雖然我國正在競相使用與華為相關的 SiCarrier 和 Yuliangsheng 的本土工具來縮小光刻差距，但現實情況是，極紫外 （EUV） 光刻技術仍然是一個完全不同的領域。能夠打印 5nm 以下芯片的機器不僅復雜，而且是全球科學合作的巔峰之作。

以 ASML 為例，這是一家擁有 EUV 虛擬壟斷權的荷蘭公司。以英特爾、臺積電和三星為主要客戶，ASML 的主導地位不僅在于技術領先地位，還在于一個任何國家都無法在一夜之間復制的生態系統。

正如《焦點：ASML 之道》所揭示的那樣，ASML 并不完全制造 EUV 掃描儀，而是像交響樂一樣指揮它們。ASML 不是自己制作光學器件、光源或其他核心模塊，而是充當主編排器，協調由 100 多家頂級供應商組成的全球網絡。

讓我們仔細看看這一技術奇跡——揭開 ASML EUV 系統的結構、其核心組件背后的關鍵推動因素，以及這種錯綜復雜的合作如何成為 ASML 占據主導地位背后的驅動力。

從輕質到芯片：ASML 的 EUV 工藝內部

正如 ASML 所解釋的那樣，其 EUV 光刻就像用“納米級光手術刀”雕刻電路。想象一下，試圖將整本百科全書蝕刻到一粒米上——ASML 的 EUV 機器也做類似的事情：它們使用極短波長的光將微觀電路圖案“打印”到上面硅晶 圓。

首先，系統需要一個光源。就 EUV 而言，它使用一種特殊的 13.5 nm 波長光——比人類頭發細 5,000 倍。這種令人難以置信的短波長使得能夠打印出如此微觀的圖案。但請記住，整個過程必須在真空中進行，因為這種類型的光會立即被空氣吸收。如果沒有真空，珍貴的EUV光將在到達晶圓之前消失。

接下來，需要超精密反射鏡來捕捉、聚焦和引導光線通過系統，就像使用放大鏡聚焦陽光一樣，但精度要高出數百萬倍。這些鏡子經過拋光至原子級光滑度，以確保不會丟失光線。

然后，光被成型并通過稱為光掩模的“模板”照射，其中包含芯片的電路設計。光線將此圖案投射到硅威化餅，幾乎就像用手電筒透過剪紙照射，在表面留下微小而精確的陰影。

值得注意的是，ASML 的一項關鍵優勢是其高 NA EUV 技術，該技術使用變形光學器件將圖案在一個方向上壓縮 4 倍，在另一個方向上壓縮 8 倍——就像智能收縮鏡頭一樣。這允許單次曝光創建極其精細的特征。

相比之下，DUV光刻系統（目前我國制造商可以使用的最先進的技術）必須使用多圖案化（對同一區域進行多次沖壓）才能接近相似的分辨率，這使得工藝速度更慢、成本更高，并且更容易出現缺陷。

ASML 背后的團隊努力：關鍵零部件供應商

二十年。據該公司稱，這就是 ASML 及其合作伙伴完善 EUV 光刻技術所花費的時間。回報？一臺如此復雜的機器包含大約 100,000 個零件，完美協調地工作，運輸單個單元就像精心策劃一次小型軍事行動——40 個貨運集裝箱、三架貨機和 20 輛卡車，所有這些都協調起來，只是為了將一臺機器從工廠運送到晶圓廠。

價格標簽呢？最新的 High-NA EUV 機器售價超過 3.5 億美元——比私人飛機還貴，但對于制造世界上最先進的芯片至關重要。為了實現這一壯舉，ASML 與專業供應商合作，每個供應商都掌握自己的零件，制造一臺突破芯片制造極限的機器。

蔡司：EUV 光學大師

由于 EUV 光被空氣和玻璃吸收，蔡司必須創建一個在真空中工作的完全基于鏡子的光學系統。這個奇跡高 1.5 米，重 3.5 噸，由 35,000 多個零件組成。

然而，精度令人驚嘆：鏡子本身就是光學杰作——如果縮放到覆蓋德國，最高凸起僅為 0.1 毫米。每個反射鏡都有 100 多個原子精確層，厚度僅為幾納米，以最小的損耗反射 EUV 光。蔡司指出，僅制造一面這樣的鏡子就需要幾個月的時間。

