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中国新一代光刻机模型亮相!国产化率超90%,光刻机格局就此改写

大家好,我是小洲!

第九届进博会上海中国馆,国产光刻机模型一亮相就引爆全场,透明剖视结构把内部光路完整展示出来,核心零部件国产化率突破90%,成熟制程光刻装备性能对标国际一线。

很多人第一反应:国产光刻是不是直接对标ASML?但真相远没有这么简单。

剖视模型亮相进博会

11月5日至10日,第九届中国国际进口博览会在国家会展中心(上海)举办,上海微电子装备集团(SMEE)将新一代前道干式扫描投影光刻机SSC800、SSB800的模型,放置在中国馆进行公开展示。

这次展出不是放一台完整封闭的机器,而是采用透明剖视设计,简单来讲,设备外壳做了可视化处理,参观者不用拆解机器,就能直接看懂光线从照明系统出发,一路经过物镜,投射到晶圆工件台的完整光路链路,整机内部机电组件排布一目了然。

这种展示方式不只是为了视觉效果,更是对外直观证明整套设备的架构设计完全由国内团队自主完成。

这套展品对应的是一套国产标准化前道光刻装备平台架构,同时兼容I-line、KrF两条成熟制程主流技术路线。

整机里最核心的几大组件,高精度物镜与照明系统、高速双工件台与掩模台、一体化自动物料传输系统、高精度对准调平传感系统,全部完成全链条自主可控。

个人看来,这次展出的剖视模型,最大价值不在于展品本身,而是向全球半导体行业释放信号:我们已经掌握整套前道光刻装备完整设计框架,不再需要依托国外底层硬件方案做二次改造。

成熟制程赛道实现性能对标

展台展出的是模型,对应的实体机型SSC800系列KrF机型、SSB800系列I-line机型已经进入市场销售。

两款机型全部基于自研双工件台平台,搭载国产自主大NA物镜,两条路线面向不同芯片制造场景。

SSB800是I-line机型,采用365纳米紫外光源,覆盖280nm及以上制程,它的应用主战场集中在功率半导体、模拟集成电路以及MEMS微机电芯片。

这类芯片我们日常接触非常多,新能源车功率器件、传感器、电源管理芯片,都离不开这类成熟制程设备。

SSC800为KrF机型,使用248纳米准分子激光光源,覆盖110nm及以上制程,面向存储芯片、微处理器、MicroLED等产品制造。

官方披露信息显示,当前国产前道干式光刻机成像性能已经和国际同类领先产品处于同一水平,套刻精度、生产效率持续追赶国际标杆,SSC800综合性能已经跻身行业第一梯队。

很多人容易混淆,KrF、I-line干式光刻机,并不是网上热议的EUV光刻机,EUV是用于7nm、3nm这类先进制程的设备,而本次亮相的两款机型,聚焦成熟制程芯片产线。

读到这里,很多人心里会冒出疑问:既然不是EUV,那这次突破的分量还值得我们重视吗?

我们要明白,全球半导体产业并不是只靠先进制程芯片运转,成熟制程芯片,占据全球芯片市场很大体量,汽车电子、工业控制、家电芯片、传感器全部高度依赖成熟制程产线。

过去很长一段时间,国内成熟制程产线使用的干式光刻机,大量依靠海外采购,一旦海外厂商限制设备维保、备件供应,国内相关芯片工厂就会承压。

在我看来,成熟制程光刻装备的自主化,是半导体产业安全的根基,先进制程代表产业未来天花板,成熟制程决定国内芯片产业链当下能不能稳定造血,把成熟制程光刻机牢牢握在手里,相当于守住半导体产业的基本盘。

