通常來(lái)講，消費者期望獲得(de)運算速度更快(kuài)、續航更強的手機(jī)。運算速度更快(kuài)意味着芯片上的晶體(tǐ)管數量更多，而續航更強意味着整體(tǐ)芯片的體(tǐ)積要更小。因此，在更小體(tǐ)積的矽片上塞進更多的晶體(tǐ)管，就(jiù)是廣大(dà)廠(chǎng)商解決這個問(wèn)題的途徑。

光(guāng)刻機(jī)，就(jiù)是制造芯片實現在矽晶片上塞進多少晶體(tǐ)管的關鍵裝備。它采用類似照(zhào)片沖印的技術(shù)，把掩膜版上的精細圖形通過光(guāng)線曝光(guāng)印制到矽片上，芯片單位體(tǐ)積上處理(lǐ)單元越多，光(guāng)刻機(jī)的分(fēn)辨率越高。目前，光(guāng)刻機(jī)能刻蝕的最高分(fēn)辨率是“3nm”，分(fēn)辨率越高對所用的光(guāng)的要求也就(jiù)越高。

一、光(guāng)刻機(jī)制程與采用光(guāng)源的關系

光(guāng)刻機(jī)是用“光(guāng)”來(lái)雕刻其他(tā)物品的機(jī)器，其采用波長固定的單色光(guāng)，在波長的選擇上，充分(fēn)展示了光(guāng)刻機(jī)的發展曆程。光(guāng)的波長越短(duǎn)，發生(shēng)的衍射現象越輕微，成像質量就(jiù)越清晰，制造出來(lái)的晶體(tǐ)管精度就(jiù)越高，所以通常采用波長較短(duǎn)的光(guāng)來(lái)制造芯片。但(dàn)是，波長也不能太短(duǎn)，短(duǎn)到一定程度之後就(jiù)是X光(guāng)，又名X射線，這種光(guāng)穿透性非常強，很難通過光(guāng)路(lù)系統進行操作(zuò)。

光(guāng)源的波長越小分(fēn)辨率越高，但(dàn)是産生(shēng)光(guāng)的難度也越高。第一代光(guāng)刻機(jī)光(guāng)源是g-Line（波長爲436nm），以及之後采用的汞燈光(guāng)源（波長爲365nm）進行光(guāng)刻，此時加工(gōng)的芯片精度極限大(dà)約是250nm。随着技術(shù)的發展，光(guāng)刻機(jī)使用了深紫外光(guāng)，又名DUV（波長爲193nm），但(dàn)是獲得(de)被激發的ArF準分(fēn)子難度較大(dà)。通過在光(guāng)刻機(jī)中加入特種液體(tǐ)也能改變光(guāng)的波長，提高加工(gōng)精度，但(dàn)采用這種方式加工(gōng)出的芯片制程最小也隻能達到22nm[1]。而目前，最先進芯片的制程已經能夠達到3nm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于22nm，與之匹配的光(guāng)刻機(jī)的光(guāng)源波長爲13.5nm，被稱爲極紫外光(guāng)（EUV），這種光(guāng)源的技術(shù)難度進一步提高。

光(guāng)刻機(jī)的五代光(guāng)源及其制程[2]

二、極紫外光(guāng)光(guāng)刻技術(shù)的專利申請(qǐng)态勢

自(zì)第一件(jiàn)極紫外光(guāng)光(guāng)刻技術(shù)相(xiàng)關專利1998年(nián)公開以來(lái)，相(xiàng)關專利數量整體(tǐ)呈現穩定增長趨勢，而2021年(nián)的數量增長更是尤爲迅猛。從(cóng)申請(qǐng)主體(tǐ)來(lái)看(kàn)，阿斯麥、蔡司和尼康在該領域内的專利申請(qǐng)擁有數量位列三甲，特别是阿斯麥和蔡司公司，兩者總和占專利申請(qǐng)總量的30%左右，并且在近幾年(nián)增長趨勢顯著的情況下，更是在2021年(nián)直接翻倍。尼康公司申請(qǐng)的專利要早于阿斯麥公司，但(dàn)在實際産業中，尼康并未更早地推出産品，後續申請(qǐng)的專利數量也不多。中國(guó)在該領域内的專利申請(qǐng)數量整體(tǐ)較少，研究起步時間也較晚，增長速度也并不明顯。

