，将数值孔径（NA）光学性能从 0.33 提高到 0.55，并计划2024年量产10台设备，英特尔已采购其中6台，预计每台售价超过3亿美元。

  回顾光刻机市场，从早年美国GCA和Perkin Elmer把持，到如今美国光刻机企业退出历史舞台，仅剩荷兰ASML和日本的Nikon、Canon。并且光刻机市场占有率集中度很高，ASML占据全球8成以上的市场，是绝对的龙头地位。全球光刻机市场的主要竞争公司：ASML、尼康和佳能，这三家的占比情况上，ASML占据82%，佳能占据10%，尼康占据8%。

  历经千帆，从彼时的“一无所有”到17年后成为无可争议的行业领导者，ASML的故事充满了传奇色彩。

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  1961年, 美国GCA推出第一台接触式光刻机。后经20余年发展，1984年，日本尼康和美国GCA各占据光刻机市场30%份额。彼时，荷兰的ASML才刚刚成立。2000年，ASML推出双工件台光刻机，2003年ASML推出浸没式光刻机，至此ASML一举超越其他厂商，后来者居上。2013年，ASML推出第一台EUV量产产品，逐步加强行业垄断地位。

  在揭秘光刻技术：一束光的旅程究竟有多复杂？一文中我们提到，实现先进制程，研发更短的波长是最直接的手段。但谁也没想到，光刻光源被卡在193nm波长长达20余年。

  90年代末，科学家和产业界提出了各种超越193nm的方案，这中间还包括157nm F2激光，电子束投射(EPL)，离子投射(IPL)、EUV(13.5nm)和X光。但这些努力，几乎全部失败了。

  它们败给了一个工程上最简单的处理方法，让镜头和硅片之间的空间浸泡于液体之中，由于液体的折射率大于1，使得激光的实际波长会大幅度缩小。目前主流采用的纯净水的折射率为1.44，所以193 nm实际等效的波长为193 nm/1.44=134 nm，以此来实现更高的分辨率。

  2002年台积电的林本坚博士在一次研讨会上提出了浸入式193nm的方案，随后ASML在一年的时间内就开发出样机，充分证明了该方案的工程友好性。至此ASML一举超越其他厂商，后来者居上。而同为光刻巨头的日本尼康、日本佳能主推的157nm光源干式光刻机被市场逐渐抛弃，两家公司由盛转衰。

  由于157 nm波长的光线不能穿透纯净水，无法和浸入技术结合。因此，准分子激光光源只发展到了ArF。通过浸没式光刻和双重光刻等工艺，第四代 ArF 光刻机最高能轻松实现 22nm 制程的芯片生产，但是在摩尔定律的推动下，半导体产业对于芯片制程的需求已发展到 14nm、 10nm、甚至7nm， ArF光刻机已不足以满足这一需求。

  1997年，英特尔看到挑战193nm的巨大难度，决心集合人类精英一起“愚公移山”，以公司形式发起了EUV LLC这样的一个合作组织，荷兰ASML做了一堆对美国贡献的许诺后被允许加入。

  获取EUV光源目前主要是采用的办法是将二氧化碳激光照射在锡等靶材上，激发出13.5 nm的光子，作为光刻机光源。

  EUV算是软X光，穿透物体时散射吸收都非常厉害，这使得光刻机需要非常非常强的光源，这个难度是巨大的。连空气都能吸收EUV，所以机器内部还得做成真空的。传统光刻用的很多透镜因为会吸收X光要换成反射镜。

  由于光刻精度是几纳米，EUV对光的集中度要求极高，相当于拿个手电照到月球光斑不超过一枚硬币。反射要求的镜子要求长30cm起伏不到0.3nm，这相当于是北京到上海做根铁轨起伏不超过1毫米。

  好在ASML从来就没犹豫过。2006年它推出原型，2007年建造了10000平米的超级无尘室，等着接待2010年诞生的第一台研发用样机：NXE3100。

  2013年，ASML推出第一台EUV量产产品，逐步加强行业垄断地位。2015年，可量产的样机发布。虽然售价高达1.2亿美元一台，但还是收到雪片一样的订单。排队等交货，都要等好几年。2017、2019、2021年ASML分别开始量产出货NXE:3400B、NXE:3400C和NXE:3400D，分辨率、套刻精度、生产效率不断提升。

  当前，全球仅ASML能生产高端EUV，浸没式DUV也仅ASML与Nikon出货，2022年ASML出货占95%，在ArF和KrF光刻机的份额也高达88%/72%。仅低端i线光刻机上，Canon出货占比较高。

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  ASML的成功不仅体现在光刻机的研发上，还体现在其产品布局与产业链的整合上。依靠其在光刻机市场上的优势，ASML通过收购/入股，深度绑定上游供应商。

  ASML于2001年收购了美国光刻机制造商SVG；2007年全资收购了睿初科技（Brion Technologies），获得了计算光刻软件；2012年收购了美国EUV光源制造商Cymer；2016年收购中国台湾HMI（汉微科），吸收其先进的电子束晶圆检验测试能力；2017年收购蔡司Zeiss 24.9%的股份；2019年收购荷兰电子束光刻厂家Mapper做技术储备；2020年收购Berl iner Glas，主要提供晶圆台和夹具、掩膜卡盘和镜块。

  先进的计算光刻软件、高精度的检测技术与光刻机的结合，又把ASML的产品推到了一个新的高度，即一体化光刻技术（holistic lithography）。

  在极紫外研发的后期，ASML引入了大客户的投资，Intel、TSMC、Samsung共出资数十亿欧元参与极紫外光刻机的研制。2012年英特尔+台积电+三星共投资61.3亿美元取得ASML 23%的股权，加速EUV开发，并获得优先供货权。

  这一商业模式不仅确保了巨额的研发资金，而且为市场销售做好了铺垫，迫使其竞争对手放弃了极紫外项目。

  ASML自身则专注于光刻机系统的集成和下一代产品的设计。2022年，ASML研发投入33亿欧元，2025年目标超过40亿美元。但ASML不是“孤岛式”研发，而是与产业链合作，以分担风险和收益。

  在信息化快速地发展的当下，芯片已然成为社会焦点，也让我们正真看到我国半导体设备，尤其是在光刻机领域的差距。人们可能很难想象，中国不仅曾经独立研发出光刻机，还把与美国的差距缩短到只有7年，而且还是在国外对我们封锁禁运的情况下完成的。

  在晶上世界光刻机系列第三期，小编将带大家一起回顾国产光刻机的风雨历程，期待您的关注！