光刻机,核心部件供应商梳理!

用户头像
兰板套利
 · 江苏  

光刻机:半导体制造的明珠

在半导体制造的庞大产业链中,光刻机无疑占据着最为核心与关键的地位,被视作 “半导体工业皇冠上的明珠”。芯片制造,堪称一场微观世界里的精密雕琢艺术,而光刻机就是那支最为关键的 “神来之笔”。它通过将设计好的电路图案,利用高精度的光线投射系统,精准无误地 “绘制” 在硅片之上,这些细微到纳米级别的线条与图案,就如同芯片的 “神经系统”,直接决定了芯片的性能、功能以及未来电子产品的种种特性 。从我们日常须臾不离的智能手机,到引领科技前沿的人工智能设备,从高效运行的超级计算机,到各类智能穿戴产品,其核心的芯片都离不开光刻机的精密加工。倘若没有先进的光刻机技术,高性能、小尺寸芯片的制造便只是空中楼阁,现代科技对于电子产品性能提升和小型化的追求也将成为泡影,整个电子信息产业的发展步伐都将严重受阻。

光刻机的技术等级和经济性有着一系列关键的分类指标 ,其中分辨率是指光刻能够将掩模版上的电路图形在衬底面光刻胶上转印的最小极限特征尺寸,简单来说,分辨率越高,就能在芯片上刻画出越细微的电路,芯片的集成度也就能够越高,性能自然更强大;套刻精度用于描述在非理想情况下,前一层电路图案与当前层电路图案套准偏移的参数,套刻精度越高,芯片各层电路之间的对准就越精准,芯片的性能和稳定性也就更有保障;产率是指光刻机单位时间处理的衬底片数,这直接决定了设备的经济性能,产率越高,在大规模生产芯片时的成本就越低,效率越高;焦深则是指光刻机能够清晰成像的范围,合适的焦深能够确保在光刻过程中,硅片表面不同位置的图案都能清晰准确地被刻制出来。

核心部件与供应商全景

一台先进的光刻机,堪称是无数顶尖科技的集大成者,内部包含着数万个精密零部件 ,它们如同一个精密复杂的 “拼图”,每一块都不可或缺,共同支撑着光刻机的高精度运行。在这些零部件中,光源、光学系统、掩膜版与光栅系统等,是最为核心的部分,直接关乎光刻机的性能表现。

在 A 股市场中,也有一批企业,正凭借自身的技术实力,在光刻机核心部件供应领域崭露头角,成为国产光刻机发展进程中不可忽视的力量,如茂莱光学波长光电福晶科技凯美特气清溢光电以及苏大维格等。它们在各自擅长的领域深入耕耘,从光学元件的精密制造,到特种气体的精准供应,从掩膜版的技术突破,到光栅的精确生产,为国产光刻机产业的崛起奠定了坚实基础。

光学系统关键力量

茂莱光学:国产之光崭露头角

茂莱光学,作为国内超精密光学领域的龙头企业,无疑是国产光刻机光学系统领域的一颗璀璨明星 。自 1999 年成立以来,茂莱光学在精密光学行业深耕细作,凭借着对技术研发的执着追求和对产品质量的严苛把控,逐步建立起了在精密光学领域的品牌地位。

在光刻机光学系统的关键部件研发上,茂莱光学取得了一系列令人瞩目的成果。其 DUV 光学透镜成功通过上海微电子 28nm 光刻机验证,这一突破意义非凡。这意味着茂莱光学的 DUV 光学透镜在精度、性能等关键指标上,达到了国产 28nm 光刻机的使用要求,为国产光刻机在这一制程节点上实现关键部件的国产化替代提供了有力支撑。公司研发的匀光模块同样表现出色,可将光强均匀性控制在 ±1% 以内 。在光刻机的曝光过程中,光强的均匀性直接影响到光刻图案的质量和一致性,茂莱光学的匀光模块能够实现如此高精度的光强控制,极大地提升了光刻的质量和稳定性,确保芯片上的电路图案能够被精准、均匀地刻制出来。

在更为前沿的 EUV 物镜系统研发上,茂莱光学也积极参与其中,并且取得了重要进展,其参与研发的 EUV 物镜系统面型精度达 2nm 。虽然与德国蔡司的 0.8nm 仍存在一定差距,但这一成果已足以支撑 28nm 制程需求。这一研发成果不仅体现了茂莱光学在超精密光学加工领域的深厚技术实力,也为未来国产 EUV 光刻机的研发和突破奠定了坚实基础,让我们看到了国产光刻机在高端制程领域实现技术追赶的希望。

