光刻技术是否属于半导体制造工艺(精准度要求严格，光刻技术是衡量芯片制造工艺的关键设备)

一个手指甲尺寸的芯片需要由上百亿个晶体三极管构成，加工工艺的难度精准度要求很高。接下来我们以麟麟990为例子，是华为于2019年发布的5G智能手机芯片，选用tsmc第二代7nm(EUV)工艺技术，面积约113mm2(约1cm厚为，小指甲尺寸)。处理芯片生产厂所采用的12英尺单晶硅片面积为70659mm2，一个单晶硅片大概可生产500颗麟麟990处理芯片(依照总面积算能切约700颗，可是应该考虑边角余料和合格率产生的影响)。半导体设备流程是双层叠加的，上百亿只晶体三极管由纵横交错且不交错金属线条相互连接，完成了芯片作用。一颗990处理芯片上边搭载了约103百万只晶体三极管，其中一只晶体三极管在芯片中只占发丝横剖面百分之一不了的总面积，但它却是由繁杂的电路结构构成。芯片生产结束后，单晶硅片上的上百亿只晶体三极管由纵横交错且不交错金属线条相互连接，完成了芯片作用。

芯片生产都是按照处理芯片设计图，在硅晶圆上逐级制作原材料物质层的一个过程，工艺技术发展趋势带动原材料物质层叠加层数提升。处理芯片是通过双层开展累加制造出来的，处理芯片布图中的每一层图案设计，制造全过程会到硅晶圆上做出一层由半导体器件或物质组成的图形。图型层也称作原材料物质层，比如P型基板层、N型扩散区层、氧化层电缆护套、光伏电池层、金属材料联线层等。处理芯片设计图有多少层，生产制造结束后的硅晶圆上基本上就有多大原材料物质层。伴随着工艺技术发展趋势，原材料物质层的叠加层数逐步增加。原材料物质层在硅晶圆上叠加在一起，就会形成全部处理芯片，甚至整个硅晶圆内全部的电源电路电子器件。他们主要包含晶体三极管(三极管)、存储器、二极管、电阻器、联线、管脚等。

半导体设备阶段和设备：半导体行业是芯片设计的关键，包含晶圆制造和封装测试等阶段。用于集成电路芯片行业的机器一般可以分为前道工艺机器设备(晶圆制造)与后道工艺技术(封装测试)。在其中，所涉及到的机器设备主要包含空气氧化/蔓延机器设备、光刻设备、刻蚀设备、清理机器设备、干法刻蚀机器设备、薄膜沉积设备、研磨抛光设备和优秀封装设备等。三大核心主设备——光刻技术、刻蚀设备、薄膜沉积设备，占有晶圆制造生产线机器设备投资规模超70%。

光刻技术是衡量芯片制造工艺的关键设备，光刻技术屏幕分辨率也就越高，芯片制造工艺越优秀。为了能追求处理芯片更快地响应速度和更优的能耗等级，必须减少晶体三极管内部结构导电性断面长度。依据克分子定律，制造连接点以近0.7倍(1/√2)下降靠近物理极限。断面长短即是制造连接点，如FET的栅线条总宽，它代表了光刻技术能够完成的最低规格，全部元器件没有什么比它较小的规格，也叫FeatureSize。光刻设备的分辨率取决于IC的最低线距，光刻技术屏幕分辨率也就越高，芯片制造工艺越优秀。因而，光刻机的更新肯定会往最少屏幕分辨率水准发展趋势。

光刻技术为半导体材料生产过程中商品的价值、技术要求与时间占比最高的一部分之一，是半导体体生产制造的重要前提。光刻技术是半导体设备的重要步骤之一，成本费约给整个单晶硅片加工工艺的1/3，耗费精力约为全部单晶硅片工艺技术40～60%。光刻技术本质为灯源根据掩膜版把它附带的临时电源电路构造转移至单晶硅片表层的感光塑料薄膜上，再通过一系列解决产生特定电路结构。光刻技术包括单晶硅片表层清理烘干处理、涂底、旋涂光刻技术、软烘、指向曝出、后烘、成像、硬烘、离子注入、检验等流程，各种设备包含光刻技术、涂胶机成像机器设备(Track)、清洗机械、量检测仪器等，在其中完成指向曝出的光刻机是光刻技术工序的核心设备。

