據(jù)2022年2月7日消息，上海微電子裝備（集團）股份有限公司（SMEE）舉行首臺2.5D/3D先進封裝光刻機發(fā)運儀式，向客戶正式交付先進封裝光刻機。需要指出的是，上海微電子此次交付的是用于IC后道制造的“先進封裝光刻機”，并不是大家通常認知當中的應用于IC前道制造的“光刻機”。

早在2021年9月18日，上海微電子宣布推出SSB520型新一代大視場高分辨率先進封裝光刻機。該光刻機主要應用于高密度異構(gòu)集成領(lǐng)域，具有高分辨率、高套刻精度和超大曝光視場等特點，可幫助晶圓級先進封裝企業(yè)實現(xiàn)多芯片高密度互連封裝技術(shù)的應用，滿足異構(gòu)集成超大芯片封裝尺寸的應用需求。根據(jù)資料顯示，該光刻機可滿足0.8μm（800nm）分辨率光刻工藝需求，極限分辨率可達0.6μm（600nm）；通過升級運動、量測和控制系統(tǒng)，套刻精度提升至≤100nm，并能保持長期穩(wěn)定性。

注：1 微米(μm)=1000 納米(nm)

此外，曝光視場可提供53mm×66mm（4倍IC前道標準視場尺寸）和60mm×60mm兩種配置，可滿足異構(gòu)集成超大芯片封裝尺寸的應用需求。該IC后道先進封裝光刻機比起此前的SSB500/40和SSB500/50型有著較大的提升。SSB500系列步進投影光刻機主要應用于200mm/300mm集成電路先進封裝領(lǐng)域，包括Flip Chip、Fan-In WLP、Fan-Out WLP和2.5D/3D等先進封裝形式，可滿足Bumping、RDL和TSV等制程的晶圓級光刻工藝需求。以下為SSB500/40與 SSB500/50型光刻機的主要技術(shù)參數(shù)：

半導體制造設(shè)備可以分為前道設(shè)備和后道設(shè)備。其中，前道制造設(shè)備主要包括光刻機、涂膠顯影設(shè)備、刻蝕機、去膠機、薄膜沉積設(shè)備、清洗機、CMP設(shè)備、離子注入機、熱處理設(shè)備、量測設(shè)備;后道制造設(shè)備主要包括減薄機、劃片機、裝片機、引線鍵合機、測試機、分選機、探針臺等。作為國內(nèi)的光刻機制造商，上海微電子目前的光刻機產(chǎn)品主要包括其 SSX600 和 SSX500 兩個系列。其中， SSX600系列用于IC前道制造，最先進的也只能用于90nm芯片的制造，而SSX500系列則用于IC后道制造，即IC后道的先進封裝。

根據(jù)官網(wǎng)資料顯示，SSX600 系列步進掃描投影光刻機采用四倍縮小倍率的投影物鏡、工藝自適應調(diào)焦調(diào)平技術(shù)，以及高速高精的自減振六自由度工件臺掩模臺技術(shù)，可滿足 IC 前道制造 90nm、110nm、280nm 關(guān)鍵層和非關(guān)鍵層的光刻工藝需求，該設(shè)備可用于 8吋線或 12 吋線的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。SSB500系列步進投影光刻機則主要應用于200mm/300mm集成電路先進封裝領(lǐng)域，包括Flip Chip、Fan-In WLP、Fan-Out WLP和2.5D/3D等先進封裝形式，可滿足Bumping、RDL和TSV等制程的晶圓級光刻工藝需求。資料顯示，在去年7月，富士康與青島國資合資設(shè)立的半導體封測項目(青島新核芯科技有限公司)，就引進了上海微電子的封裝光刻機。11月26日，該晶圓級封測廠正式投產(chǎn)，據(jù)說引進多達46臺上海微電子的封裝光刻機。

去年9月18日，上海微電子舉行了新產(chǎn)品發(fā)布會，宣布推出新一代大視場高分辨率先進封裝光刻機(應該是微米級分辨率的SSB500/40/50之外的其他型號，分辨率可能進入了納米級別)。上海微電子曾表示，當時已與多家客戶達成新一代先進封裝光刻機銷售協(xié)議。據(jù)悉，當時推出的新品光刻機主要應用于高密度異構(gòu)集成領(lǐng)域，具有高分辨率、高套刻精度和超大曝光視場等特點，可幫助晶圓級先進封裝企業(yè)實現(xiàn)多芯片高密度互連封裝技術(shù)的應用，滿足異構(gòu)集成超大芯片封裝尺寸的應用需求，同時將助力封裝測試廠商提升工藝水平、開拓新的工藝，在封裝測試領(lǐng)域共同為中國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出更多的貢獻。