从业务布局来看,茂莱光学聚焦精密光学器件、镜头及系统 ,广泛服务于半导体、生命科学、无人驾驶等多个领域。其中,半导体业务占比超四成,成为公司的核心业务板块之一。在半导体领域,除了为光刻机提供关键光学部件外,茂莱光学还为半导体检测装备提供光学产品。半导体检测是半导体制造过程中不可或缺的环节,通过高精度的光学检测设备,可以及时发现芯片制造过程中的缺陷和问题,确保芯片的质量和性能。茂莱光学凭借其在精密光学领域的技术优势,为半导体检测装备提供了高质量的光学产品,进一步提升了半导体检测的精度和效率,为半导体产业的发展提供了全方位的支持。

波长光电:激光光学领域先锋

波长光电在激光光学元件领域占据着国内主要市场份额 ,是国内精密光学元件、组件的主要供应商。长期以来,公司专注于服务工业激光加工和红外热成像领域,凭借其强大的研发实力和丰富的行业经验,能够为客户提供各类光学设备、光学设计以及光学检测的整体解决方案。

在光刻机相关产品方面,波长光电的平行光源系统可用于国产光刻机配套 。平行光源系统在光刻机中起着至关重要的作用,它能够为光刻过程提供稳定、均匀的光源,确保光刻图案的精度和质量。波长光电的平行光源系统在性能和稳定性上表现出色,能够满足国产光刻机在不同制程工艺下的需求,为国产光刻机的发展提供了关键的光源支持。

中芯国际提供检测光学组件,更是凸显了波长光电在光学检测领域的技术实力 。在半导体制造过程中,晶圆缺陷检测是确保芯片质量的关键环节。波长光电为中芯国际提供的检测光学组件,成功将晶圆缺陷检测精度提升至 0.1μm 级别 。这一精度的提升,使得中芯国际在晶圆缺陷检测方面能够更加准确地发现微小的缺陷,及时进行调整和改进,从而有效提高了芯片的良品率,降低了生产成本,为中芯国际在半导体制造领域保持竞争力提供了有力支持。

从业务布局来看,波长光电的产品广泛应用于半导体光刻、AR/VR 检测等多个领域 。在半导体光刻领域,除了提供平行光源系统和检测光学组件外,公司还在不断加大研发投入,积极拓展其他相关产品和技术,努力为半导体光刻产业链提供更加全面的光学解决方案。在 AR/VR 检测领域,随着近年来 AR/VR 技术的快速发展和市场需求的不断增长,波长光电凭借其在光学领域的技术优势,迅速布局该领域,为 AR/VR 设备制造商提供高精度的光学检测组件和解决方案,助力 AR/VR 产业的发展。公司的高面型精度反射镜也应用于光刻场景,进一步丰富了其在光刻机领域的产品布局。高面型精度反射镜能够精确地反射光线,在光刻机的光学系统中起到关键的光路调整和聚焦作用,对于提高光刻精度和成像质量具有重要意义。

福晶科技:晶体技术铸就优势

福晶科技在全球非线性光学晶体市场占据着领先地位 ,是全球最大的非线性光学晶体(LBO、BBO)供应商,市场占有率颇高。公司自成立以来,始终专注于非线性光学晶体材料的研发、生产和销售,凭借其卓越的晶体生长技术和严格的质量控制体系,在全球非线性光学晶体市场树立了良好的品牌形象。

在光刻机相关技术和产品方面,福晶科技的 KBBF 晶体为中科院 EUV 光源研发提供了重要支撑 。EUV 光源是 EUV 光刻机的核心部件之一,其研发难度极大。福晶科技的 KBBF 晶体具有优异的光学性能,能够满足 EUV 光源在极紫外波段的特殊需求,为中科院在 EUV 光源研发过程中攻克关键技术难题提供了关键材料保障,为国产 EUV 光刻机光源技术的突破做出了重要贡献。

作为 ASML 的间接供应商,福晶科技的光场匀化器产品已成功进入上海微电子供应链 。光场匀化器在光刻机中主要用于将光源发出的光线进行均匀化处理,使光线在光刻胶上形成均匀的曝光,从而提高光刻图案的质量和一致性。福晶科技的光场匀化器产品凭借其出色的匀光性能和稳定的质量,得到了上海微电子的认可,进入其供应链体系。这不仅体现了福晶科技在光场匀化技术方面的领先水平,也进一步巩固了其在光刻机光学系统领域的市场地位,为国产光刻机在光学系统关键部件的国产化替代方面提供了有力支持。

