 光刻机的主要组件抵达英特尔，随后在 3 月初，英特尔分享了一段视频，展示了在英特尔位于美国俄勒冈州的 D1X 工厂内，ASML 工程团队安装调试的部分画面。
回到咱们的套刻≤8nm 氟化氩光刻机，还是 《南华早报》 的那张对比图，我们意外发现了尼康浸润式 ArF 光刻机 NSR-S636E 的身影。而实话实说，要不是 《南华早报》 的那张对比图，我们真的是不会想到尼康的，尽管在当下的光刻机市场，ASML、尼康和佳能是高市场的三甲 （好像都没有第四） 几乎垄断了该市场的 100%。事实是，在目前的浸没式光刻机市场，目前全球仅有 ASML 和尼康两家公司可以生产。而 NSR-S636E 是去年年底尼康发布的。
于无声处听惊雷，日本浸润式 DUV 光刻机赶超 ASML
提及尼康的 NSR-S636E，从发布的关键技术指标看，这款曝光机由于采用增强型 iAS 设计，可用于高精度测量、圆翘曲和畸变校正，重叠精度 (MMO) 更高，不超过 2.1 纳米，分辨率小于 38 纳米，镜头孔径 1.35，对比当前型号，它的整体生产效率可提高 10-15％，创下尼康光刻设备的新高，产能 （wph） 高达 280 片/小时以上 （所有尼康半导体光刻系统中生产率最高），停机时间更短，价格比竞品便宜 20-30％左右。
那么问题来了，尼康的 NSR-S636E 处在什么水平呢？
从 《南华早报》 图中其与 TWINSCAN NXT 1980Fi 的技术指标对比，可以说二者伯仲难分。这里我们需要补充说明的是，ASML 的 1980Fi 是其 1980i 系列中的一个最新型号，该系列还包含 1980Di 等多个型号。
值得一提的是，1980Fi 和核心技术指标与更先进的 2000i 型号一致，但 1980Fi 的产能 （wph） 高达 330 片/小时以上，甚至超过 2000i 的水平。那么以此来衡量的话，除了 EUV，在浸润式 DUV 光刻机市场，尼康 NSR-S636E 已经接近，甚至是该市场最好的光刻机 （超越 ASML）。
对此，有业内称，NSR-S636E 可以直接光刻加工量产型 5nm 制程芯片，这个说法尽管有些夸张，但足见其在浸润式 DUV 光刻机市场的潜在实力。
更为可贵的是，NSR-S636E 是我们的企业和媒体经常挂在嘴边上的完全国产。例如其光源使用的是日本 gigaphoton 公司 （注：它是日本最大工程机械企业小松旗下的半导体企业，在光刻设备的 DUV 光源领域，Gigaphoton 与 ASML 旗下的 Cymer 平分市场，即在光源这个光电子领域最上游的环节中，Gigaphoton 和 Cymer 是仅存的两家有能力开发次世代极紫外光刻机用 LPP 型激光等离子体光源的制造商） 的准分子 ArF 光源、日本 JTEM 机构的超高表面精度反射式 mirror、尼康自己的单工件台等。这点与 ASML 光刻机主要依赖全球化的进口零件形成了鲜明对比。
当然，我们这里并非说 NSR-S636E 就是所有零部件 100% 国产，至少在我们前述的核心技术和部件都是国产，例如在重要的光源方面，ASML 一直使用的是德国的蔡司，而 NSR-S636E 使用的则是日本 gigaphoton 公司的。
其实通过 NSR-S636E，我们看到的不仅是尼康，而是在光刻机整个产业链上，日本所具备的不容小觑的真正的自主创新能力。
而除了技术外，最让我们欣赏的还有尼康的低调。据日经新闻此前报道，这是尼康时隔二十多年再次投放光刻机新品，且已经达到，甚至超越 ASML 在浸润式 DUV 光刻机市场的水平，但我们却鲜见日本国内有像近日我们的套刻≤8nm 氟化氩光刻机被列入目录时，某些媒体及所谓大 V 们的高涨情绪和近乎技术盲般、无脑式的吹捧。
俗话说得好：低调做人，高调做事。对于一个企业和产业尤其如此，特别是在非市场因素对于我们极为不利，且越来越苛刻的当下，惟有低调才可以让我们赢得自主创新和国产化的时间。
写在最后：
综上，我们认为，此次国产套刻 8nm 光刻机引争议背后，除了再次暴露出我们的差距外，也应让我们重新审视在光刻机领域的对手和学习的对象到底是谁？也许我们过去太过于关注 ASML，而忽略了日本，尤其是它们在光刻机领域那种低调、务实、深耕国产化的创新和不懈的企业精神。
从这个意义上看，日本才是我们最现实的对手，毕竟我们光刻机的水平还处在低端的干式阶段，下一步则是浸润式，而日本尼康则践行了国产化在浸润式超越 ASML 的可能，其中个把的技术、经验等无疑更值得我们借鉴。
