在最近发布的【首台（套）重大技术装备推广应用指导目录（2024年版）】中，工信部明确提出了我国光刻机技术的新里程碑。文件特别提到了集成电路制造领域的最新进展，包括氟化氪光刻机和氟化氩光刻机两大类。
这次更新强调了氟化氪（KrF）和氟化氩（ArF）光刻机的应用，这两种设备都采用了深紫外（DUV）技术。氟化氩光刻机尤其引人注目，其核心技术指标包括：193nm的光源波长、最小可达65nm的分辨率以及不超过8nm的套刻精度。
这些技术参数的具体含义如下：
193nm光源
目前光刻技术已经发展至第五代。简要概述如下：
第一代：G线光刻机，光源波长为436nm，主要适用于生产350nm及以上规格的芯片。
第二代：I线光刻机，光源波长为365nm，专为350nm芯片制造设计。
第三代：氟化氪（KrF）光刻机，光源波长248nm，能够生产130nm规格的芯片。
第四代：氟化氩（ArF）光刻机，其光源波长为193nm，基础产能覆盖至65nm芯片。采用浸润式技术后，有效波长可减至134nm，支持7nm及更精细芯片的生产。
第五代：EUV光刻机，专为7nm以下芯片制造设计，目前市场上如台积电、三星等采用的均为ASML的EUV光刻机。
193nm的波长属于深紫外区域，这标志着我国的光刻机技术已站在第四代的门槛上。
65nm分辨率
光刻机的分辨率反映了其在硅片上清晰投影并区分邻近图形的能力。
分辨率计算可通过公式 分辨率 = k 1 × λ N A \text{分辨率} = k1 \times \frac{\lambda}{NA} 分辨率 = k 1 × N A λ 得出，其中 k 1 k1 k 1 是常数， λ \lambda λ 是光源波长， N A NA N A 是物镜的数值孔径。提高物镜的数值孔径是提升分辨率、制造更精密芯片的关键。
以ASML为例，其DUV光刻机的NA已从0.4提升至0.93，而EUV光刻机更是从0.33增至0.55，这些升级显著提高了芯片的制造精度。
就当前情况而言，虽然ASML的DUV光刻机分辨率已达到34nm，但国产光刻机已达到65nm的分辨率，这显示了国产技术在追赶国际前沿的过程中取得的重要进展。
多重曝光实际上是一种复合曝光技术，它在不变更光源波长的前提下提升了分辨率，从而生产出更高级的芯片。
举个例子，台积电使用1980Di型、波长为134nm的光刻机为华为生产了7nm工艺的麒麟990芯片，这正是运用了多重曝光技术的成果。
目前，常见的多重曝光技术包括曝光-固化-曝光-刻蚀（LFLE）、双重曝光（LELE）、三重曝光（LELELE）和自对准多重图形（SAMP）等技术。
双重曝光技术能显著提高28nm芯片的图像质量，使其相当于14nm。
而三重曝光和自对准多重图形技术则更多应用于16nm、14nm以及7nm工艺。
在多重曝光过程中，套刻的精度尤为关键。
每次曝光的位置必须非常精确地对齐，否则就会导致电路结构错误，因此两次曝光的位置偏移是衡量套刻精度的重要标准。
此外，多重曝光还意味着成本增加，同时还会影响光刻机的生产效率、良品率和耗电量，从而导致更高的成本。
理论上，≤8nm的套刻精度能够制造出8nm芯片，但实际生产中可能因为成本和良品率问题而放弃生产。例如，如果一批8nm手机芯片的单颗成本高达1500元，并且发热严重，其实际意义将大打折扣。
而且，国产光刻机的分辨率目前为65nm，与蔡司的物镜还存在一定差距。
因此，使用浸润式技术的国产ArF光刻机目前应该能够制造出14nm芯片，这已经是一个相当大的突破。
目前，14nm及以上工艺的芯片在航天军工、汽车、工业和家电等多个领域的应用非常广泛，市场份额高达70%。而7nm及以下的高级芯片则主要应用于智能手机、高级CPU、超级计算、AI芯片和自动驾驶领域，市场份额约为30%。
因此，国产氟化氩（ArF）光刻机的问世，预计将大幅提高我国芯片产业的自给率至70%，并有望在2-3年内实现7nm芯片的国产化。
在全球范围内，能够独立研发光刻机的国家仅有荷兰、日本和中国。
荷兰的ASML是光刻机技术的领导者，其产品集成了全球技术，如美国的光源、德国的物镜、法国的轴承，并且还使用了来自日本和中国台湾的部分技术。据悉，ASML的供应商多达3000家，遍布全球。
日本尼康虽然技术水平紧随ASML之后，但也无法完全自主，受到欧美技术的制约。
唯一的中国则完全依靠自主研发，因为在光刻机方面，包括零部件的出口对中国是禁止的。这足以证明关键核心技术已实现100%的国产化，这是其他国家所不具备的。
但我们也应看到，光刻机技术的道路依然充满挑战。下一代的EUV光刻机要求更高，对光源技术、物镜系统以及双工作台、轴承、线缆等方面的要求都更为苛刻。
需要使用13.5nm的极紫外光源技术、比浴室镜面还要平整100倍的物镜和纳米级误差的双工作台等，这些听起来就令人感到窒息。
一旦这些技术突破，全球芯片产业格局将彻底被颠覆，ASML的领先地位也将不保。
从早期ASML的工程师嘲笑中国「即便公开图纸，他们也造不出来」，到后来的「中国无法造出先进光刻机」，再到去年ASML总裁温宁克称「中国自主研发光刻机破坏了全球产业链」，ASML的态度已经暗示了中国光刻机的迅速发展。
中国在光刻机自主研发的道路上已进入深水区，只要坚持脚踏实地、一步步前进，未来的EUV光刻机必将实现突破，从而逆袭超越成为可能。
