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中国为什么造不出一台最好的光刻机？

开篇先有奖竞猜一个问题：博通、高通、ADI、德州仪器、美光、阿斯麦几家公司，市值最高的是谁？

连续问了几位同事之后，博通、高通都出现在答案之列，但他们无一例外错过了正确答案：市值最高的是阿斯麦(ASML)。(具体原因，后文有答案）

市值均折合RMB计算

统计于年3月31日，来源：网络

阿斯麦占据超过全球70%的高端光刻机市场，最先进的EUV光刻机一台卖价高达上亿元(1.2亿美金），且供不应求，因为在高端光刻机市场全球仅阿斯麦一家。以目前最先进的7nm和5nm制程来说，只有阿斯麦的EUV光刻机才能达到。

光刻机的世界里不允许退步

首先我们先了解一下光刻机的作用原理。（技术达人可直接略过）

芯片的制造包括沉积、光刻胶涂覆、曝光、显影、蚀刻、移植、剥离等工序，其中曝光是微芯片生产中的关键工序，ASML正是处于半导体产业链中的曝光环节。

光刻机的作用原理有点像投影仪，首先由光刻设备投射的光源通过带有图案的掩模投射出来，经过透镜或镜子将图案聚焦在晶圆（类似于投影幕布）上。

不过投射之后形成的形状不是平面的而是立体的，通过蚀刻曝光或未受曝光的部分来形成沟槽，然后再进行沉积、蚀刻、掺杂，架构出不同材质的线路，生出基础轮廓。此工艺过程被一再重复，将数十亿计的MOSFET或其他晶体管建构在硅晶圆上，形成一般所称的集成电路。

芯片在生产过程中需要进行20-30次的光刻，耗时占到制造环节的50%左右，占芯片生产成本的1/3，光刻环节也决定着芯片的制程和性能水平。

细数光刻机发展的这么多年，入局者们基本围绕降低CD（曝光关键尺寸，可作为判断分辨率的依据）展开竞争。

CD=k1*(λ/NA)

CD值越小表明曝光形成的关键尺寸越小水平越高，各大厂商能做的也就是降低波长λ，提高镜头的数值孔径NA，降低综合因素k1。

在光刻机的历史上共经历三个时代，可以总结为：美国铺路，日本壮大，ASML独步称霸。

美国铺路（60-80年代）

代表企业：GCA、PerkinElmer、Kasper

美国在20世纪50年代就已经拥有了接触式光刻机，60年代提出了投影式光刻概念，真正研制成功1:1投影式光刻机是在年（美国Perkin-Elmer公司，对，就是那个在新冠疫情期间频频出力的PE），迅速占领市场。

年，GCA推出真正现代意义的自动化步进式光刻机(Stepper)，分辨率比投影式高5倍达到1微米，但产量低。受制于效率，PE此后也领先过一段时间。

日本壮大（80年代-年）

代表企业：尼康、佳能

Stepper在80年代初期引领风潮，初期，尼康与GCE各占市场30%份额，两者并立并没有持续太久，尼康就独自为王，占领超过50%的份额，一直到ASML崛起为止；佳能则凭借对准器的优势也占领了一席之地。

顺便插一句，初代光刻机的命运就没那么好了：90年代左右，PE后被SVG收购，GCA后被收购然后倒闭。

新生代ASML:逆袭者（年-）

ASML诞生于年，脱胎于飞利浦实验室，以研究Stepper起家，早几年它想和PE、GCA、IBM合作，但这些大佬都不理它。彼时，荷兰一家叫ASMInternational的小公司主动要求合作。飞利浦犹豫了一年，勉强同意成立股权对半的合资公司，这就是阿斯麦。

或许是ASML的天资表现得过于缓慢，对于这个亲生孩子飞利浦并没有投入太多感情，甚至连办公室都没提供，阿斯麦早期的31人团队勉强在飞利浦大厦旁边的简易屋里办公。

阿斯麦刚成立时的办公地是飞利浦大厦前的简易木棚房，就是图中紧挨垃圾桶的小房子。

图片来源/阿斯麦

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