樹欲靜，而風不止。

光刻機再次成為熱詞，不過這次主角由EUV（極紫外光刻）換成了DUV（深紫外線光刻）。

根據外媒的報道，拜登政府正在把美國國家人工智能安全委員會的提議擺上桌面，即禁止向中國出口包括浸沒式光刻用的DUV（深紫外線光刻）設備在內的半導體制造設備。

無獨有偶，兩位共和黨議員此前曾致信拜登政府，要求其勸說荷蘭政府阻止ASML出售DUV光刻機賣給中芯國際，并且還需與盟國達成協議，統一出口限制和許可權。

這距中芯國際與ASML公司續簽批量購買協議（VPA）僅僅過了一個月，本就不平靜的半導體世界，又掀起了不小的波瀾。

先進制程離不開DUV

沒有EUV頭頂耀眼的光環，已經是“上代人”的DUV實際上才是晶圓制造的主力，無論是圖像傳感器、功率IC、MEMS、模擬IC，還是邏輯IC，背后都有其身影。

DUV與EUV最大的區別就是光源方面，EUV的光源波長為13.5nm，最先進DUV的光源波則是193nm，較長的波長使其無法實現更高的分辨率。

早期的DUV采用KrF（氟化氪）準分子激光源，將最小工藝節點提升至350-180nm水平，因為無法突破干法光刻的極限，遂被浸入式光刻機取代。

新一代的DUV采用了ArF（氟化氬）準分子激光源，光源實際波長突破193nm，縮短為134nm，NA值為1.35，最高可實現7nm制程節點。浸入技術是指讓鏡頭和硅片之間的空間浸泡于液體之中，由于液體的折射率大于1，使得激光的實際波長會大幅度縮小。

圖 光刻機的進化（來自平安證券）

別認為7nm及以下工藝就是EUV的天下，實際上臺積電就是用DUV實現了7nm工藝的突破。臺積電的7nm工藝分為第一代7nm工藝（N7）、第二代7nm工藝（N7P）、7nm EUV（N7+）。其中，N7和N7P使用的是DUV光刻，為了用DUV制作7nm工藝，除了使用沉浸式光刻外，臺積電還開發了多重曝光技術。

同樣，中芯國際也是使用DUV設備開發先進工藝。中芯國際聯席CEO梁孟松就曾表示，N+1和N+2工藝都不會使用EUV設備，等到設備就緒以后，N+2才會轉而使用EUV設備。

而且，有關人士指出臺積電和三星僅將EUV用于少數芯片層，而將浸入式DUV用于其余部分，因此在7nm以下，DUV和EUV仍是要聯合使用的。

通常情況下，28nm的IC最多可使用50層光罩，14nm/10nm的IC使用60層光罩，7nm有80層光罩，5nm則達到100層光罩。臺積電在7nm芯片上中的12層使用EUV，68層都使用DUV。在5nm節點，臺積電將EUV 用于其中22層，其余78 層則是DUV。因此，DUV對制造先進工藝依然至關重要。

2020年全年，DUV設備在市場上都大受歡迎，使得設備公司開足馬力進行生產。據相關媒體報道，ASML公司首批NXT 2050i系統的生產周期曾長達120天，但截至2020年底，最后5套系統的生產周期已經縮短到60天。

中流砥柱DUV

DUV仍是行業應用的主力，這從龍頭廠商ASML的財報中可以一窺究竟。

圖 ASML 2021Q1業績

根據ASML發布的2021Q1財報，整個DUV產品線（ArFi+ArF+KrF）的銷售額占比達到了60%。

ASML預計2021全年營收增長30%，上修邏輯和存儲用光刻機營收增速指引，預計分別增長30%和50%，較2021Q1指引值（10%和20%）大幅提升，主要原因就是預計下半年DUV出貨量將會增長。

ASML CEO Peter Wennink 在進行業績說明時就表示：“與上個季度相比，我們對今年的展望有所增強，這主要是由于對DUV的需求所致。隨著對先進工藝節點的需求不斷增加，以及成熟工藝節點的運行時間越來越長，外加產能爬坡，對浸入式和干式系統的需求都比以往任何時候都強。我們已制定計劃來增加DUV生產能力，以幫助滿足客戶不斷增長的需求。”

