曾几何时,EUV光刻机是台积电、三星和英特尔等少数巨头的专属玩具。如今,它已悄然出现在南亚科与华邦电的扩产计划中。与此同时,一批成立仅两三年的初创企业正试图通过X射线、粒子加速器甚至氦原子,绕过传统EUV光刻机的限制。甚至有消息称,马斯克也计划将自由电子激光投入量产。这不禁让人发问:EUV的门槛是否正在消失?
**EUV光刻机的传统格局**
目前,真正实现EUV大规模量产的玩家依然高度集中,核心仍是台积电、三星、英特尔、SK海力士和美光五家。台积电是商业化最早、应用规模最大的厂商。2019年,台积电在N7+制程中导入EUV并实现量产,随后在N5、N3等节点中不断增加EUV曝光层数,使其成为先进逻辑制造的核心工具。三星则在先进逻辑和DRAM两条产品线上推进EUV,不仅用于14纳米和12纳米级DRAM,还逐步将其从逻辑制造扩展至存储芯片制造。英特尔的EUV导入相对较晚但进展迅速,Intel 4成为首个大规模采用EUV的制程,后续的Intel 3和18A持续扩大应用。英特尔也是最早接收并部署ASML High-NA EUV设备的厂商之一,为下一代14A等工艺做技术验证。在存储厂商中,SK海力士于2021年开始在1a纳米级DRAM量产中导入EUV,并计划在2025年引入High-NA EUV设备。美光则是三大DRAM厂商中较晚正式导入EUV的一家,其在1γ节点首次大规模采用EUV,并计划从2025年开始量产。因此,从实际高产量制造来看,EUV玩家依然高度集中在这五家公司。
**新晋玩家:Rapidus的崛起**
过去,能否进入这个“五人俱乐部”代表着一家半导体厂商是否具备最先进制程制造能力。但现在,这个长期封闭的圈子开始出现新面孔。最典型的就是日本Rapidus。这家成立于2022年的公司,与台积电、三星等拥有数十年积累的巨头相比,几乎可以称得上是一家“新晶圆厂”。然而,Rapidus已经直接跨入EUV时代。2024年12月,ASML的NXE:3800E EUV光刻机运抵其北海道千岁IIM-1晶圆厂,这是日本首台面向先进芯片量产的EUV曝光设备。2025年4月,公司完成首次EUV曝光,并投入2纳米GAA工艺的试制与验证,目标是在2027年实现量产。Rapidus的特殊之处在于,它几乎跳过了传统晶圆厂从成熟制程逐步升级到先进制程并导入EUV的漫长路径,而是从建厂之初就直接围绕2纳米、GAA和EUV构建生产体系。这说明,EUV不再只属于那些拥有数十年积累的传统巨头。只要拥有足够的资金、技术合作和产业支持,一家新成立的晶圆厂同样可以直接拿到EUV设备。但Rapidus也说明,EUV距离真正意义上的“平民化”依然很远。其背后既有日本政府的巨额财政支持,还有丰田、索尼、NTT、NEC、软银等组成的产业联盟,以及通过与IBM合作引入的2纳米GAA工艺技术。
**二线晶圆厂为何也来买EUV?**
2026年8月,南亚科宣布大幅提高资本支出,并批准了5A新厂的巨额投资计划,明确将导入10纳米级DRAM工艺。随着制程微缩,EUV将成为下一代DRAM生产体系的关键设备。同月,华邦电子宣布启动高雄第二座12英寸晶圆厂P2建设,规划第一阶段生产14纳米级DRAM,第二阶段导入EUV。值得注意的是,华邦电已经开始布局EUV,因为其交付周期长达三年半,若要在2029年前后导入,现在就必须规划。相比南亚科,华邦电的加入释放了更重要的信号。其核心业务一直集中在利基型DRAM、车用存储等市场,过去EUV主要用于高价值芯片。如今,一家深耕利基市场的厂商也开始为12纳米级DRAM规划EUV,这意味着EUV的经济性边界正在发生变化。原因主要有三点:
