光刻機(jī)是芯片制造過程中最核心的設(shè)備之一,被譽(yù)為現(xiàn)代工業(yè)皇冠上的明珠。全球只有少數(shù)幾家企業(yè)具備光刻機(jī)的研發(fā)與生產(chǎn)能力,它們?cè)谑袌?chǎng)上形成了相對(duì)壟斷的格局。
1. 全球主要光刻機(jī)生產(chǎn)廠商
目前,全球光刻機(jī)市場(chǎng)主要由三大廠商主導(dǎo):荷蘭ASML、日本尼康(Nikon)和佳能(Canon)。
(1)ASML(阿斯麥)——全球光刻機(jī)霸主
國(guó)家: 荷蘭
市場(chǎng)份額: 約90%(高端市場(chǎng)幾乎100%)
產(chǎn)品系列:
EUV光刻機(jī)(極紫外,Extreme Ultraviolet):適用于7nm、5nm、3nm及以下先進(jìn)工藝。
DUV光刻機(jī)(深紫外,Deep Ultraviolet):包括ArFi(浸沒式)、ArF(干式)、KrF等,適用于28nm及以上制程。
ASML是全球唯一能夠生產(chǎn)EUV光刻機(jī)的公司,其EUV設(shè)備是臺(tái)積電、三星、英特爾等芯片巨頭實(shí)現(xiàn)先進(jìn)制程的必備工具。由于EUV光刻機(jī)的高技術(shù)壁壘,ASML在該領(lǐng)域幾乎處于壟斷地位。近年來,該公司正在研發(fā)新一代High-NA EUV光刻機(jī),用于2nm及以下工藝。
(2)尼康(Nikon)——日本光刻機(jī)巨頭
國(guó)家: 日本
市場(chǎng)份額: 約7%
產(chǎn)品系列:
DUV光刻機(jī)(ArFi、ArF、KrF):適用于28nm及以上工藝節(jié)點(diǎn)。
FPD光刻機(jī)(平板顯示):主要用于LCD、OLED等顯示面板生產(chǎn)。
尼康曾在光刻機(jī)市場(chǎng)占據(jù)重要地位,20世紀(jì)90年代曾是全球最大的光刻機(jī)供應(yīng)商之一。然而,隨著ASML在EUV領(lǐng)域的崛起,尼康的市場(chǎng)份額逐漸下降,目前主要專注于DUV光刻機(jī)和FPD光刻機(jī)領(lǐng)域。近年來,尼康試圖在EUV光刻機(jī)市場(chǎng)重新發(fā)力,但尚未取得突破性進(jìn)展。
(3)佳能(Canon)——成熟工藝市場(chǎng)的主力
國(guó)家: 日本
市場(chǎng)份額: 約3%
產(chǎn)品系列:
KrF光刻機(jī)(適用于90nm及以上)
i-line光刻機(jī)(適用于成熟制程,如MEMS、功率半導(dǎo)體等)
納米壓印光刻機(jī)(NIL)
佳能的光刻機(jī)主要面向成熟工藝市場(chǎng),如汽車芯片、功率器件、模擬芯片等領(lǐng)域。由于佳能缺乏EUV技術(shù),其市場(chǎng)份額主要集中在中低端市場(chǎng)。然而,該公司正在推進(jìn)納米壓印光刻機(jī)(NIL),希望在下一代芯片制造技術(shù)中占據(jù)一席之地。
2. 光刻機(jī)生產(chǎn)的挑戰(zhàn)
(1)技術(shù)門檻高
光刻機(jī)是全球最復(fù)雜的制造設(shè)備之一,一臺(tái)EUV光刻機(jī)包含超過10萬個(gè)精密零部件,需要全球最先進(jìn)的精密光學(xué)、機(jī)械、電子和軟件技術(shù)。目前,只有ASML能夠生產(chǎn)EUV光刻機(jī),而DUV光刻機(jī)的制造也只有少數(shù)幾家企業(yè)能掌握。
(2)供應(yīng)鏈依賴
光刻機(jī)的核心零部件供應(yīng)鏈高度依賴特定企業(yè):
光源:EUV光源由美國(guó)Cymer(ASML子公司)供應(yīng)。
光學(xué)系統(tǒng):DUV光學(xué)系統(tǒng)由日本尼康和德國(guó)蔡司提供,EUV光學(xué)系統(tǒng)完全由蔡司供應(yīng)。
精密運(yùn)動(dòng)控制:荷蘭ASML、德國(guó)蔡司、日本尼康等公司掌握核心技術(shù)。
這些供應(yīng)鏈的復(fù)雜性使得新進(jìn)入者難以快速突破市場(chǎng)。
3. 光刻機(jī)生產(chǎn)廠的未來趨勢(shì)
(1)EUV光刻機(jī)的持續(xù)升級(jí)
ASML正在開發(fā)High-NA EUV光刻機(jī),該設(shè)備的數(shù)值孔徑(NA)從0.33提升至0.55,分辨率提高至2nm以下,將用于未來的1.4nm及更先進(jìn)制程。預(yù)計(jì)第一批High-NA EUV設(shè)備將在2025年前后交付。
(2)成熟制程市場(chǎng)的穩(wěn)定增長(zhǎng)
盡管EUV光刻機(jī)吸引了大量關(guān)注,但28nm及以上的成熟工藝仍然是市場(chǎng)的主流。尼康、佳能和上海微電子等廠商將在這一市場(chǎng)持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)。
4. 總結(jié)
光刻機(jī)的生產(chǎn)高度集中,全球市場(chǎng)主要由荷蘭ASML、日本尼康和佳能主導(dǎo)。ASML在高端市場(chǎng)占據(jù)絕對(duì)領(lǐng)先地位,而尼康和佳能主要供應(yīng)成熟工藝光刻機(jī)。
光刻機(jī)生產(chǎn)廠的未來趨勢(shì)包括EUV光刻機(jī)的持續(xù)升級(jí)、成熟工藝市場(chǎng)的穩(wěn)定增長(zhǎng)以及國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)的崛起。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步,光刻機(jī)行業(yè)仍將保持高速發(fā)展,成為全球科技競(jìng)爭(zhēng)的重要領(lǐng)域之一。