光源系统重要支撑

福晶科技:光源研发持续突破

福晶科技在光源系统研发上同样成果斐然。与上海光机所合作研发的固体激光光源,能量转换效率达 3.42% ,这一成果具有重大意义。从理论上来说,如此高的能量转换效率能够支持 3nm 制程芯片的量产,为国产芯片在高端制程领域的发展提供了关键的光源技术支持。在芯片制造过程中,光源的能量转换效率直接影响到光刻的精度和成本,福晶科技的这一成果,使得在相同的能源消耗下,能够实现更高精度的光刻,为国产芯片制造在技术和成本上取得竞争优势奠定了基础。

其深紫外激光技术更是一大亮点,该技术可输出 13.5nm 极紫外光 ,这一成果为国产 EUV 整机集成奠定了坚实基础。EUV 光刻机所使用的光源波长即为 13.5nm 极紫外光,福晶科技的深紫外激光技术能够实现这一波长的输出,意味着在 EUV 光刻机光源技术方面,国产技术取得了重要突破,为未来国产 EUV 光刻机的整机集成和研发提供了关键的光源保障,让我们距离实现国产 EUV 光刻机的突破又近了一步。

凯美特气:光刻气供应强者

凯美特气是国内通过 ASML 子公司 Cymer 认证的光刻气供应商 ,这一认证充分彰显了其在光刻气供应领域的强大实力。光刻气作为光刻机光源系统中的关键材料,对纯度有着极高的要求。凯美特气的光刻气产品纯度极高,能够精准支撑 KrF/ArF 光刻机的稳定运行。在半导体制造过程中,KrF/ArF 光刻机被广泛应用于不同制程工艺的芯片制造,凯美特气的光刻气能够满足这些光刻机的严苛需求,确保光刻过程的稳定性和精度,为芯片制造提供了可靠的气体材料保障。

凯美特气的激光混配气技术已在中芯国际、长江存储等国内重要的半导体产线中得到应用 。中芯国际和长江存储作为国内半导体制造领域的领军企业,对原材料的质量和稳定性有着严格的把控。凯美特气的激光混配气技术能够得到它们的认可并应用于产线,充分证明了其技术的可靠性和产品的高质量。这不仅进一步巩固了凯美特气在国内光刻气市场的地位,也为国产半导体制造企业在原材料供应的国产化替代方面提供了有力支持,降低了对国外光刻气供应商的依赖,提高了国内半导体产业链的自主可控能力。

从主营业务来看,凯美特气主要从事食品级二氧化碳及电子特种气体的生产 。在食品级二氧化碳领域,公司凭借其严格的质量控制和先进的生产技术,为食品饮料行业提供了高质量的二氧化碳产品,广泛应用于碳酸饮料等食品的生产过程中。在电子特种气体领域,除了光刻气之外,公司还积极拓展其他特种气体产品,不断丰富其在电子特气领域的产品布局。随着半导体产业的快速发展,对电子特种气体的需求日益增长,凯美特气凭借其在光刻气领域积累的技术和市场优势,有望在电子特气市场中占据更大的份额,为国产半导体产业的发展提供全方位的气体材料支持。

掩膜版与光栅系统的国产突破

清溢光电:掩膜版技术先锋

清溢光电作为国内掩膜版领域的佼佼者,在技术研发和市场应用方面取得了一系列显著成果 。28nm 光掩膜版成功通过中芯国际验证,这一成就意义非凡。该光掩膜版的缺陷密度≤0.02 个 /cm² ,在如此微小的面积内,将缺陷控制在极低的水平,这对于芯片制造的精度和良品率有着至关重要的影响。清溢光电的金属掩膜版技术更是打破了日本 HOYA 的长期垄断,在过去,日本 HOYA 在金属掩膜版领域占据着主导地位,其技术和产品在全球市场上具有较高的份额和影响力。清溢光电通过自主研发和技术创新,成功打破了这一垄断格局,并且其产品价格较进口产品大幅降低,这不仅为国内半导体企业提供了更具性价比的选择,降低了芯片制造的成本,也提高了国内半导体产业链的自主可控能力,增强了国内半导体产业在全球市场的竞争力。