**1. 技术需求:** EUV正在从逻辑工艺扩散到DRAM。随着先进存储工艺逼近传统DUV多重图形化的经济性边界,继续依靠193纳米浸没式光刻将面临更多曝光、掩模和刻蚀步骤,导致工艺复杂度和生产周期大幅增加。此时,一台昂贵的EUV设备反而可能比反复堆叠DUV多重曝光更具经济性。
**2. 商业推手:** AI繁荣改变了游戏规则。三星、SK海力士、美光将大量通用DRAM产能转移去生产HBM,导致利基型DRAM市场供给吃紧,价格大幅上扬。为了锁定长期供应,客户与二线厂签订3-5年的长约,带来了更高的毛利率和确定的产能利用率。这让南亚科、华邦电这种“二线/利基型玩家”拥有了极佳的现金流,终于有能力跨过EUV的“金融门槛”。
**3. 工具属性变化:** Low-NA EUV已经相对成熟。第一代0.33 NA EUV已经历了近10年的量产洗礼,光源功率、掩模保护膜寿命和产线可利用率均已达到90%-95%以上。ASML的销量显示EUV已进入一年数十台级别的规模交付阶段。对于DRAM厂和二线晶圆厂而言,现在的Low-NA EUV就像十年前的浸没式ArFi光刻机一样,技术风险已被前人踩平,买来就能作为“标准装备”直接投入生产。
**重塑EUV与绕过EUV的挑战者**
挑战ASML的技术正在快速增多,如xLight、Inversion、Substrate、Lace、Multibeam、佳能等。它们多数试图击中EUV系统的某个薄弱环节:替换光源、取消掩模或改用其他技术。按照改变光刻系统的深度,大致可分为四大阵营:
**(一)光源重构派:** 代表企业是美国xLight。传统EUV采用激光轰击锡滴产生等离子体,存在功率不足、能耗高、维护复杂等问题。xLight希望用自由电子激光器取代传统光源,为多台EUV扫描机集中提供更高功率、更稳定的光源。据其官网数据,这种方案可将EUV相关成本降低50%,使整张晶圆的总制造成本下降20%。
**(二)短波跃迁派:** 代表企业包括Inversion Semiconductor和Substrate。它们不再局限于13.5纳米EUV,而是尝试使用更短的波长,如6.7纳米BEUV或软X射线。Inversion利用激光尾场加速产生高能电子,进而产生覆盖20纳米至6纳米波段的光源。Substrate则通过射频腔加速电子产生高亮度X射线。这两家公司不仅想替换光源,还想围绕新光刻技术重构整个晶圆代工模式。但缩短波长意味着需要重新设计光源、反射镜、光刻胶等整个体系。
**(三)纳米压印派:** 佳能的纳米压印光刻(NIL)是目前最接近产业化的非传统路线。NIL直接将带有纳米图形的模板压在晶圆光刻胶上,类似盖章复制,取消了复杂的投影镜头和高功率EUV光源。佳能已推出商用设备,并计划向DRAM和逻辑芯片扩展。但其面临模板缺陷、脱模损伤和多层套刻等挑战。
**(四)无光曝光派:** 这一类走得更远,利用原子或电子直接在晶圆上形成图形。Lace Lithography采用亚稳态氦原子束光刻,利用其极短的物质波波长减少衍射限制。Multibeam则通过多柱电子束直写,将单根电子束并行化,实现无掩模制造。它们共同面临的最大难题是如何在保持纳米级分辨率的同时,将吞吐率提高到先进晶圆厂的水平。
**结语**
回到开头的问题:EUV光刻机,真的已经没有门槛了吗?答案显然是否定的。一台EUV光刻机价值数亿美元,背后还需要先进厂房、掩模、光刻胶、检测计量以及长期工艺积累与良率爬坡。无论是资金门槛,还是将设备真正转化为量产能力的工程门槛,都远没有消失。但另一个变化同样无法忽视:EUV的“客户准入门槛”,确实正在下降。从少数巨头的顶级奢侈品到利基玩家的生产刚需,EUV光刻机的下沉,揭示了摩尔定律进入下半场后的全新游戏规则。EUV的“去神秘化”正在加速。但更大的变化或许发生在EUV体系之外。“后EUV时代”的技术包围圈正在形成。挑战ASML的创新路线层出不穷。虽然绝大多数新兴方案目前仍困于实验室与试产阶段,尚未跨过“高产量制造”所要求的极高良率、稳定稼动率与庞大生态系统这道天堑,但它们的存在,已经为高昂的传统微影技术撕开了一角缝隙。告别绝对的垄断,并不意味着单点突破的易得。可以预见的是,未来的光刻市场可能不会再是ASML一家独大。一个由标准Low-NA EUV填补腰部、尖端High-NA EUV等筑顶、新兴路线在细分赛道突围的多元竞争新生态,正呼之欲出。