芯片前道工藝七大設(shè)備，其中包括光刻機、刻蝕機、鍍膜設(shè)備、量測設(shè)備、清洗機、離子注入機以及其他設(shè)備。光刻機主要作用為將掩膜版上的芯片電路轉(zhuǎn)移到硅片，是IC制造最核心環(huán)節(jié)。

半導體芯片產(chǎn)業(yè)鏈主要分上游端設(shè)計、中游端制造、下游端封測三大環(huán)節(jié)。整個芯片制造中IC制造是最復雜、也是最為關(guān)鍵的工藝步驟。光刻機可分為三類：一是主要用于生產(chǎn)芯片的光刻機；二是用于封裝的光刻機；三是用于LED制造領(lǐng)域的投影光刻機。其中用于生產(chǎn)芯片的光刻機涉及眾多世界領(lǐng)先技術(shù)，中國與國外頂尖光刻機技術(shù)水平仍然存在較大差距。

2020年，中國芯片進口總額超過3,500億美元，創(chuàng)下歷史新高。全球新冠疫情對于芯片產(chǎn)量的持續(xù)影響和5G、新能源汽車、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域不斷增長的需求，全球半導體供給持續(xù)緊張。芯片應用不局限于手機和電腦，已涉及生活日常用品如冰箱、洗衣機、空調(diào)和電視等各類家用電器。全球集成電路行業(yè)銷售額由2012年2,382億美元增長至2018年3,933億美元，CAGR達8.72%。

超高端EUV光刻機與DUV光刻機區(qū)別在于所使用的理論分辨率、物鏡組和光源不同，ArF則是DUV深紫外光刻機所用的光源。2017年，ASML成功研發(fā)出第五代EUV光刻機，采用將準分子激光照射在錫等靶材，激發(fā)出13.5nm光子，作為光刻機光源。而上海微電子預計2021年底交付的28nm光刻機，則是使用ArF光源制造的DUV深紫外光刻機。EUV與DUV光刻機的對比。在分辨率方面，EUV使用13.5nm光源理論上分辨率可達1nm，而DUV使用浸入式技術(shù)最高可達7nm。物鏡組方面，EUV使用反射鏡組，DUV則是使用合成石英制造的非球面鏡片。光源方面，EUV使用獨有的EUV光源，全球僅為美國公司Cymer與日本Gigaphoton才能制造。目前全球唯一量產(chǎn)EUV光刻機使用的光源設(shè)備，是由Cymer公司所提供。DUV用的是準分子ArF光源。

ASML作為全球唯一一家生產(chǎn)EUV極紫光刻機，壟斷全球高端光刻機供應，超高端光刻機領(lǐng)域未來競爭格局難以改變。ASML公司在超高端光刻機領(lǐng)域獨占鰲頭，成為唯一供應商，旗下產(chǎn)品覆蓋全部級別光刻機設(shè)備。全球光刻機市場主要競爭公司為ASML，尼康(Nikon)和佳能(Canon)三家。從光刻機銷售額來看，2019年三家合計市場份額占全球光刻機市場90%以上。從企業(yè)角度，Canon主要光刻機銷售集中在i-line光刻機；Nikon光刻機銷售則縱向跨度較大，在除EUV之外的類型均有涉及，其中以Arf和i-line光刻機領(lǐng)域較為突出；ASML，則在除i-line光刻機之外領(lǐng)域均具有較強的主導地位。尼康公司在光刻機行業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)持續(xù)下滑態(tài)勢，但憑借多年技術(shù)積累依舊位居二線供應商地位；佳能公司只能屈居三線；上海微電子裝備（SMEE）作為后起之秀，在前道光刻機領(lǐng)域暫時只提供低端光刻機。