原理：相近照相机，根据光源透传在单晶硅片表层显像，刻刷出细致图案设计

光刻设备是一种投射曝出系统软件，其核心由灯源(Source)、光罩(Reticle)、聚光镜(Optics)和单晶硅片(Wafer)四大模块构成。在光刻技术中，机器设备是从灯源投影光线，穿过印有图案设计月亮的光掩膜版及光学激光镜片，将线图曝出在含有光泽涂层硅晶圆上;之后通过蚀刻加工曝出或没有受到曝出的部分来形成管沟，然后进行堆积、蚀刻加工、夹杂，构造出不同的材料线路。此工艺流程被一再反复，将数十亿计的MOSFET或其它晶体三极管创设在硅晶圆上，产生一般所指的集成电路芯片或处理芯片。

——在技术方面，光刻技术直接关系到光刻技术所采用的光源类型和激光光路控制水准，进来决定光刻技术的水准，最后表现为产出率芯片制造和性能水准;与此同时在中高端加工工艺中间漆胶机、显影机(Track)一般需要与光刻技术联网工作，因而光刻技术是光刻工艺的核心设备。

——在产业方面，光刻技术直接关系到晶圆制造产线的技术实力，另外在设备上是商品的价值和技术要求最高设备之一，对晶圆制造危害极深。总体来看，光刻设备称得上半导体设备的重要前提。

原理：光刻技术相近胶卷相机，根据光源透传将电源电路图型在单晶硅片表层显像，光刻技术机精度灯源光波长呈负相关。大家比照相机和光刻技术原理：1)照相机基本原理：被摄物件被光线照射所反射面光线，通过相机的镜头，将视频投影并集中在镜头的胶片照片(感光元件)上，这般便能把被摄物件的图像拷贝究竟上面。2)光刻技术基本原理：又被称为影视制造，基本原理是把灯源(Source)射出的较高能镭射越过光罩(Reticle)，将光罩里的电源电路图型通过聚电镜(projectionlens)，将影象变小1/16后显像(影象拷贝)在浸涂光阻层单晶硅片(wafer)上。比照相机和光刻技术，被拍摄物体就等于是影视制造里的光罩，聚光镜便是单反镜头，而胶片照片(感光元件)便是浸涂光阻层单晶硅片。因为集成电路芯片分辩率和光刻技术光源波长呈负相关关联，波长越短、图象像素越高，相匹配地光刻机的精度更高。

光刻技术工艺流程：实质就是IC芯片生产的图形迁移技术性(Patterntransfertechnology)，把掩膜版里的处理芯片设计图案转移至单晶硅片表层抗蚀剂膜上，最终然后把单晶硅片表层抗蚀剂图型迁移到圆晶上。典型性光刻技术步骤包含8个阶段，分别为底膜提前准备、点胶、软烘、指向曝出、被曝光烘、成像、坚膜、成像检验，后续工作加工工艺包含离子注入、清理等流程。(1)单晶硅片最先通过清理，随后在表面上匀称涂敷光刻技术，根据软烘加强光刻技术的黏附性、均匀度等属性;(2)接着灯源通过掩膜版与光刻技术里的光敏物质发生化学反应，以此来实现图型迁移，经被曝光烘处理之后，应用显影液与光刻技术能溶一部分反映，从而使得光刻技术结论数据可视化;坚膜则根据去除杂质、水溶液，加强光刻技术特性认为后面离子注入等各个环节充分准备;(3)最终通过成像检验确定电源电路图型是否正确，符合要求的单晶硅片进到离子注入等各个环节，不符合要求的芯片则根据情况返修或损毁，值得关注的是，在半导体设备中，绝大部分加工工艺全是不可逆转，而光刻技术恰为极个别能够返修的工序。

数次加工工艺：光刻技术并非只刻一次，针对芯片制造过程中每个掩膜层都要用到光刻技术工艺流程，所以需要应用数次光刻技术。电路原理便是通常说的集成电路(ic设计)，电路原理的结果就是处理芯片设计图(Layout)。处理芯片设计图在生产提前准备的时候被分离出来成好几个掩膜图案，并做成一套带有几十～几百层掩膜版。处理芯片生产商依照加工工艺次序分配，逐级把掩膜版上的图案制做在单晶硅片上，形成了一个立体晶体三极管。假设一个处理芯片设计图划分成n层光刻掩膜版，单晶硅片里的电源电路制造流程各类工艺流程就需要循环系统n次。依据芯史记微信公众平台，在一个最典型的130nmCMOS集成电路芯片生产过程中，有4个金属材料层，有超出30个掩膜层，使用474个解决流程，在其中212个阶段与光刻技术曝出相关，105个阶段和应用抗蚀剂图像图案迁移相关。针对7nmCMOS加工工艺，8个工艺节点以后，掩膜层的总数更高，所需的光刻技术工艺流程大量。