需要指出的是,本次展出的装备平台,关键零部件国产化率突破90%,并且设备已经完成定型,进入规模化量产阶段。

核心零部件国产化率突破90%

在半导体装备领域,零部件自主的意义,不止降低采购成本,设备后续维修、备件更换、技术迭代升级,全部可以依托国内产业链完成。

以往海外光刻机设备,一旦需要更换核心零部件,等待周期动辄数月,海外原厂维保报价高昂,国产设备大规模量产后,备件交付周期、维护响应速度都会得到明显改善。

上海微电子本身是国内唯一拥有前道干式光刻机稳定量产交付能力的企业。

多款同系列设备已经落地国内头部逻辑芯片、存储芯片工厂,在产线上长期稳定运行,累计支持晶圆流片数量超过千万片,大量长时间的产线验证,是实验室样机无法比拟的。

一台光刻机好不好,纸面参数只是参考,连续经年累月在工厂24小时不间断稳定生产,才是真正的考验。

个人角度来看,90%国产化率这个数字,是多年持续投入之后的质变。

过去国产设备很多只是做到整机组装,核心光学件、运动台依赖进口;现在这套平台实现核心子系统全链条自主可控。

这代表国内精密光学、超精密运动控制、传感器产业链同步完成配套突破,是整个上游供应链群体的胜利,不只是单一设备厂商的成果。

值得注意的是,第九届进博会,ASML没有搭建展台,官方给出的理由是企业内部全球会议时间冲突。

ASML缺席进博会,怎么理解行业格局变化?

往年ASML都会借助进博会这个平台,面向国内芯片厂推介旗下光刻解决方案,不少网友把这件事和国产光刻机亮相放在一起解读,认为ASML感受到国产竞争压力主动回避。

客观来说,这个说法有些夸大,ASML的核心收入支柱是EUV光刻机,同时也拥有KrF干式光刻机产品线。

在成熟制程干式光刻赛道,全球市场本来就有多家长期竞争,上海微电子的产品,面向成熟制程市场,和ASML干式光刻产品会形成市场竞争,但并不是直接对标ASML的EUV设备。

但不可否认,国产干式光刻机性能追上国际标杆、实现大规模量产这件事,确实改变全球成熟制程光刻装备的市场格局。

过去很长一段时间,成熟制程前道光刻设备市场,由海外几家厂商牢牢把持,国内芯片厂采购设备的选择空间有限,议价能力偏弱。

随着SSC800、SSB800批量交付,国内晶圆厂在采购干式光刻机的时候,拥有了国产备选方案。

市场有竞争,就会倒逼海外设备商调整报价、维保服务条款,这是产业链自主带来的直接红利。

有一个关键点要理清:成熟制程光刻机突破,不等于短期就能攻克EUV。

EUV涉及极紫外光源、超高精度反射光学系统、真空系统等一系列更复杂的技术难题,两者技术难度不在一个层级。

我们不能因为这次干式光刻机取得进展,就简单判定国产光刻很快追上EUV;同样也不能因为还没造出EUV,就轻视本次KrF、I-line装备国产化的价值。

当然,我们在为这次突破欣喜的同时,也要客观看待现存挑战。

国产光刻仍有漫长爬坡路

虽然关键零部件国产化率突破90%,整机性能对标国际一线,但是干式光刻机全球市场长期形成稳定客户生态。

海外老牌设备商经营数十年,在全球各地拥有庞大客户基础、成熟售后网络,国产设备想要持续扩大海外市场份额,还需要长期的客户验证。

同时光刻机只是芯片制造众多设备其中一环,刻蚀机、沉积设备、清洗设备、检测设备,整套前道设备,都需要持续推进国产化。

单一设备突破不足以代表整条产业链完全安全,半导体制造是成套系统工程,任何一个环节短板,都会限制整体产能释放。

另外国际产业环境依旧复杂,海外对于半导体设备、材料的管制政策持续动态变化。即便成熟制程设备,未来国际市场竞争、技术限制的博弈不会消失。

国产装备想要持续站稳脚跟,不能停留在现有水平,还需要持续迭代优化,持续提升设备长期运行稳定性、提升设备使用寿命,降低维护成本。

个人看来,国产光刻现在已经跨过从“能不能造出来”到“能不能稳定量产交付”的关口,接下来的硬仗,是持续扩大市场占有率,在全球市场和老牌设备商同台竞争。

这是一场持久战,不是一次展会展品亮相就能宣告胜利。