放眼整個產業，由于5G、物聯網（IoT）、新能源汽車、人工智能、高性能計算等技術蓬勃發展，對云服務、游戲、大型數據中心、醫療保健技術等方面在需求上的不斷上升，正推動半導體行業的投入大幅度增加，未來幾年對芯片的生產需求會不斷擴大。

SEMI預測，半導體晶圓廠投資會在2019-2024年期間保持高速增長，2023年設備預算將達到創紀錄的700億美元。不過，向EUV光刻工具的過渡仍然比較緩慢，這也就意味著DUV的采購依然是主流。

同時，當前電源管理芯片、顯示驅動芯片、車用電子芯片等產品市場供應吃緊，交貨期持續拉長的情況下，顯示出這些主力以28nm成熟制程生產的產能嚴重不足。因此，擴產28nm產能成為多個晶圓廠的重要規劃之一，這也會拉動對DUV需求的大幅增加。

自力更生

14nm工藝是當前芯片制造領域的一個分水嶺，掌握14nm工藝節點的廠商只有臺積電、英特爾、三星、格羅方德、聯電和中芯國際。中芯國際14nm工藝良率已達業界量產水準，在全球代工廠中規模僅次于臺積電和聯電。在先進工藝的開發上，中芯國際、華虹宏力等也正在發力。

如果DUV禁運，將對國內晶圓廠后續的產能擴充和工藝升級造成不可預知的影響。

行業專家莫大康指出：“美國還是將繼續采用許可證制度，但可能會擴大名單范圍，包括華虹，長鑫等，這也包括了二手設備，這些廠的產能擴充將會受阻，影響巨大。”

中芯國際在2020Q3業績會說明會上也表示，公司原計劃在2020年Q4和明年Q1供貨的設備機臺有所延長或不確定性，造成了Q4和明年Q1部分客戶需求的滿足受到一定影響。

數據顯示，2020年ASML累計交付258臺光刻機系統，前三大客戶區是：中國臺灣93臺，占比36%；韓國79臺，占比31%；中國大陸46臺，占比18%。中國大陸的銷售額從2019年的12%增長至2020年的18%。因為美國已經實施了EUV光刻系統的禁運制裁，也意味著DUV光刻系統是中國大陸廠商購買的主要機型。

當然，美國要實施全面禁運DUV，也并非一件易事。集微咨詢高級分析師陳躍楠認為，如果要實行全面DUV禁運，那是一件非常復雜的事情，需要美國與日本進行協調，因為DUV已經是一個非常成熟的國際產業。

ASML在浸入式 DUV市場中占有94％的份額，佳能公司沒有參與這一領域，余下的份額則屬于尼康公司。ASML的193nm ArF市占率從2018年的95%下降到2019年的88%，再到2020年的85%，而尼康的行業份額還一直保持并略有增長。因此美國要完成光刻機的包圍圈，還要形成美日間的協同，尚需不少時日。此外，要做到對二手光刻機的限制，也遠非易事。

反過來，對于國內半導體產業來說，與其猜測鞋子何時落地，不如自己動手早做準備。好消息就是，成立于2002年的中國上海微電子設備（SMEE）宣布，它將在之前的90nm基礎上生產第一臺中國制造的28納米浸入式平版印刷機，將于2021-2022之間交付。這款光刻機直接對標國際光刻龍頭ASML現階段最強DUV光刻機 TWINSCAN NXT：2000i。

莫大康指出，高性能光刻技術對中國企業來說成本高昂，但是其戰略意義不容忽視。中國要推進完整的光刻工業體系的發展，只能采取從低到高的策略，比如193nm深紫外ArF干式光刻機、浸沒式光刻機，以及周邊設備材料開始。

核心的光學鏡片、準分子激光光源等技術目前都不掌握在國內廠商的手中，要實現突破絕非一日之功，但是這一步是必須要走的。

“如果完全實行禁運，對中國也是一個好機會，這樣才能下決心實現光刻機的突破，最終提高國產芯片的替代率。”陳躍楠最后表示。

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