一台卖 12 亿！中国一年买走 ASML41% 设备，光刻机国产化为何刻不容缓？

你知道吗？2024 年全球有一款设备，单台最高售价突破 1.7 亿美元（约合 12.3 亿人民币），中国企业一年就花了 90 亿欧元采购！

占全球头部厂商营收的 41%

—— 它就是被称为 “工业皇冠上的明珠” 的光刻机。几乎所有电子设备的核心部件，都离不开这台 “精密仪器之王” 的加持。

一边是国内芯片产能的 “饥渴”，一边是海外技术的 “卡脖子”，我们到底能不能造出自己的光刻机？国产替代又该从哪里突破？

近期光刻机领域动态不断。政策上，国家大基金三期 3440 亿元专项资金落地，七部委联合发文支持半导体设备企业上市融资，上海、北京等地出台专项补贴政策，推动光刻机产业链国产化率提升 。

新闻方面，荷兰政府决定将 ASML 对中国销售 DUV 光刻机排除在敏感商品出口信息披露范围之外，中国获取 DUV 光刻机可能更顺畅，但也面临其倾销冲击国产光刻机发展的风险。

此外，国产 “羲之” 电子束光刻机在杭州进入应用测试阶段，精度达 0.6 纳米登顶全球，已在量子芯片研发等领域应用，国产化率达 78%，推动中国半导体设备技术突破。

1. 光刻机有多重要？它是芯片制造的 “印钞机”，也是 “拦路虎”

很多人不知道，一块指甲盖大小的芯片，要经过晶圆加工、氧化、光刻等 8 大步骤，其中光刻是最关键、最烧钱的环节

图：光刻工艺流程

—— 不仅耗时占了生产环节的一半，成本更是占到芯片总成本的 30% 以上。

简单说，光刻就像 “用激光在晶圆上雕刻电路图”：先把电路图案画在光罩上，再用高能激光穿过光罩，通过聚光镜把图案缩小 16 倍，最后精准印在涂了感光材料的晶圆上。而完成这一系列操作的核心设备，就是光刻机。

更惊人的是它的 “身价”：在一条 12 英寸晶圆产线中，光刻机的购置成本占比高达 21%-23%，远超其他设备。

数据显示，一条月产 1 万片的 12 英寸产线，需要 8 台光刻机，是 8 英寸产线的 2 倍；而最先进的 EUV 光刻机，单台售价能买 20 架波音 737 客机！

全球光刻机市场规模,亿美元

资料来源:SEMI 官网,中商产业研究院,

这还不是最让人焦虑的 —— 全球光刻机市场基本被 “一家独大” 的 ASML 垄断。

2022 年，ASML 占据了 82.1% 的市场份额，剩下的 10.2% 和 7.7% 分别被日本佳能、尼康瓜分。

尤其是能生产 7nm 及以下先进制程芯片的 EUV 光刻机，全球 40 台出货量全来自 ASML，没有任何替代品。

光刻机前三大公司出货情况,2022

资料来源:中商产业研究院,山西证券研究所

2. 中国为什么必须造光刻机？产能翻倍遇上 “断供”，需求根本等不起

最近两年，中国芯片产业正在经历一场 “产能扩张潮”

根据规划，到 2026 年底，大陆 12 英寸晶圆厂的总月产能将突破 414 万片，比 2023 年的 217 万片几乎翻倍。

像中芯国际、华虹集团、晶合集成等企业，都在加紧建设 28nm、22nm 等先进制程产线。（相关公司半年度业绩表现已更新星球，详情见文末）

中国大陆晶圆厂布局

更紧迫的是 AI 带来的 “算力焦虑”

随着生成式 AI 的爆发，全球 IDC GPU 市场规模预计从 2024 年的 856 亿美元增长到 2029 年的 1620 亿美元，而高性能 AI 芯片需要 5nm、3nm 的先进制程。

可国内寒武纪、华为等芯片厂商，却面临海外流片受限的难题，只能依赖本土产能

—— 这一切，都离不开光刻机的支撑。

但就在我们急需设备的时候，美国却联合荷兰不断收紧出口管制：2019 年阻止 ASML 向中芯国际出口 EUV；

2023 年限制先进浸没式 DUV 光刻机；2024 年更是直接吊销了 ASML NXT:2050i 等型号的出口许可证。

要知道，2024 年中国买走了 ASML 41% 的设备，一旦断供，国内新建的晶圆厂很可能面临 “有厂房、没设备” 的窘境。

3. 造光刻机难在哪？三大核心模组，每一个都是 “技术珠峰”

可能有人会问啦，那既然光刻机这么重要，我们为什么不早点造呢？

答案是：它的技术复杂程度，远超想象！

一台光刻机包含 10 万多个零部件，核心由三大模组构成，每一个都堪称 “精密制造的极限”。

（1）照明光学模组：给芯片 “画图” 的 “激光笔”

这部分相当于光刻机的 “光源系统”，负责产生精准的激光。目前主流的 DUV 光刻机，用的是 193nm 波长的 ArF 准分子激光，需要双腔结构才能稳定输出

—— 先通过主放电腔产生 “种子光”，再用功率放大腔把光强放大，整个过程要控制到纳米级精度。

举个例子，激光的线宽压窄模块，要把光谱宽度控制在 0.1pm 以内（相当于头发丝直径的百万分之一）；

而照明模组还要实时调整光的均匀度，确保照射到光罩上的每一处光线强度都一致，否则画出来的电路就会 “深浅不一”。

（2）投影物镜模组：缩小图案的 “超级放大镜”