由于光刻設(shè)備對光學技術(shù)和供應鏈要求極高，擁有極高技術(shù)壁壘，已成為高度壟斷行業(yè)。上海微電子與ASML在光刻機領(lǐng)域的差距客觀反映中國和西方在精密制造領(lǐng)域差距，超高端光刻機關(guān)鍵零部件來自不同西方發(fā)達國家，如美國光源，德國鏡頭和法國閥件等，所有核心零部件皆對中國禁運，中國大學研究機構(gòu)在半導體領(lǐng)域也相對偏薄弱，短期內(nèi)無法提供有效技術(shù)支持，致使中國光刻機技術(shù)處在弱勢地位。中國光刻機在短時間內(nèi)難以追趕世界光刻機水平。

高精密光學鏡片和光源是光刻機核心部件之一。高數(shù)值孔徑鏡頭決定光刻機分辨率以及套值誤差能力，高性能光刻機則需要體積小、功率高和穩(wěn)定光源。在光刻機領(lǐng)域，全球光學鏡頭可用于光刻機的廠商僅為三家，分別為卡爾蔡司、尼康和佳能。用于超高端EUV極紫外光刻機鏡頭便由卡爾蔡司提供，長期以來為ASML光刻設(shè)備提供高效能光學鏡頭。目前，主流EUV光源為激光等離子光源（LPP），只有美國廠商Cymer和日本廠商Gigaphoton才能夠生產(chǎn)。2013年，Cymer被ASML收購共同研發(fā)EUV光源技術(shù)，為其光源技術(shù)提供保障。Cymer所占市場份額近70%，為世界光源制造領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊。Gigaphoton于上世紀90年代開始進入中國市場，最先端產(chǎn)品為浸沒式光刻ArF激光器，憑借穩(wěn)定的技術(shù)和低操作成本等方面獲得全世界客戶好評，近年來在中國市場的裝機數(shù)量也持續(xù)增加，預計未來裝機量將逐漸增長，Gigaphoton占70%中國市場份額。而中國科益虹源公司自主研發(fā)設(shè)計生產(chǎn)的首臺高能準分子激光器，以高質(zhì)量和低成本的優(yōu)勢，填補中國在準分子激光技術(shù)領(lǐng)域的空白，打破國外廠家對該技術(shù)產(chǎn)品長期市場壟斷局面。

全球半導體設(shè)備行業(yè)復蘇，受益于下游晶圓巨大需求、服務器云計算和5G基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)展，帶動相關(guān)芯片需求，光刻機銷售額增速穩(wěn)定增長。伴隨著物聯(lián)網(wǎng)和5G市場高速發(fā)展，對芯片性能要求越來越高，對高性能光刻機設(shè)備需求也將進一步加大。近年來下游晶圓代工廠加速擴建產(chǎn)能，帶動光刻機設(shè)備需求并有望持續(xù)增長。目前7nmEUV光刻機平均每臺價格達到1.2億歐元，但晶圓代工廠對高端光刻機的需求量仍然不減。

全球光刻機需求端集中在中低端光刻機產(chǎn)品，隨著下游晶圓代工廠對晶圓尺寸和制程要求提高，高制程光刻機需求持續(xù)增長，高端光刻機銷售額占全球市場份額的41%。中低端市場需求量不斷增長，主要受先進封裝的推動。隨著技術(shù)發(fā)展，2015年至2020年先進封裝光刻設(shè)備出貨量年復合增長率達到15%，2020年總數(shù)將超過250臺/年。中低端光刻機由于技術(shù)壁壘較低，競爭者數(shù)量較多，尼康與佳能憑借價格優(yōu)勢占據(jù)中低端市場主導地位。

近年來，隨著“摩爾定律”的推進放緩，再加上追逐先進制程工藝所帶來的成本壓力越來越高，使得越來越多的芯片廠商開始選擇通過Chiplet、2.5D/3D先進封裝技術(shù)來進行異質(zhì)集成，從而在不完全依賴于制程工藝提升的情況下，以相對更低的成本來提升芯片的性能。特別是在美國持續(xù)打壓中國芯片產(chǎn)業(yè)，使得國內(nèi)芯片制造業(yè)在先進制程上發(fā)展受阻的背景之下，2.5D/3D先進封裝技術(shù)更是成為了國內(nèi)芯片制造業(yè)可以發(fā)力的另一大重點方向，這也推動了市場對于封裝光刻機的需求。在此情況下，作為國內(nèi)本唯一的光刻機大廠，上海微電子的SSB500系列封裝光刻機出貨大增，并完成了首臺國產(chǎn)2.5D/3D先進封裝光刻機正式交付也值得肯定。