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　　一台卖 15 亿的光刻机，中国为何难突破？2025 年这些技术终于有了新进展

　　你知道吗？全球每生产 100 颗先进芯片，就有 90 颗依赖荷兰 ASML 的 EUV 光刻机。这台重 180 吨、包含 10 万个零部件的 “工业明珠”，单台售价高达 1.9 亿欧元（约 15 亿元），却仍是全球晶圆厂争抢的 “香饽饽”。

　　作为半导体设备中占比最高的品类（24%），光刻机直接决定芯片制程的先进程度，但我国国产化率仅 2.5%，2023 年进口金额更是高达 87.54 亿美元。为何光刻机这么难造？2025 年国产替代又有哪些新突破？

　　2024 年，ASML 以 61.2% 的市占率稳居第一，尼康、佳能分别以 34.1%、4.7% 紧随其后。而在 7nm 及以下先进制程领域，ASML 更是 “一家独大”——

　　作为全球唯一能量产 EUV 光刻机的厂商，其 2024 年 EUV 出货 44 台，贡献了 38% 的营收，单台均价较 2023 年增长 11%，达 1.88 亿欧元。

　　中国是全球最大的光刻机需求市场。2024 年，ASML 来自中国大陆的收入占比飙升至 41%，较 2023 年提升 12 个百分点，仅一年就卖出约 90 亿欧元（约 690 亿元）的设备。但尴尬的是，我国高端光刻机严重依赖进口：2023 年进口光刻机 225 台，其中先进制程设备几乎全部来自 ASML，而日本尼康、佳能主要供应中低端的 KrF、i-line 机型。

　　从技术迭代来看，光刻机已历经 5 代升级，光源波长从 436nm 缩小至 13.5nm。目前，193nm 浸没式 DUV 光刻机仍是主流（支持 28nm-7nm 工艺），而 EUV 光刻机（13.5nm）是 7nm 及以下制程的 “刚需”。

　　据测算，2025 年全球光刻机市场规模将达 293.7 亿美元，其中 EUV 占比 33%，规模 96 亿美元，未来 5 年增速将保持 15%-20%。

　　光刻机的难，体现在 “精” 与 “协” 两个维度。一台 EUV 光刻机需要 5000 家供应商协作，仅光学系统就包含 15-20 个直径 200-300mm 的透镜，面型精度需控制在纳米级（相当于头发丝直径的 1/10000）。

　　光学系统是光刻机的 “眼睛”，直接决定成像分辨率。ASML 的 EUV 光学部件全部由德国蔡司供应，其制造的透镜波像差优于 0.75nm RMS（均方根值），表面光洁度达 0.1nm。

　　而国内虽有茂莱光学、波长光电等企业突破超精密镜片制造，但在面型精度、镀膜工艺上仍有差距 —— 例如，国产 ArF 光刻机物镜的波像差约 8nm RMS，是蔡司产品的 10 倍以上，仅能满足 90nm-28nm 制程需求。

　　双工件台是光刻机的 “手脚”，需带动晶圆以纳米级精度高速移动。ASML 的双工件台定位精度达 2nm，每小时可处理 148 片晶圆（WPH）。2020 年，华卓精科打破垄断，推出国产双工件台，定位精度达 5nm，已应用于上海微电子的 90nm 光刻机，但处理速度仅为 ASML 的 70%，暂无法满足先进制程的量产需求。

　　EUV 光源是 EUV 光刻机的 “心脏”，需产生 13.5nm 的极紫外光，技术难度极高。ASML 的 EUV 光源由美国 Cymer 供应，采用激光等离子体技术，功率达 250W。

　　2025 年，哈尔滨工业大学宣布突破 DPP EUV 光源技术，成功产生 13.5nm 光，但其功率仅为 100W，连续工作稳定性尚未通过量产验证，距离实际应用还有 3-5 年时间。

　　此外，计算光刻软件、浸没系统等环节也存在 “卡脖子” 问题。例如，ASML 的计算光刻软件可通过算法补偿光学误差，提升芯片良率，但我国相关软件国产化率不足 5%，主要依赖 Synopsys、Cadence 等海外厂商。