從(cóng)專利申請(qǐng)的全球布局來(lái)看(kàn)，日(rì)本、美國(guó)、韓國(guó)和中國(guó)是相(xiàng)關專利布局最多的國(guó)家。在專利布局時，通常需要考慮的因素包括市場活躍度、研發熱(rè)度、布局成本及收益等，美國(guó)和中國(guó)是世界上重要的應用市場，日(rì)本在光(guāng)刻材料、光(guāng)刻技術(shù)方面的綜合實力較強，韓國(guó)和中國(guó)是重要的代工(gōng)市場，這些與專利在全球布局所反映出來(lái)的也是一緻的。最大(dà)的光(guāng)刻機(jī)生(shēng)産廠(chǎng)商阿斯麥公司隸屬于荷蘭，但(dàn)其在本土(tǔ)的專利申請(qǐng)量并不多，其申請(qǐng)量主要集中在上述國(guó)家，可(kě)見(jiàn)專利布局與技術(shù)研發、市場應用的相(xiàng)關度更高，更應重點考慮。

從(cóng)專利申請(qǐng)主體(tǐ)所申請(qǐng)的專利數量排名來(lái)看(kàn)，阿斯麥和蔡司位列第一梯隊，尼康、台積電、富士、信越及旭硝子位列第二梯隊。從(cóng)申請(qǐng)主體(tǐ)所屬國(guó)家來(lái)看(kàn)，在前十名的公司中，日(rì)本公司最多有五家，占有一半比例。從(cóng)産業分(fēn)布來(lái)看(kàn)，阿斯麥和蔡司主要是主機(jī)制造廠(chǎng)，主導最先進的量産光(guāng)刻機(jī)制造；日(rì)本公司主要是配套廠(chǎng)，在光(guāng)刻膠、化學材料、清洗技術(shù)等方面整體(tǐ)實力很強。

極紫外光(guāng)光(guāng)刻機(jī)涉及技術(shù)廣泛，系統複雜，阿斯麥公司雖然有五家子公司，例如(rú)Cymer子公司主要用于生(shēng)産光(guāng)源，HMI子公司用于生(shēng)産電子光(guāng)束的檢查儀，Wijdeven Motion子公司主要生(shēng)産直線電機(jī)，但(dàn)他(tā)們也不能單獨制造出光(guāng)刻機(jī)的所有零部件(jiàn)。據悉，阿斯麥光(guāng)刻機(jī)的供應商高達3000家，此外還(hái)存在大(dà)量的隐藏供應商，這也是在上面專利申請(qǐng)中的其他(tā)申請(qǐng)主體(tǐ)較多的原因之一。

三、小結

極紫外光(guāng)光(guāng)刻技術(shù)的發展，展現了人(rén)們對于卓越和極緻的追求。同時也揭示了，技術(shù)和産業的領先需要一個極其漫長且耗費極大(dà)的積累過程，需要更加持久和專注地投入。中國(guó)企業在研發中，要充分(fēn)挖掘已有專利技術(shù)信息，從(cóng)中發現技術(shù)發展脈絡，梳理(lǐ)研發思路(lù)，少走彎路(lù)；同時也要積極做好布局專利，更好地保護創新，爲自(zì)己的企業保駕護航。

[1]https://finance.sina.com.cn/wm/2021-12-30/doc-ikyakumx7227096.shtml

[2]https://mp.weixin.qq.com/s/ih6Hu2JswBhlEixkcK5w1g