8月26日，日本尼康突然官宣

研發3D光刻機

，目的是打破荷蘭ASML的壟斷地位，這著實讓市場震驚了一下。

要知道ASML一直是光刻機市場的

龍頭老大

，

佔據了出貨量的60%

，

銷售額的80%，並且壟斷了高階光刻機。

那麼為什麼尼康如此高調，一定要打破ASML的壟斷呢？原因只有一個：

“光刻機太賺錢了”。

據悉，光刻機的毛利率普遍在50~60%之間，高階光刻機的利潤則更高。這令長期處於壟斷地位的ASML賺的盆滿缽滿，

昔日的龍頭尼康只能喝口湯，這滋味實在不好受。

為了美美的“吃塊肉”，更為了一雪前恥，尼康決定

押寶3D光刻機

，利用彎道超車的方法打破ASML的壟斷。

那麼尼康的這個願望能實現嗎？我們一起來看看。

先來看一看2021年的光刻機市場

2021年，全球光刻機共出貨478臺，較2020年增長65臺，漲幅為15%。

總銷售額達到了1076億元，同比增長8。9%。

排在前三名的依然是：

ASML、尼康、佳能。

ASML：

2021年出貨309臺，同比增長6%，佔據了

64。6%的市場份額，銷售額達到了854億，佔比79%。

其中，高階機型（EUV光刻機）出貨42臺，佔據100%的市場份額。

中端市場（DUV光刻機）出貨103臺，佔據93。6%的市場份額。

低端市場（KrF機型）出貨131臺，佔據75%的市場份額。

i Line機型出貨33臺，佔據21。7%的

市場份額。

從相關資料可以看出，

ASML牢牢掌控著中高階市場

，EUV光刻機絲毫不給對手機會。在收入方面更是形成了

“二八”格局，說壟斷絕不過分。

尼康：

2021年出貨29臺，同比減少4臺（12%），佔據了

6%的市場份額，銷售額達到了112億，佔比10%。

其中，高階機型（EUV光刻機）出貨量為0。

中端市場（DUV光刻機）出貨7臺，佔據6。4%的市場份額。

低端市場（KrF機型）出貨5臺，佔據2。9%的市場份額。

i Line機型出貨17臺，佔據11%的

市場份額。

從資料上看，

尼康慘不忍睹。

尼康

唯一的亮點就是面板光刻機

，2021年出貨量達到了49臺，

其中10。5代線用光刻機出貨17臺。

佳能：

2021年出貨140臺，同比

增長15%

，佔據了29

%的市場份額，銷售額達到了110億，佔比10%。

其中，高階機型（EUV光刻機）、

中端市場（

ArFi、ArF機型

）出貨量均為0。

低端市場（KrF機型）出貨38臺，佔據22%的市場份額。

i Line機型出貨102臺，佔據67%的

市場份額。

佳能一樣慘不忍睹。

佳能的亮點也是面板光刻機，2021年出貨量達到了67臺，較2020年大幅增加35臺。

總之，ASML太強大了，將市場排名的尼康、佳能（第二、第三）都遠遠的甩在了身後，至於上海微電子、蘇大維格、

、德國Raith、英國DMO等真的看都沒法看。

難怪尼康要

“搏一把”