能夠處理這種精度水平的專家極為罕見。據報道，風險如此之高，以至于華為試圖吸引德國蔡司 SMT（ASML 尖端光學背后的團隊）的工程師，提供高達三倍的薪水，以確保他們在 2024 年底的專業知識。

ASML 和蔡司 SMT 之間的依賴關系是絕對的。ASML 已向卡爾蔡司 SMT 投資了 15 億歐元，并于 2016 年收購了 24.9% 的股份，此后獲得了數十億美元的股息。同期，蔡司SMT的收入從2016年的12億歐元飆升至2024年的41億歐元。如果沒有蔡司，ASML 的運營將完全停止。

Cymer：EUV 背后的激光功率

接下來是 ASML 與美國公司 Cymer 在激光技術方面的合作。賽默的準分子激光器使用氟化氬 （ArF） 或氟化氪 （KrF） 等氣體來產生深紫外光，但對于 EUV 和下一代高數值孔徑 EUV 系統，它們依賴于激光產生的等離子體 （LPP） 技術。

在這個過程中，高功率激光每秒向微小的錫滴發射數千次，每個錫滴都有硬幣大小，將它們變成發射 13.5 nm EUV 光的等離子體。每個變量——液滴速度、激光能量、真空控制和冷卻設計——都必須精確控制，因為即使是微小的變化也會影響整個光刻機的性能。

值得注意的是，2013 年，ASML 收購了 Cymer，以加快半導體 EUV 光刻技術的開發，同時使其遠離競爭對手的控制。

沉浸式突破

在供應商的支持下，ASML 在浸沒式光刻技術的芯片縮小方面取得了重大飛躍。傳統的“干式”光刻將光線通過空氣直接照射到晶圓上。然而，浸沒式光刻在透鏡和晶圓之間插入一層薄薄的高度純凈水。這種水就像光的放大鏡，使微小的圖案更容易解析——類似于一滴水使下面的物體看起來更大。

在浸入式之前，業界嘗試使用較短的波長（例如 157 nm 光）來提高分辨率。但氟化鈣鏡片會造成雙折射，產生無法滿足芯片規格的模糊圖像。浸沒式光刻巧妙地避開了這個問題，堅持使用 193 nm 光，但使用水來提高分辨率。

這項技術是一個現代奇跡：當鏡頭掃描晶圓時，一層薄薄的水膜必須完美地漂浮在晶圓下方。不會出現一個氣泡，不粘在晶圓上，在精致的圖案上不留任何痕跡。所有這些都以令人難以置信的速度發生，晶圓的移動速度比肉眼所能跟隨的速度還要快。

如果沒有關鍵合作伙伴，這一突破是不可能實現的。德國的蔡司想出了如何調整標準鏡頭以與浸沒式光刻技術配合使用，而飛利浦研究院則利用他們在光學記錄方面的專業知識來幫助設計可以精確移動和控制鏡頭下方水層的系統。

到 2004 年底，ASML 的主要客戶臺積電已經使用這些早期的浸沒式系統生產了第一批功能齊全的 90 納米節點芯片。

為什么中國還沒有迎頭趕上

ASML首席執行官克里斯托夫·富凱（Christophe Fouquet）曾表示，中國國在芯片制造方面落后了10到15年——真正的差距可能更大。ASML的領先優勢不在于一家公司，而在于一個復雜的技術生態系統。即使競爭對手復制了光刻機的外觀，他們也無法獲得蔡司的精密鏡頭、賽馬的激光器、臺積電的測試設施或多年的微調運行數據。

這就像試圖只通過閱讀樂譜來演奏一首交響樂：音符就在那里，但如果沒有管弦樂隊、指揮家和數十年的練習，音樂就永遠不會生動起來。這種合作伙伴、專業知識和基礎設施的協調使 ASML 保持領先地位，并使我國公司幾乎不可能迎頭趕上，至少在不久的將來是這樣。