目前世界上最好的光刻機不是來自美國，韓國，英國、日本等這些晶片強國，而是來自荷蘭。
現在微電子集成電路技術對世界的各種科技電子產品越來越應用廣泛了，一個國家的發展越來越離不開高端晶片了，一個國家越是發展得越快對高端晶片需求量越大，比如我國的晶片需求佔世界的50％以上，到現在我們的比較有名晶片設計商就是華為的麒麟了，但依然跟國際水平還是有一定差距，在晶片製造流程中的高端光刻機更差得遠一點。
說到晶片，估計大家都知道是什麼玩意，但說到光刻機很多人可能就不知道是什麼東西了，光刻機就是製造晶片的機器設備，沒有光刻機晶片是沒法生產出來的，所以光刻機對於晶片製造業到底有多重要大家都知道。
上海微電子裝備公司總經理賀榮明去德國考察時，有工程師告訴他：「給你們全套圖紙，也做不出來。」賀榮明幾年後理解了這句話。
光刻機，被稱為現代光學工業之花，製造難度非常大，全世界只有少數幾家公司能夠製造。其售價高達7000萬美金。用於生產晶片的光刻機是中國在半導體設備製造上最大的短板，國內晶圓廠所需的高端光刻機完全依賴進口。
在能夠製造機器的這幾家公司中，尤其以荷蘭（ASML）技術最為先進。價格也最為高昂。光刻機的技術門檻極高，堪稱人類智慧集大成的產物。
「十二五」科技成就展覽上，上海微電子裝備公司（SMEE）生產的中國最好的光刻機，與中國的大飛機、登月車並列。它的加工精度是90納米，相當於2004年上市的奔騰四CPU的水準。國外已經做到了十幾納米。
光刻機技術哪家強？
光刻機是生產大規模集成電路的核心設備，是製造和維護光學和電子工業的基礎。光刻機技術目前是世界上最尖端的技術之一，只有少量國家掌握，所以光刻機的價格是非常昂貴的，一臺高端的光刻機甚至可以賣到6億元左右（目前全球最貴的EUV光刻機單臺售價已經超過6.3億元），即便賣這麼貴還供不應求，很多訂單都需要排隊生產，甚至有部分國家給再多的錢也買不到。
對於這麼尖端的技術，按理來說那些晶片強國應該是光刻機的製造強國才對，但讓大家感到意外的是，目前世界上最好的光刻機不是來自美國，韓國，英國、日本等這些晶片強國，而是來自荷蘭。
目前在全球45納米以下高端光刻機市場當中，荷蘭ASML市場佔有率達到80%以上，而且目前ASML是全球唯一能夠達到7納米精度光刻機的提供商，所以ASML才是全球晶片業真正的超級霸主一點都不過分。正因為得益於技術領先，目前ASML的市場份額也是很大的，目前全球知名晶片廠商包括英特爾、三星、臺積電、SK海力士、聯電、格芯、中芯國際、華虹宏力、華力微等等全球一線公司都是ASML的客戶。
比如2018年全球光刻機出貨量大概是600臺左右，其中荷蘭的ASML出貨量就達到了224臺，出貨量佔全球的比例達到30%以上。
ASML光刻機的工作原理
ASML光刻機的簡易工作原理圖
簡單介紹一下圖中各設備的作用：
測量臺、曝光臺：承載矽片的工作檯，也就是雙工作檯。一般的光刻機需要先測量，再曝光，只需一個工作檯，而ASML有個專利，有兩個工作檯，實現測量與曝光同時進行。而本次「光刻機雙工件臺系統樣機研發」項目則是在技術上突破ASML對雙工件臺系統的技術壟斷。
雷射器：也就是光源，光刻機核心設備之一。
光束矯正器：矯正光束入射方向，讓雷射束儘量平行。
能量控制器：控制最終照射到矽片上的能量，曝光不足或過足都會嚴重影響成像質量。
光束形狀設置：設置光束為圓型、環型等不同形狀，不同的光束狀態有不同的光學特性。
遮光器：在不需要曝光的時候，阻止光束照射到矽片。