如果说照明模组是 “画笔”，那投影物镜就是 “放大镜”—— 要把光罩上的电路图案缩小 16 倍，精准投射到晶圆上

ASML 的 DUV 光刻机，投影物镜高度超过 1 米，直径大于 40 厘米，里面装了 15 片以上的高精度镜片，每一片的表面平整度误差不能超过 0.3 纳米（相当于原子直径的 1.5 倍）。

更难的是，这些镜片还要搭配机械和控制系统，在工作时实时调整位置，抵消振动带来的误差。要知道，光刻机工作时的定位精度需要达到 60 皮米（0.06 纳米），比一个硅原子还要小 —— 相当于在上海到北京的距离上，把误差控制在 1 毫米以内。

（3）晶圆平台模组：承载晶圆的 “纳米级工作台”

晶圆平台就像 “移动的画板”，要带着晶圆精准移动，配合激光完成曝光。ASML 的先进光刻机，每小时能处理 300 片晶圆，每片晶圆要在近 100 个位置成像，每个位置的曝光时间只有 0.1 秒。

为了实现这个速度和精度，平台采用 “双工作台” 设计：一个工作台在曝光时，另一个同时准备下一片晶圆，无缝衔接；

而微动台则用压电陶瓷驱动，能实现六自由度的纳米级运动，还能通过平衡重抵消振动 —— 就像在行驶的高铁上，用镊子夹起一根头发丝，还要在上面雕刻图案。

4. 国产替代有突破吗？这些企业已经在 “拆局”

虽然光刻机整体难度大，但国内企业已经在各个核心环节开始突破。比如：

茂莱光学

已经实现光刻机曝光物镜超精密光学元件的产业化，2024 年半导体业务收入占比达到 46.3%，相当于每卖 10 块钱产品，就有 4.6 块用在光刻机上；

福光股份

通过超精密加工实验中心，突破了紫外镜片、非球面镜片的加工技术，能为光刻机提供核心光学部件；

英诺激光

正在研发高功率超快激光器，这是 EUV 光源的关键技术之一，未来有望打破海外垄断；

芯碁微装

在直写光刻设备领域占据优势，能为芯片封装、显示面板等领域提供国产设备支持。

更值得关注的是，2025 年中旗新材控制权变更，背后的星空科技是国内半导体设备龙头，其实际控制人是上海微电子创始人，深耕光刻机领域多年

—— 这意味着国产光刻机产业链正在加速整合，从零部件到整机，逐步形成 “抱团突破” 的态势。

上下游：

光刻机产业链涵盖上游核心零部件与材料、中游设备制造、下游晶圆制造与先进封装等环节，涉及众多企业，在当前半导体产业发展中占据关键地位，以下是部分代表性企业：

上游企业

光学与光源环节：炬光科技提供微透镜阵列、匀光器；福晶科技供应非线性光学晶体；福光股份生产高精密光学镜头与系统。

此外，茂莱光学为光刻机提供透镜、棱镜等核心光学组件，其 DUV 光学透镜已进入上海微电子供应链；波长光电是国产平行光源系统供应商，产品用于光刻机激光传输系统。

工作台与量测环节：华卓精科负责磁悬浮 + 双工作台的纳米级运动控制；中科飞测提供计量 / 检测设备。

光刻胶与化学品环节：南大光电是 ArF/KrF 光刻胶龙头；晶瑞电材拥有全代际光刻胶；容大感光从 PCB 光刻胶切入晶圆级市场；

广信材料保障上游单体 / 树脂供应；上海新阳、江化微供应显影液、去胶液等高纯化学品。

凯美特气是国内唯一通过 ASML 子公司 Cymer 及日本 GIGAPHOTON 认证的光刻气供应商，支撑 KrF/ArF 光刻机光源系统。

掩膜版与制版装备环节：清溢光电是半导体掩膜版龙头；兴森科技实现掩膜 + 载板 + 封测一体化布局；芯碁微装提供直写曝光设备用于掩膜制作。

关键耗材与周边工艺环节：华海清科提供 CMP 抛光设备；安集科技供应 CMP 抛光液；江丰电子生产高端溅射靶材。

中游企业：主要是光刻机整机制造企业，如上海微电子，是国内唯一具备光刻机整机研发能力的企业，承担国家重大科技专项，其 SSA600 系列光刻机可用于 90nm 制程，正在攻关更先进技术。

下游企业：主要是晶圆制造与先进封装企业，如中芯国际，作为国内最大晶圆厂，是光刻机核心用户，推动设备验证；华虹半导体，作为特色工艺龙头，是成熟制程光刻机重要采购方；长江存储则推动高端光刻设备国产化应用。此外，长电科技在全球封测领域排名前三 ，也与光刻工艺紧密相关。

最后我想说：光刻机之战，拼的是耐心和底气

从 220nm 的 i-line 光刻机，到 8nm 的 EUV 光刻机，ASML 用了 30 年才走到今天。

中国的光刻机国产化，注定是一场 “持久战”—— 既要攻克纳米级的技术难关，也要建立完整的产业链生态。

但我们也有自己的优势：全球最大的芯片消费市场、每年翻倍的晶圆产能需求、以及越来越多企业投身半导体领域

就像当年的高铁、光伏一样，只要我们认准方向，持续投入，终会突破 “卡脖子” 的困境。

你觉得国产光刻机最快多久能实现 7nm 制程的突破？在日常生活中，你还遇到过哪些 “国产替代” 的惊喜？欢迎在评论区发表你的看法或感悟！更多光通信，光伏，固态电池，高端设备，军工，芯片等重点行业最新进展和研究资料，已发布星球