比原子弹还稀有，全世界仅有三个国家掌握，光刻机为什么这么难？

抖音快讯 2025年08月22日 08:50 1 admin

提起原子弹，人们总觉得那是人类科技的巅峰，门槛高到只有少数国家能跨过去。可要是聊起光刻机，这玩意儿在稀缺度上还真能甩原子弹几条街。

原子弹的原理说到底是核物理的链式反应，材料提炼和组装虽复杂，但核心技术相对集中。光刻机不同，它是半导体工业的皇冠，制造一台高端的需要整合全球顶尖工业链条，全世界真正掌握核心能力的就荷兰、日本和德国这三个国家。

其他地方要么只能搞中低端，要么干脆望尘莫及。这不是吹牛，高端光刻机比如能刻7纳米以下芯片的EUV型号，单价上亿欧元，订单排队还得看脸。

光刻机是芯片制造的核心装备，用来把电路图案投影到硅片上。简单点讲，就是用光在硅片上“画”出纳米级的线路。精度越高，芯片性能越强。但要达到几纳米级别，波长得短到极紫外光，13.5纳米那种。

这光在空气里就吸收掉，必须在真空环境里操作，所有光学元件都得用反射镜而不是透镜。镜子表面平整度得控制在原子级，德国蔡司的镜片抛光技术就是典型，瑕疵不能超过皮米级，否则光线散射，图案就模糊。

一面镜子面积像德国那么大，最高突起不能超一厘米，这精度考验人类工业极限。

EUV光源靠激光击打锡滴产生等离子体，高功率二氧化碳激光打出高温 plasma，效率却低得可怜，只有百分之几。

光源功率得至少250瓦才能商用，但实际运行中，热量积累、锡颗粒溅射会导致镜子污染，维护起来一年得换几次收集镜。二次电子效应也烦人，光子打进光刻胶，释放电子扩散，导致线边粗糙，随机缺陷多。

剂量控制得准到毫秒，过曝或欠曝都废片。加上掩膜版制作，图案纳米级，用电子束刻写，缺陷一多就得重来。这些环节环环相扣，一个出问题，整机就瘫。

荷兰ASML是老大，但它不是独狼。光源来自美国Cymer，光学模组靠德国蔡司，精密器件有日本尼康和佳能的影子。ASML一台机子上万零件，90%全球采购，组装重达180吨，得用40个集装箱运。成本高到一台EUV机上亿欧元，研发砸进去千亿。

为什么只有这三国行？荷兰有飞利浦的底子，ASML1984年从飞利浦分出，专注步进式光刻，1995年上市后资金充裕，收购SVG等公司，垄断EUV市场。日本明治维新后精密工业强，尼康从相机光学转战光刻，早年市场份额大，但EUV研发跟不上，渐渐让位。

德国光学传承百年，蔡司镜片全球顶尖，离子束抛光等技术无人能敌。这些国家工业基础厚，人才储备多，政策支持研发比例高，比如ASML研发费占营收22%。

美国早年有GCA和Perkin-Elmer，但90年代衰落，现在靠供应链间接参与。日本尼康和佳能还在，但高端EUV已放弃，只剩中端份额。韩国三星台积电是用户，不是制造商。

中国起步晚，2008年国家专项推动，上海微电子等企业从90纳米搞到28纳米，已是中端水平，能满足军工和部分民用。但高端EUV卡在光源和光学上，受瓦森纳协议限制，进口难。国内专利多，投资37亿欧元进EUV，但全链条自主还需时日。

光刻机的重要性不光在芯片小快上。7纳米比90纳米，晶体管密度高十倍，功耗低，散热好，直接拉开设备性能差距。手机、汽车、军用设备，全靠它。

全球芯片市场90%是中低端，中国占大头需求，但高端被垄断，封锁一来就疼。荷兰卖机给中国时，还得派员调试，一条龙服务，可地缘竞争加剧，审批拖延，N-2原则只给落后两代。ASML求稳，2023年吞并Cymer，光源到手，产能目标2025年DUV600台、EUV90台。

但对中国，出口管制紧，国内只好自主钻研，从硅片到刻蚀机，点滴突破。

荷兰小国凭ASML成巨头，日本德国各守一摊，中国后起追赶，故事里有人情味：合作共赢时皆大欢喜，封锁一来就逼人自强。

未来呢？谁知道，但科技总在前进，耐心点，总有破局那天。

参考资料

中国驻爱尔兰大使:对华出口一台光刻机,利润相当于20万吨猪肉观察者网

实测辅助“掌嗨红包可以设置吗”（详细透视教程）-哔哩哔哩

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