在制造芯片的過程中，光刻工藝無疑最關鍵、最復雜和占用時間比最大的步驟。光刻定義了晶體管的尺寸，是芯片生產中最核心的工藝，占晶圓制造耗時的40％到50％。光刻機在晶圓制造設備投資額中約占23％，再考慮到光刻工藝步驟中的光刻膠、光刻氣體、光罩（光掩膜板）、涂膠顯影設備等諸多配套設施和材料投資，實則整個光刻工藝占到了芯片成本的三分之一左右。

　　簡單來說，光刻的原理是，在硅片上覆蓋一層具有高度光敏感性的光刻膠，再用紫外光透過掩模照射在硅片上，被光線照射到的光刻膠會發(fā)生化學反應。此后用特定顯影液洗去被照射/未被照射的光刻膠，就完成了把電路圖從掩模轉移到硅片上。一般的光刻工藝，要經過氣相成底膜、旋轉涂膠、軟烘、對準與曝光、曝光后烘培、顯影、堅膜烘培、顯影檢查等工序。

　　研發(fā)和制造光刻機，并非某個企業(yè)就能夠單獨完成。光刻作為晶圓制造過程中最復雜、最重要的步驟，主要體現(xiàn)在光刻產業(yè)鏈高度復雜，需要很多頂尖企業(yè)相互配合才可以完成。一是作為光刻核心設備的光刻機組件復雜，包括光源、鏡頭、激光器、工作臺等組件技術往往只被全球少數(shù)幾家公司掌握；二是作為與光刻機配套的光刻膠、光刻氣體、光罩等半導體材料和涂膠顯影設備等，同樣擁有不低的技術含量。

　　上個世紀50年代末，仙童半導體發(fā)明了掩膜版曝光刻蝕技米，由此拉開了現(xiàn)代光刻機發(fā)展的序幕。在阿斯麥（ASML）成立以前，用于光刻機的光源還是以高壓汞燈為主，ArF、KrF等準分子激光光源概念剛剛被人提出，光刻機工藝技術從接觸式，接近式發(fā)展到步進投影式。而于1984年成立的阿斯麥公司，目前已是全球光刻機市場的霸主。在浸沒式DUV深紫外光刻機市場的占有率達97％，在EUV極紫外光刻機市場的占有率更是達到100％。根據(jù)阿斯麥的營收規(guī)模，現(xiàn)在也已躋身全球前三大半導體設備廠商之一。

　　回顧阿斯麥在過去36年的發(fā)展歷程，面對美國、日本等商業(yè)競爭對手，阿斯麥主要通過兩個關鍵節(jié)點逐步登上全球光刻機霸主的寶座，分別是浸沒式系統(tǒng)的應用和EUV產業(yè)鏈的構建。按這兩個節(jié)點，阿斯麥的發(fā)展歷程大致分三個階段：從1984年到20世紀末，阿斯麥憑借PAS5500系列在光刻領域占得一席之地；從2000年到2010年。阿斯麥憑借浸沒式光刻技術實現(xiàn)彎道超車，而且一舉擊潰尼康，自此成為全球頭號光刻機設備廠商；2010年以后，阿斯麥全力打通EUV光刻機產業(yè)鏈，且成功推出EUV光刻機，在高端光刻市場占據(jù)絕對壟斷的地位。也可以說，全球有且只有阿斯麥一家廠商，能夠向臺積電、三星電子和英特爾等下游客戶出貨EUV光刻機。

　　阿斯麥長期致力于打通全球光刻產業(yè)鏈。是逐漸壟斷整個光刻市場的關鍵所在。由于阿斯麥在全球高端光刻市場居于統(tǒng)治地位，眾多配套材料和設備廠商紛紛追隨阿斯麥產品的技術工藝。配套光刻氣體方面，美國空氣化工產品、英國林德集團均有相應布局，日本合成橡膠、東京應化、信越化學和富士膠片等日本企業(yè)，則統(tǒng)治了光刻膠市場，僅有美國杜邦公司有一定競爭力。配套設備方面，光刻工序中的涂膠顯影設備主要被日本東京電子、DNS、德國蘇斯微，以及中國臺灣億力鑫占據(jù)。阿斯麥已經為自己構建了世界上最全面且最強大的光刻機供應鏈體系。

　　摩爾定律的進步伴隨著工藝與設備的雙重突破，而光刻設備又是作為推動摩爾定律一路向前行的核心設備。迄今為止，光刻機先后歷經了五代。伴隨著制程工藝的精度持續(xù)提升，光刻機的復雜程度隨之提高。當前，全球最先進的光刻機，便是阿斯麥生產制造的EUV光刻機。很多人好奇的是，只有阿斯麥能夠供應的EUV光刻機到底有多難造呢？

