来源：芯榜
美日荷“神秘协议”限制对华芯片设备出口，荷兰已实际禁止向中国出售ASML生产的极EUV光刻机，EUV光刻机真的有这么难制造吗？有没有可以替代的产品呢？ASML是全球最大的半导体设备供应商之一，每年都能从世界各国攫取大量的财富，原因无它，市场的需求大和技术领先决定其行业龙头地位。据了解，ASML的订单甚至能排到一两年后，但很多晶圆厂还是趋之若鹜。能供应高端光刻机的厂商实在太少，就算要等很久，甚至还得先交定金，也只能无奈接受。尽管美国想要实行科技垄断，将光刻机的售卖当成推行其全球的霸权筹码，但作为商业公司的ASML还是更趋向于追求利益，不断尝试追求自由出货，以此换取更多的资金。去年美国还在游说ASML，想要让其控制好DUV光刻机的售卖，以便美国更好地玩弄政治把戏，但ASML最终还是拒绝美国的提议。近日来闹得沸沸扬扬的美日荷三国芯片协议也无法让ASML妥协，还对外表示不影响当前的正常供应，今年的营收也不会有变化。当下全球一年大概可以销售约500台光刻机，ASML一家就能销售300多台，占据全球60%以上的市场份额。为什么ASML可以独领风骚，原因是EUV光刻机。EUV的特点就是精度高，是全球最先进的光刻机。值得注意的是，ASML和台积电深度绑定，台积电持股ASML，在台积电崛起之路上ASML起到举足轻重的作用。简单的说ASML和台积电是利益同盟关系，一荣俱荣。就在去年年底，台积电董事长刘德音表示要在台湾新竹新建的2纳米的晶圆，这一个最先进的晶元厂未来能够做2纳米精度的芯片。要用到的光刻机就是ASML全新一代High-NA EUV光刻机。该光刻机最大的特点就是把透镜孔径值由0.33做到了0.55，所以就正好来适配台积电在新竹的晶圆厂。光刻机没有其他的弯道超车的技术方向，或者有没有途径“换道超车”打败阿斯麦尔？当下世界各国在电子束光刻、无掩膜式光刻、纳米压印这三项技术领域发力，希望可以通过“换道超车”的方式打破ASML的EUV光刻机全球的市场垄断地位。电子束光刻——用电子束在硅片上进行雕刻，优点是精度高。去年9月美国公司Zyvex Labs表示，他们推出了亚纳米分辨率的光刻系统Zyvex Litho 1，分辨率可以达到0.768nm，大约是两个硅原子的宽度，并且制造出了0.768nm的成品芯片。这就突破了EUV光刻机的极限了，采用的是EBL电子束光刻方式。不过目前这种技术的缺点是产量很低，无法大规模制造芯片。EUV光刻机的效率就相当于印刷厂的排版印刷，电子束技术相当于手写，效率高下立判。电子束光刻不适用于商业化，没办法跟EUV形成市场竞争。除非是能够在效率上提升，达到相同的良率有好的商业化应用技术路线，才有可能来追赶甚至颠覆EUV的路线。俄罗斯，之前则公布了另外一种技术，那就是基于X射线的无掩膜式光刻。这种技术与EUV光刻机，有两种不同之处。一是采用X射线，波长介于0.01nm至10nm之间，比13.5nm的极紫外线波长更小，从而精度更高。二是无掩膜，直接操纵X射线进行光刻，不需要提前制作掩膜。不过俄罗斯目前并没有制造出成品芯片，也没有突破EUV光刻机的极限，还只是一个理论方向。纳米压印——把集成电路的线路图设计出来刻在纳米板上，压印在硅片上。优点是效率高，能耗比较低。众所周知，一台EUV光刻机一年耗电量可达到1000万千瓦时。更重要的是，EUV光源能量转换率为0.02%，另外的99.98%电能会变成热量散发出去，需要大量的设备来降温散热。台积电的数据显示，2021年能源消耗量为191.9亿度，约占台湾的7.2%。而深圳有1800万深住人口，2021年居民用电量也仅为165.5亿度左右，这就是说台积电的耗电量，可以让深圳的居民用一年。去年十月份佳能公司宣布将在宇都宫地区新建工厂，扩大其半导体光刻设备产能。该工厂除了生产其现有的光刻机系列产品，还将生产纳米压印光刻设备。日本研究者也已经演示了10纳米分辨率的纳米压印技术，据估计如使用纳米压印制造先进制程芯片，成本将比现有EUV光刻机降低40%，能耗减少90%，有望成为EUV光刻的替代工艺。佳能布局纳米压印技术若是成功生产出光科技，或将打破ASML的垄断地位，拆解ASML和台积电的联盟关系，给其他厂商更多发展机会，市场竞争或更加多元化和良性。中国厂商们也在努力搞研发，希望能够成为突破EUV技术极限中的一员，毕竟中国已经被光刻机卡住太久的脖子了，急需突破。
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