光刻机，这个生僻的工业制造设备名称，在2020年成为了网络热搜词。它和下一代工业革命的核心产品，芯片，关系密切。没有高精度的芯片，那些改变人类生活和经济的核心技术，如人工智能，虚拟现实（VR）,物联网，下一代无线通信，都不可能实现。在下一次工业革命中，先进的芯片技术是决定一切的核心。
可以说，光刻机之于我们这个时代，如同蒸汽机，发电机，以及计算机之于前三次工业革命一样重要，是衡量一国科技研发与工业水平的标杆。不少专家指出，我国制造先进水平光刻机的难度，堪比当年制造原子弹。
光刻机，这台可以卖到上亿欧元的精密设备，是通过紫外光作为“画笔”，把预先设计好的芯片电子线路书写到硅晶圆旋涂的光刻胶上，精度可以达到头发丝的千分之一。举个例子，华为海思成功设计开发了麒麟系列芯片，想要真正做成手机芯片，就需要台积电利用光刻工艺来进行代工制造。
光刻的原理和过程一般是这样的：首先制备出芯片电路图的掩膜版，然后在硅片上旋涂上光刻胶，利用紫外光源通过掩膜版照射到光刻胶上。经过对准曝光后，紫外光照射到区域的光刻胶会因为化学效应而发生变性，再通过显影作用将曝光的光刻胶去除，下一步采用干法刻蚀将芯片电路图传递到硅晶圆上。光刻工艺直接决定了芯片中晶体管的尺寸和性能，是芯片生产中最为关键的过程。
现代光刻工艺一般包含硅晶圆的清洗烘干，光刻胶的旋涂烤胶，对准曝光，显影，刻蚀以及检测等多重工序。由于现代芯片的复杂性，生产过程往往需要经过几十次的光刻，耗时占据了芯片生产环节的一半，光刻成本也达到了生产成本的三分之一。
光刻机被称为现代半导体行业皇冠上的明珠，现在单台EUV光刻机配件多达10万个，价格高达1.2亿美元。当前世界上光刻机市场的老大是荷兰的阿斯麦ASML，占据了全球高端光刻机市场份额的89%，剩下的被日本的尼康和佳能所瓜分。而7纳米以下的EUV光刻机市场则被阿斯麦完全垄断，把尼康和佳能等竞争对手踢出场外。
环顾世界，能造原子弹的国家已经很多，但高端的EUV光刻机，现在能制造的只有荷兰的阿斯麦公司。一方面，一台EUV光刻机10万配件，集结了全球顶级技术，不是一个国家的技术储备力量能够独立实现的。另一方面，光刻机毕竟只是生产工具，不像原子弹这样的国之重器，可以不计成本靠举国之力进行制造，光刻机只是芯片制造中的一个环节，还需要上下游产业链的支持，能造出来不稀奇，重要的是还能靠它赚钱。
其实，阿斯麦的前身属于著名的电子厂商飞利浦，1984年才开始独立运营。在阿斯麦早期发展时，就面临着要和崛起的日本芯片厂商尼康和佳能的激烈竞争，但阿斯麦把握住了国际风云的变化，专注于光刻机核心技术的研发，通过与欧美大学以及研究机构的合作，打造上下游利益链条，奠定了坚实的技术基础，用了30年时间建立起了极高的技术壁垒。
对于荷兰阿斯麦来讲，与台积电合作研制浸润式光刻设备机，就是它的诺曼底登陆之战。它抓住了这个技术发展关键转折点，从而实现高端光刻机的技术突破，获得芯片制造市场的主导地位。
当前，ASML成为世界上唯一拥有EUV光刻机生产能力的产商，以波长13.5 nm的极紫外光作为光源，可以实现7 nm以下制程的芯片，当前苹果和华为等旗舰手机的5nm 制程芯片都是由阿斯麦EUV光刻机生产。尼康和佳能面对技术壁垒和巨资开发投资，只能望EUV而兴叹，起个大早，没赶上集。
那么阿斯麦制造的EUV光刻机都卖给了谁？数据显示，2019年该公司共生产了26台EUV光刻机，其中有一半卖给了台积电，剩余一半卖给了英特尔、三星等客户。国内半导体代工企业中芯国际曾花了1.2亿美元订购一台，因为你懂的原因，至今尚未交付。
荷兰阿斯麦的成功不是偶然的，也是有迹可循的，首先，它30年内专注发展光刻机核心技术，保持稳定的战略目标，不断研发新技术新产品。从浸入式光刻机到EUV光刻机的生产，阿斯麦和它的合作伙伴不断挑战摩尔定律，突破芯片加工极限。而作为曾碾压阿斯麦的竞争对手，佳能和尼康逐渐进入数码相机等来快钱的消费电子市场，从而失去了光刻机领域的优势。
其次，阿斯麦通过投资和入股等方式，获取光刻系统的核心技术，而光刻机90%的其他部件都是合作和外购世界顶级技术产品，比如德国机械、蔡司镜头和美国光源。同时引入英特尔、台积电和三星等电子巨头的注资，形成了无法复制的战略利益共同体。
阿斯麦和台积电等下游公司也同样通过股份战略合作，形成利益和研发共同体，台积电用EUV磨练芯片加工技术，同时台积电又把芯片加工中遇到的问题和新的要求不断反馈给ASML，从而开创技术创新和质量改进的双赢局面，台积电也成为全球首家提供5nm制程代工业务的芯片厂商。
国产之路，任重道远。
再来看看国内的光刻机研发状况，其实我国在60年代第一块集成电路问世之后，就开始了光刻工艺的研究，但在80年代以后，随着“造船不如买船，买船不如租船”的说法流行，由于也缺乏相应的芯片产业链，很多自主攻关项目纷纷下马。
当前，我国光刻机的主要生产厂家是上海微电子，已经实现90纳米制程量产，28 nm工艺的国产光刻机也预计在2021年交货，虽然和国际领先的5 nm还有几代差距，但已经可以满足国内芯片市场的中端需求。