芯片之争，已经进入白热化，政策层面和市场层面的重大消息接连不断。
9月，3000亿国家大基金三期的消息不胫而走，三期大基金将由之前的投资芯片全产业链转为投资重点领域，光刻机就是其中的重中之重。
这两天，国内光刻机巨头上海微电子上市辅导引起广泛关注。作为国内唯一掌握光刻机整机制造技术的厂商，其上市意义重大，光刻机的国产替代将会在政策和资金的双重催化下加速到来。
光刻机是半导体工业皇冠上的明珠，光刻工艺定义了半导体器件的尺寸，是芯片生产流程中最复杂、最关键的步骤。
光刻机是光刻工艺的核心设备，也是所有半导体制造设备中技术含量最高的设备，集合了数学、光学、流体力学、高分子物理与化学、表面物理与化学、精密仪器、机械、自动化、软件、图像识别领域等多项顶尖技术。光刻的工艺水平直接决定芯片的制程和性能水平。
那么，我国的光刻机发展到何种程度，遇到哪些问题？
这里先纠正很多人的一个误区，光刻机分为前道光刻机和后道光刻机，前者是将芯片电路图，光刻到硅晶圆上的光刻机，根据精密程度又分为EUV光刻机、DUV光刻机，UV（i-line）光刻机，也是大家常说的光刻机。
后者主要是指芯片封装环节所用到的光刻机，有些时候说的光刻机突破，指的是后者，很多人误以为是前道光刻机，其实不然。
国内的光刻机方面，上海微电子是全村的希望，整机制造独此一家，公司的后道光刻机在全球都很能打，但前道光刻机面临的问题比较多。
上海微电子的先进封装光刻机在全球市场的市占率为37%，在中国大陆市场的占有率高达85%。相比前道光刻机用于芯片的制造，曝光工艺极其复杂，后道光刻机主要用于封装测试，实现高性能的先进封装，技术难度相对较小。
前道光刻机主要面临两个问题：
首先是制程比较落后。
上海微电子目前能够量产的最先进制程光刻机是90nm，而国际光刻机巨头ASML已经推出EUV光刻机，可以用于生产3纳米甚至2纳米的芯片。所以很多要求先进制程的手机芯片和AI芯片代工厂商只能从ASML进口光刻机，现在一断供，确实比较被动。
不过好消息是，2023年1月份，上海微电子28纳米的光刻机据说已经通过了科技部的验证，2月份已经发往客户，但具体用于多少纳米芯片的生产，目前暂时暂不清楚。
如果上海微电子28nm光刻机研制成功，再加上先进的封装技术，我国就可以实现14nm芯片的量产，再结合华为公布的芯片堆叠技术和mate60搭载的麒麟9000s，生产7nm的概率也相当大。其次是产能受限。光刻机所用的零部件非常多，而且有很多核心零部件都需要从外部进口，如果外部限制了，即使技术突破了产能也起不来。
上海微电子生产的90纳米光刻机一台9000多万，但一年的产能只有六七台，一年的产值只有6个亿左右。产能受限就意味着收入受限，研发资金受限，进而对技术进步造成严重制约。
不过，这种情况随着ASML光刻机的出口限制而改变，买不到国外先进光刻机的情况下，大家把注意力开始放在国产光刻机上，资金和政策的扶持力度加大，市场缺口也比较大，国产替代的给国产光刻机带来了希望。
光刻机的市场规模如何？
半导体专用设备市场与半导体产业景气状况紧密相关，2021年起，下游市场需求带动全球晶圆产商持续扩建，半导体设备受益于晶圆商不断拔高的资本支出，据SEM数据，2021/22年全球半导体设备市场规模分别为1026/1074亿美元，连续两年创历史新高。
根据预测，由于宏观经济形势的挑战和半导体需求的疲软，2023年半导体制造设备全球销售额将从2022年创纪录的1074亿美元减少18.6%，至874亿美元；2024年将复苏至1000亿美元。
2022年，光刻设备在半导体设备销售额中占比21.3%，按照1074亿的市场规模计算，2022年的光刻机市场规模超过200亿美元。
随着全球半导体产业链不断向中国大陆转移，国内技术进步及扶持政策持续推动中国集成电路产业持续快速发展。
数据显示，2022年中国大陆半导体设备销售额282.7亿美元，市场规模在2017-2022年的年复合增长率为28%，增速明显高于全球，并且市场规模全球占比稳步提升。
那么，光刻机的产业链如何？
光刻机整体产业链非常的复杂，上游是光刻机核心系统和零部件，中游光刻机系统集成和生产，下游晶圆代工厂的芯片制造。今天我们主要来看上游的核心零部件，因为想要攻克光刻机，那核心零部件就是必须要跨过去的坎，只有这样才有光刻机整体突破的可能。
光刻机有三大核心、高壁垒的系统：光源、光学和工件台。
光源系统的稳定性和精度直接影响到芯片的质量和性能。在光刻机中，激光雷射是光源系统的核心部分，它通过发射极紫外(EUV)激光来实现精确的光束聚焦和图形化。
而发射这种极紫外激光需要高功率激光器，全球能生产光刻用高重频准分子激光器的公司仅有美国Cymer、日本Gigaphoton，Cymer2013年被ASML收购，目前占据了光刻机光源80%以上的市场。
我国中科院微电子所控股、亦庄国投、华为哈勃投资的科益虹源，是国内唯一、全球第三家从事光刻准分子激光技术全链条研发和产业化的公司，193nmAF准分子激光器完成出货，打破海外垄断。
光学系统=照明系统+投影物镜，由诸多超精密光学部件组成。紫外光从光源系统发出后，首先进入照明系统，优化光束，接着光穿过掩模版，再经过投影物镜，将掩模版上图案聚焦成像在晶圆表面的光刻胶上。
两者之中投影物镜更加重要，国内方面赛微电子得天独厚，目前已经给ASML提供透镜系统MEMS部件和晶圆制造服务。
最后，光刻机最核心技术之一工件台，在高速运动下需达到2nm（相当于头发丝直径的三万分之一）的运动精度。由此奠定了光刻机超精密工件台技术在超精密机械制造与控制领域的最尖端地位，被称为超精密技术皇冠上的明珠。
这方面华卓精科走到了世界前列，公司主要从事半导体制造装备及其关键零部件研发、设计、生产、销售与技术服务。
如今，华卓精科是除ASML之外，唯一掌握双工件台核心技术的企业，打破了ASML的垄断，为国产光刻机的崛起带来了希望。