能量探測器：檢測光束最終入射能量是否符合曝光要求，並反饋給能量控制器進行調整。
掩模版：一塊在內部刻著線路設計圖的玻璃板，貴的要數十萬美元。
掩膜臺：承載掩模版運動的設備，運動控制精度是nm級的。
物鏡：物鏡由20多塊鏡片組成，主要作用是把掩膜版上的電路圖按比例縮小，再被雷射映射的矽片上，並且物鏡還要補償各種光學誤差。技術難度就在於物鏡的設計難度大，精度的要求高。
矽片：用矽晶製成的圓片。矽片有多種尺寸，尺寸越大，產率越高。題外話，由於矽片是圓的，所以需要在矽片上剪一個缺口來確認矽片的坐標系，根據缺口的形狀不同分為兩種，分別叫flat、notch。
內部封閉框架、減振器：將工作檯與外部環境隔離，保持水平，減少外界振動幹擾，並維持穩定的溫度、壓力。
為何荷蘭能誕生全球最頂尖的光刻機廠商？
荷蘭的光刻機技術強大主要靠ASML，ASML成立於1984年，由飛利浦與先進半導體材料國際（ASML）合資成立，總部位於荷蘭的費爾德霍芬。1995年，ASML收購了菲利普持有的股份，稱為完全獨立的公司。
目前全球只有一家企業在光刻機市場上佔據了80%的份額，就是處於荷蘭的ASML，旗下所研發的EUV光刻機曾售價高達1億美元一臺，而且還不一定有貨。皆因每臺光刻機的裝配大約需要50000個零件左右。國際上著名的晶片製造商如Intel、臺積電、三星都是它名下的股東。
阿斯麥公司ASML Holding NV創立於1984年，是從飛利浦獨立出來的一個半導體設備製造商。前稱ASM Lithography Holding N.V.，於2001年改為現用名，總部位於荷蘭費爾德霍芬，全職僱員12,168人，是一家半導體設備設計、製造及銷售公司。
接下來我們，走進ASML光刻機工廠
看看世界上最貴精密儀器出廠地
光刻機製造難度有多大？
而ASML之所以能夠做到全球光刻機的霸主地位，我覺得主要有幾下幾個原因。
強大的研發投入
光刻機是一個高精尖的技術，其技術難度是全球公認的，如果沒有持續強大的研發投入根本不可能到技術領先。ASML從成立至今，對於研發的投入都非常大，比如2019年ASML的銷售額大概是21億歐元，而研發費用支出就達到了4.8億歐元，研發費用佔營收的比例達到22.8%，這個比例是非常高的，正因為有大量資金的投入，所以ASML在關鍵技術領域一直處於領先地位。
從1991年PAS 5000光刻機面市取得巨大成功開始，再到2000-2001年具有雙工作檯、浸沒式光刻技術的Twinscan XT、Twinscan NXT系列研製成功，到強大的研發投入讓ASML的技術一直處於全球領先。
美國以及歐盟的支持
雖然ASML是一家荷蘭公司，但他背後卻有著歐盟以及美國的力量，多關鍵技術都由美國以及歐盟國家提供。比如德國先進的機械工藝以及世界級的蔡司鏡頭，再加上美國提供的光源，這就使得ASML公司在光科技術方面飛速發展，幾乎到達了無人能敵的境地。
因為背後有美國的力量，所以ASML一直以來都禁止向中國出口高端光刻機，直到2018年這一情況才有所轉機，2018年ASML同意向中國出口兩臺7納米的高端光刻機，預計2019年交貨。而ASML之所以一反常態同意向中國出口高端光刻機，一方面是因為中國在光刻機的一些關鍵技術上已經取得了突破，另一方面是中國訪問團訪問荷蘭的時候，給荷蘭帶去了巨大的訂單。
準確抓住了技術轉折點