，因為再這樣繼續發展下去，整個市場都是ASML的了。

3D光刻機真的能代替EUV光刻機嗎

簡單來說，光刻就是照相，光罩板就相當於影象，矽片相當於底片，曝光就相當於按快門。

普通2D光刻方法：

矽片塗滿光刻膠後，經過甩膠機甩均勻，然後放入光刻臺，再放入指定的掩膜板，校準之後，按下開關進行第一次曝光。

曝光後，取出矽片滴上顯影液，

溶解被曝光區域的光刻膠。同時避免光刻膠線條的倒塌，

為了防止過度顯影，很多時候都要用純淨水沖洗顯影液，起到定影的作用。定影之後，就可以進行刻蝕了。

沒膠的地方直接刻蝕矽片，有膠的地方有膠先頂著。完畢後酒精一清洗，膠都沒了，就剩下刻蝕留下的圖形啦

這只是一個簡單的步驟，真正的7nm、5nm晶片需要重複幾百次、上千次。

這種重複動作總會產生誤差，比如：對準誤差、曝光不足、過度曝光等等，最終影響了良品率和漏電率。

3D光刻機方法：

3D光刻採用

全息光刻方法

，利用光的干涉原理成像，可以更精確地控制光的行為，光罩製作成3D模型後，厚度增加，曝光後定影后的光刻膠形狀就可以更垂直，從而實現更好的品質。

3D光刻機採用

堆砌

的方法來提高晶片效能，曝光面積可以

擴大4倍

。

具體方法是在放置晶片的板狀零部件上，以很高的密度形成以電氣方式連線各個晶片的多層微細布線。

同時，採用新型的高效能材料，讓光線更容易穿透微小的孔隙。

此外，3D光刻機透過在原基礎上改進透鏡和鏡臺等光學零部件，來提高

曝光精度

；透過提高解析度來增加

佈線密度

。

理論上看起來3D光刻機優點很多，但真的能夠超越EUV光刻機嗎？似乎只有裝置製造出來才能清楚。

但無論如何這是一個方向，萬一成功呢？就像當年誰也想不到一滴水就改變了整個光刻精度。

上海微電子3D光刻機如何

有網友說：上海微電子已經生產出了3D光刻機。為什麼無法突破7nm工藝呢？這裡有必要解釋一下。

光刻機按照用途分為三種：前道光刻機、後道光刻機以及面板光刻機。

前道光刻機主要用於晶圓製造

，我們常說的麒麟晶片、高通晶片、蘋果A系列晶片就是採用前道光刻機制造的。

前道光刻機被荷蘭ASML、日本尼康、佳能 三家公司壟斷，市場份額佔到99%。

前道光刻機又分為EUV（極紫外光）和DUV（深紫外光）光刻機。EUV光刻機是7nm以下晶圓製造的必須裝置；DUV光刻機只能做到25nm。

上海微電子的3D光刻機已經世界領先，但屬於後道光刻機。

後道光刻機主要用於封裝，精度在0。6μm（微米）左右。明顯和前道光刻機不是一個級別的。

面板光刻機，用於生產螢幕，最高製程只能達到55-32微米，因為螢幕的整合度要求不高，自然對於解析度要求也不高。

據悉，尼康此次研發的3D光刻機就屬於

前道光刻機

，直接和ASML的EUV光刻機展開競爭。

尼康進軍3D光刻機頗具看點

我們談到光刻機，第一時間就想到了EUV光刻機，緊接著就是ASML。但是你不知道的是在

上世紀80年代至本世紀初，尼康才是光刻機市場的老大。

當時尼康的市場佔有率達到了50%，ASML只是小角色。

1999年是尼康的頂峰，當年共出售了6000臺光刻機。包括解析度≤110nm、≤

150nm、

≤

180 nm、

≤

400nm四個型號。

隨後在進軍157nm時出現了阻力，尼康砸了幾十億美元，消耗了大量的人力、物力依然沒有結果。此時，出現了一個人名叫“林本堅”。

林本堅當時就職於臺積電，他一語就道破了其中的關鍵，他說：“

不就是把光變細嗎？透過水折射一下不就細了嗎？為什麼一定要在空氣裡傳播？”

為了說服尼康、佳能等大廠，他寫了多篇論文，表示採用水折射的方法可以得到

132nm的光線，比157nm更具優勢，而且成本更低、難度低、節約資金。如果後續繼續打磨，低於100nm也是可以做到的。

但是，尼康花費了大量的財力、人力、物力，都沒有攻克，現在只需一滴水就可以實現，這不是打臉嗎？於是，尼康、佳能都拒絕了這個方案。

到最後只有ASML聽進去了，決定試一試。當時的ASML只是一個小角色，要想超越尼康，就必須採取新方式、新技術，而此次就是最好的機會。

隨後，臺積電和ASML展開了合作，

結果ASML異軍突起，新產品研發成功，一舉擊敗了尼康，最後成為了光刻機的代言人。

可以說當年的臺積電成就了今日的ASML，如今臺積電每年從ASML買走一半的EUV光刻機，這就能解釋通了吧！

昔日的龍頭，如今的世界第二捲土重來，這不是最大的看點嗎？

寫到最後

尼康的DUV光刻機光源波長為193nm，因此無法實現更高的解析度，只能止步於14nm工藝，而ASML的EUV光刻機波長為13.5nm，可以製造3nm工藝的晶片。

儘管尼康和ASML差距很大，但尼康畢竟在光刻領域打拼了幾十年，技術和底蘊還是有的。

倒是我國，自從臺積電不再為華為代工後，華為的日子真的很難過，手機無芯可用，5G業務受到影響，卻無可奈何。

而早期傳聞的上海微電子將交付首臺國產28奈米工藝浸沒式光刻機，如今也未見進度？

先進光刻機制造難度極大，閉門造車的方法也不可取，那麼此次尼康研發3D光刻機，我們要不要合作呢？

我是科技銘程，歡迎共同討論！