　　三、2025 国产突破：28nm DUV 近在咫尺，EUV 关键技术有进展

　　尽管差距明显，但 2025 年国产光刻机迎来多个 “里程碑” 式突破，呈现 “中低端站稳、高端破冰” 的态势：

　　作为国内光刻机龙头，上海微电子已实现 90nm ArF 光刻机（SSA600 系列）量产，2024 年出货量超 20 台，主要用于功率半导体、显示驱动芯片等领域。更关键的是，其 28nm 浸没式 DUV 光刻机已完成研发，分辨率≤65nm、套刻精度≤8nm，目前进入客户验证阶段，预计 2026 年可实现小批量交付，将填补国内 28nm 先进制程设备的空白。

　　在 “02 专项”（极大规模集成电路制造装备专项）扶持下，国产零部件企业加速突围：

　　光学镜片：茂莱光学的超精密物镜已应用于 i-line 光刻机，波长光电开发的半导体用红外镜片进入中芯国际供应链；

　　双工件台：华卓精科的工件台已通过中芯国际验证，2024 年出货超 30 台，市占率约 10%；

　　光源：北京科益虹源的 193nm 准分子激光器实现量产，功率达 40W，可满足 DUV 光刻机需求；

　　浸液系统：浙江启尔机电的浸没式系统已配套上海微电子的 28nm 样机，漏液率控制在 0.1ml/h 以下。

　　据统计，2025 年国产光刻机核心部件国产化率已从 2020 年的 5% 提升至 15%，其中双工件台、光源系统突破最为显著，成本较进口降低 30%-50%。

　　在更先进的 EUV 领域，国内科研机构也取得突破。长春光机所成功研制两镜 EUV 光刻物镜系统，波像差优于 0.75nm RMS，构建了 EUV 曝光装置，国内首次获得 32nm 线宽的光刻胶图形。虽然距离量产 EUV 光刻机还有差距，但这一突破为后续研发奠定了基础，预计 2030 年有望实现 EUV 光刻机的实验室验证。

　　28nm 是半导体产业的 “黄金节点”，涵盖消费电子、汽车电子等领域，全球市场规模超 200 亿美元。目前，上海微电子的 28nm DUV 光刻机已进入验证阶段，若能在 2026 年实现量产，将可覆盖国内 70% 的成熟制程需求，减少对 ASML DUV 设备的依赖。据测算，2027 年国产 DUV 光刻机市占率有望提升至 20%，年出货量超 50 台。

　　2. 中期（2028-2030）：突破 EUV 关键部件，实现实验室验证

　　这一阶段的核心是解决 EUV 光源、高精度物镜、真空系统等 “卡脖子” 环节。目前，哈工大的 EUV 光源、长春光机所的物镜系统已取得阶段性成果，未来 5 年将重点提升功率稳定性和量产良率。预计 2030 年可研制出 EUV 光刻机原型机，实现 28nm-14nm 工艺的曝光测试，为后续量产积累数据。

　　随着大基金三期（3440 亿元）的投入，国产光刻机产业链将加速整合。大基金三期重点扶持设备、材料、EDA 等 “卡脖子” 领域，其中光刻机相关投资占比超 30%，主要用于 EUV 核心技术研发和产能建设。预计 2035 年前后，国产 EUV 光刻机可实现量产，支持 7nm 及以下制程，逐步打破 ASML 的垄断。

　　从数据来看，国产光刻机仍处于 “追赶期”：28nm DUV 即将突破，EUV 关键技术有进展，但与 ASML 相比仍有 10-15 年的差距。不过，随着 AI、汽车电子等需求爆发，国内晶圆厂加速扩产（2025-2030 年全球晶圆产能年增 5%），为国产光刻机提供了广阔的应用场景。

　　2025 年，上海微电子、华卓精科、茂莱光学等企业的突破，证明了 “自主可控” 的可行性。未来，只要持续投入研发、完善产业链协同，国产光刻机终将从 “中低端替代” 走向 “高端突破”，为中国半导体产业撑起 “一片天”。K8凯发科技