光刻技术销售市场：国际市场规模约200亿美金，ASML处于肯定领跑

市场容量：半导体行业销售市场规模超上千亿，在其中光刻设备占比超22%

2022年全球半导体设备市场经营规模再次超上千亿，2024年有希望恢复至1000亿美金。半导体材料专业设备市场和半导体行业形势情况密切相关，2021年开始，中下游市场的需求推动全球单晶硅片厂商不断改建，半导体行业得益于芯片加工商持续提高的资本性支出，据SEMI数据信息，2021/22年全球半导体设备市场经营规模分别是1026/1074亿美金，连续两次创下历史新高。SEMI预测分析，因为宏观经济环境的考验和半导体材料市场需求的乏力，2023年半导体设备机器设备全世界销售总额将在2022年创纪录的1074亿美金降低18.6%，至874亿美金;2024年期间恢复至1000亿美金。

——地区比照：2022年中国内地半导体行业市场容量占世界26.3%，近5年增长速度领先全世界。随着近年来芯片产业链持续向中国内地迁移，中国科技进步及政策优惠不断推动我国集成电路行业持续快速发展。依据SEMI数据信息，2022年中国内地半导体行业销售总额282.7亿美金，市场容量在2017-2022年复合增长率为28%，增长速度远远高于全世界。中国内地半导体行业市场容量占世界比例26.3%，连续三年变成全球半导体机器的较大销售市场，其次是我国台湾和韩国。SEMI预估2023年与2024年，中国内地、我国台湾和韩国依然会是机器设备花费的前三大终点，在其中预估中国台湾将于2023年重新得到领先水平，中国内地将于2024年重回第一。

——种类比照：晶圆制造机器设备占比约88%使用价值最大，光刻设备奉献较大。依据SEMI统计，2022年全球半导体设备市场经营规模按类型区划，封装形式/检测/晶圆制造机器的销售总额分别是57.8/75.2/941亿美金，占比分别为5.4%/7.0%/87.6%，在其中晶圆制造中光刻技术、刻蚀及清理、薄膜沉积为重要工艺技术，该等工艺技术价值在芯片加工一条生产线成本中占比较高，各自约为半导体行业市场22%/21%/18%。

光刻设备2022年国际市场规模约200亿美金，是重点品类之一。半导体行业销售市场规模遭受供需不平衡与技术革命危害呈规律性增长的趋势，依据SEMI数据信息，2022年全球半导体设备市场规模超过1074亿美金，当中晶圆制造机器设备大约为941亿美金。晶圆制造机器设备从类别上可以分为离子注入、薄膜沉积、光刻技术、检验、正离子夹杂等十多类，依据Gartner预测分析，2022年世界晶圆制造设备市场中光刻设备占有率21.3%，综合运算2022年全球半导体光刻设备市场容量大约为200亿美金。

销售量状况：2022产销量超550台，ASML独享国际市场

全世界光刻技术产销量超550台，销售市场规模超1000亿人民币，2023年有希望迎来新一轮迅速提高。全世界光刻技术市场销售主要来源于TOP3生产商，依据各厂商公示的数据信息，2021年光刻技术销量为478台，同比增加15.74%，2021年光刻技术有关营业收入达1076亿人民币，同比增加8.9%，主要是由EUV等优质型号交货提升带动。与半导体业周期时间类似，光刻技术市场销售有较强的规律性，2019年全球半导体进到下行周期，TOP3生产商光刻技术销量为354台，同比减少3.8%，光刻技术市场销售和行业保持同步;2021年至今，半导体板块要求反跳，随着各种单晶硅片厂工艺技术提产加快，光刻技术销售市场迎来新一轮持续增长，2021/22产销量分别是478/551台，各自同期相比15.74%/15.27%。

伴随着制造节点和工艺流程升级，光刻技术需要量不断增长，机器设备价格也不断提升。随着芯片制程不断完善，需要光刻技术类型产生变化：逻辑性制造从5nm连接点逐渐，必须采用EUV光刻技术，光刻设备支出占有率大幅度提升;DRAM处理芯片从1A连接点逐渐开始选用EUV光刻技术;3DNAND处理芯片因为多堆叠堆技术性发明仍应用较旧式的光刻机，光刻设备支出占有率明显下降。总体上ArFi和EUV高端光刻机占有率有所提高;每台EUV光刻技术市场价超出1亿美金，拉高了平均售价。