　　對于EUV光刻機，有90％的關鍵設備來自國外而非荷蘭本國；阿斯麥作為整機廠商，只是負責光刻機的研發(fā)設計和模塊集成，還需要全而精的上游產業(yè)鏈作為堅實支撐。透視阿斯麥的5000多家供應商，其中與產品相關的供應商，即提供直接用于生產光刻系統(tǒng)的材料、設備、零部件和工具，此類別就包括了790家供應商，占阿斯麥公司總開支的65％左右。

　　EUV的波長只有13.5納米，穿透物體時散射吸收強度較大，使得光刻機的光源功率要求極高。此外，機器內部得是真空環(huán)境，避免空氣對EUV的吸收，透鏡和反射鏡系統(tǒng)也極致精密，配套的抗蝕劑和防護膜的良品率也需要更先進的技術去提升。一臺EUV光刻機的重量高達180噸，內部超過10萬個零件，需要40個集裝箱運輸，安裝調試也要超過一年的時間。總而言之，EUV光刻機幾乎逼近物理學、材料學以及精密制造的極限。所以，EUV光刻機不僅是頂級科學的研究，也是頂級精密制造的學問。

　　2010年，阿斯麥公司首次推出概念性EUV光刻系統(tǒng)NXE 3100，從而開啟光刻系統(tǒng)的新時代。2013年，阿斯麥推出第二代EUV系統(tǒng)NXE 3300B，但是精度與效率不具備10納米以下制程的生產效益。2015年，阿斯麥又推出第三代EUV光刻系統(tǒng)NXE 3350。2016年，第一批面向生產制造的EUV系統(tǒng)NXE 3400B開始批量發(fā)售，NXE 3400B的光學和機電系統(tǒng)在技術上均有所突破，極紫外光源的波長縮短至13納米，每小時處理晶圓125片，或者每天可處理晶圓1500片，連續(xù)4周的平均生產良率可達80％，兼具高生產率和高精度。2019年，阿斯麥推出的NXE 3400C更是將產能提高到每小時處理晶圓175片。目前，阿斯麥在售的EUV光刻機包括NXE 3400B和NXE 3400C兩種機型。

　　EUV光刻機的成功，主要源于阿斯麥全面打通了光刻機上游產業(yè)鏈。在EUV光刻機超過10萬個零件中，來自美國硅谷集團的微激光系統(tǒng)、德國蔡司的鏡頭和西盟科技的EUV光源是最重要的三環(huán)。1997年，英特爾牽頭創(chuàng)辦了EUV LLC聯(lián)盟，隨后阿斯麥作為唯一的光刻機設備制造商加入該聯(lián)盟，彼此共享研究成果。2000年，阿斯麥收購了美國光刻機巨頭硅谷集團（SVGL）。2012年，阿斯麥收購EUV光源提供商西盟科技（Cymer），此前，阿斯麥和西盟就合作已久。到了2016年，阿斯麥取得了光學鏡片龍頭廠商德國卡爾蔡司24.9％的股份，以加快推進更大數(shù)值孔徑的EUV光學系統(tǒng)。通過這些收購，阿斯麥幾乎參與了整個EUV光刻上游產業(yè)鏈。但收購美國企業(yè)的過程，使得阿斯麥必須同意在美國建立一所工廠和一個研發(fā)中心，以此滿足所有美國本土的產能需求。另外，阿斯麥還需要保證55％左右的零部件均從美國供應商處采購，并接受定期審查，這也為日后阿斯麥向中國公司出口光刻機受到美國管制埋下了伏筆。

　　由于上游廠商零部件供應不足，比如德國卡爾蔡司的鏡頭，阿斯麥的EUV光刻機產量一直不高。然而，下游市場對7納米及以下制程工藝的需求卻又十分旺盛。2011年，臺積電、三星電子和英特爾共同收購阿斯麥23％的股權，以幫助阿斯麥提升研發(fā)預算，同時也享受EUV光刻機的優(yōu)先供貨權。近年來，阿斯麥已經出貨的EUV光刻機，主要優(yōu)先供應給臺積電、三星電子和英特爾等有緊密合作關系的下游客戶廠商。目前所有中國企業(yè)中，只有中芯國際向阿斯麥訂購了一臺EUV光刻機，原計劃于2019年交付，但直到現(xiàn)在，阿斯麥仍沒有向中芯國際交付。

　　自2010年第一臺EUV光刻機面世起，阿斯麥的EUV光刻機出貨量呈增長趨勢，尤其是2017年開始大幅增加產能，到2019年已經實現(xiàn)年出貨量26臺。由于EUV光刻機有著十分復雜的結構和系統(tǒng)，在市場上的售價也逐年上升，2019年，阿斯麥銷售的26臺EUV光刻機，占該年光刻機總銷售量的11.4％，銷售金額達30億歐元，占該年光刻機總銷售金額的33.6％。EUV光刻機的單價達到了驚人的1.15億歐元，約合1.3億美元，約合9.2億元人民幣，兩倍于浸沒式光刻機的售價。
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