清溢光电的主营业务围绕掩膜版展开,作为国内掩膜版龙头企业,其技术实力和市场地位不容小觑 。公司已经实现了 180nm 半导体芯片掩膜版的量产,这在一定程度上满足了国内半导体芯片制造在该制程工艺下的需求。公司的 AMOLED/LTPS 掩膜版广泛应用于显示面板及智能驾驶领域 。在显示面板领域,随着智能手机、平板电脑、电视等消费电子产品对显示效果的要求不断提高,AMOLED/LTPS 掩膜版的需求也日益增长。清溢光电的相关产品凭借其高精度、高质量的特点,能够满足显示面板制造商对于高分辨率、高对比度显示效果的追求,为显示面板产业的发展提供了有力支持。在智能驾驶领域,车载显示系统对于显示的稳定性、清晰度和可靠性有着严格的要求,清溢光电的 AMOLED/LTPS 掩膜版同样能够满足这些需求,为智能驾驶的发展提供了关键的显示技术支持,助力智能驾驶的人机交互体验不断提升。

苏大维格:光栅制造领军者

苏大维格在国内光刻机定位光栅领域占据着领先地位,是国内唯一能够量产光刻机定位光栅的企业 ,国产替代率超 70%。这意味着在国内光刻机定位光栅市场中,苏大维格的产品占据了大部分份额,为国产光刻机在这一关键部件上实现国产化替代做出了重要贡献。其产品应用于上海微电子 28nm 光刻机,并且在精度上表现卓越,将定位误差降低至 1.5nm 。在光刻机的运行过程中,定位光栅的精度直接影响到芯片上电路图案的刻制精度,苏大维格能够将定位误差控制在如此微小的范围内,极大地提升了国产光刻机的性能和芯片制造的精度,使得国产 28nm 光刻机在精度方面达到了国际先进水平,为国内半导体产业在这一制程节点上的发展提供了关键支撑。

苏大维格的第三代光栅系统更是其技术实力的集中体现,该系统支持 14nm 工艺验证 。随着半导体技术的不断发展,对于芯片制程工艺的要求越来越高,14nm 及以下的先进制程工艺成为了半导体产业发展的关键方向。苏大维格的第三代光栅系统能够支持 14nm 工艺验证,表明其在技术上已经达到了先进水平,为未来国产光刻机在 14nm 及更先进制程工艺上的研发和突破提供了重要的技术支持,也为国内半导体企业在先进制程芯片制造方面提供了更多的可能性,有助于提升国内半导体产业在全球先进制程领域的竞争力。

从业务覆盖来看,苏大维格是一家微纳光学技术服务商 ,其业务领域十分广泛。产品涵盖防伪材料、AR 显示元件等多个领域 。在防伪材料领域,苏大维格凭借其在微纳光学技术方面的优势,开发出了一系列具有高防伪性能的材料,这些材料广泛应用于各类产品的防伪标识中,通过独特的光学结构和防伪技术,有效地防止了假冒伪劣产品的出现,保护了企业和消费者的权益。在 AR 显示元件领域,随着 AR 技术的快速发展和市场需求的不断增长,苏大维格积极布局该领域,其研发的 AR 显示元件具有高精度、高清晰度等特点,能够为 AR 设备提供优质的显示效果,助力 AR 产业的发展。公司的自主直写光刻机也在消费电子及泛半导体领域发挥着重要作用 。在消费电子领域,自主直写光刻机能够满足消费电子产品对于高精度、小尺寸芯片和微纳结构的制造需求,为智能手机、平板电脑等消费电子产品的创新和发展提供了技术支持。在泛半导体领域,自主直写光刻机可以应用于半导体芯片制造、传感器制造等多个环节,为泛半导体产业的发展提供了关键的制造设备,进一步拓展了苏大维格在半导体产业链中的影响力。

总结与展望

茂莱光学波长光电福晶科技凯美特气清溢光电以及苏大维格等企业,在光刻机核心部件供应领域各自展现出独特的技术实力和市场优势,从光学系统到光源系统,从掩膜版到光栅系统,它们的努力和突破为国产光刻机产业的发展注入了强大动力 。

尽管当前国产光刻机与国际先进水平仍存在一定差距,但这些企业在各自细分领域的不断耕耘和技术突破,让我们看到了国产光刻机产业崛起的希望。未来,随着技术的持续创新和产业的不断完善,国产光刻机及产业链有望实现更大的突破,在全球半导体制造领域占据更为重要的地位 。

国产光刻机的发展之路,不仅关乎半导体产业的自主可控,更关系到国家在高科技领域的核心竞争力。让我们持续关注这些企业的发展动态,为国产技术的突破加油助力,期待在不久的将来,能够看到更多国产光刻机在半导体制造领域大放异彩,推动我国半导体产业迈向新的高峰 。