目前世界最頂尖的光刻機有三個廠家，分別是ASML，尼康和佳能。2007年之前這三大廠家其實並沒有太大的差距，競爭的轉折點是出現在2007年。2007年ASML配合臺積電的技術方向，推出了193納米的光源浸沒式系統，在光學鏡頭和矽晶圓片導入液體作為介質，在原有光源與鏡頭的條件下，能顯著提升蝕刻精度，並成為高端科技的主流技術方案。而當時日本的尼康與佳能卻主推157納米光源的乾式光刻，這個路線後來被市場所放棄，也成為尼康跟佳能邁入衰退的一個轉折點，後來才有了ASML的壟斷。
技術分工與合作
雖然ASML的研發人員佔員工總數的比例達到4成左右，但是ASML很多技術都是外包，這樣可以讓ASML專注於核心技術與客戶需求，大大提高研發的效率。
對細分技術領域企業的控制
生產光刻機對技術的綜合要求非常高，這裡面涉及很多技術領域，為了獲得全球最頂尖的技術，ASML先後投資了很多企業。比如2007年收購了美國的Bion，強化了專業光刻檢測與解決方案能力；2013年完成對紫外光源龍頭 Cymene的收購，2016年獲得光學鏡片龍頭德國蔡司24.9％的股份，這兩項投資進一步加強了ASML在極紫外光領域的領先優勢。
PS：
EUV（極紫外光源）光刻機，是生產7nm製程晶片必不可少的設備，我們熟知的華為麒麟晶片、高通驍龍晶片，三星Exynos晶片的製造都離不開該設備。可以說沒有EUV光刻機就生產不出頂級的處理器，如果臺積電不給華為代工，華為就得退出中高端手機市場！
目前僅有由荷蘭飛利浦公司發展而來的ASML（阿斯麥）一家可提供可供量產用的EUV光刻機，在全球市場處於絕對壟斷地位。因此ASML對於EUV光刻機的供貨重要性不言而喻，同時一臺光刻機的價值不菲，超過一億美元！
EUV光刻機製造難度極高，基本代表著人類科學技術，工業製造各領域最高成果。需要多個國家、多個領域頂級公司同力合作，才能製造出來，基本代表著人類科學技術的頂峰！EUV光刻機在研發初期耗費了大量的資源，三星、臺積電、英特爾共同向ASML注資52.59億歐元，用於支持EUV光刻機的研發。隨後ASML收購了全球領先的準分子雷射器供應商Cymer，並以10億歐元現金入股德國著名光學系統生產商卡爾蔡司，加速EUV光源和光學系統的研發進程，這兩次併購也是EUV光刻機能研發成功的重要原因。EUV光學透鏡、反射鏡系統需要極高的精度。舉例來說，一臺EUV機臺得經過十幾面反射鏡，將光從光源一路導到晶圓，最後大概只剩下不到2%的光線。反射鏡的製造難度非常大，精度以皮米計（萬億分之一米）。ASML的總裁曾說過，如果反射鏡面積有德國那麼大，最高的凸起不能超過1公分。
光刻機光刻過程必須在真空中實現，原因是極紫外光很嬌貴，在空氣中容易損耗。同時，在光刻過程中，設備的動作時間誤差以皮秒計。（備註：皮秒=兆分之一秒）EUV除了售價高昂，技術複雜之外，耗電能力也十分恐怖。驅動一臺能輸出 250 瓦功率的 EUV的機臺，需要輸入0.125萬千瓦的電力才能達到，換句話來說，就是一臺輸出功率250W的EUV機器工作一天，將會消耗3萬度電，這個數字確實嚇人。由於極紫外光的固有特性，產生極紫外光的方式十分低效，世界第二大內存製造商、韓國的 SK 海力士代表曾表示，「EUV 的能源轉換效率（wall plug efficiency）只有 0.02% 左右。」
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原標題：《全球頂尖的光刻機幾乎都來自荷蘭，還有那些國家能造？》
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