尼康浸润式光刻机上新：效率提升15%，支持5nm芯片，不能卖给中国

半导体行业这几年变化真快，尤其是光刻机这块，尼康作为老牌玩家，最近又推出一款浸润式ArF光刻机，型号叫NSR-S636E。这东西在2023年底就公布了，2024年初开始卖，效率比之前的机型高出10到15%，算是尼康历史上产量最高的型号。别看提升就这么点百分比，在工厂里这意味着每天多处理好多片晶圆，成本下来不少。重点是它能帮着做5nm级别的芯片，虽然不是直接单次曝光就到那么细，但结合多重图案化技术，就能应付先进节点的需求。可惜因为日本的出口管制，这玩意儿40nm以下的级别没法卖到中国大陆去，中国厂家还得靠自己搞定。

早年间，193nm波长的干式ArF机最多只能到65nm节点，那时候尼康和佳能在市场上呼风唤雨，ASML还只是个小弟，份额不高。大家都想着怎么往下走，尼康他们起初瞄准157nm波长，觉得能直接跳到32nm甚至更细。2001年左右，尼康就开始搞157nm的项目，买了真空设备，测试透镜材料，花了不少钱建平台，还跟供应商签合同稳住光学零件供应。佳能也差不多，改造生产线，实验不同氟化物组合。但问题来了，材料吸光太严重，进度一直拖。2003年，他们的原型机交付推迟，好多测试数据都不理想。

这时候台积电那边有人提了个主意，用水层做介质，保持193nm波长，但光线折射后效果像134nm一样。2002年，这个概念在会议上亮出来，实验室数据显示分辨率能升30%。尼康他们看过报告后，还是觉得157nm靠谱，不想扔掉前期投入，继续迭代原型，调整真空腔体和镜头校准。ASML没啥包袱，2002年就跟台积电联手，建小组模拟水流动，设计过滤器防污染。2003年上半年，他们搭出第一台实验机，测晶圆台精度，调曝光时间。结果2006年，ASML的商用浸润机出来了，型号TWINSCAN AT:1150i，能到45nm节点。

尼康反应过来，2004年启动自己的浸润项目，但起步晚，只做概念验证，没马上上规模。2005年，他们的NSR-S610C上市，用水介质，但扫描速度慢，产量只有ASML一半。市场数据看，ASML份额从2002年的25%蹿到2006年的50%，尼康掉到30%。佳能试了试水兼容性，镜头腐蚀问题解决不了，项目黄了，转去平板显示卖i线机。尼康加大预算，2010年升级机型到28nm，但客户说维护费高。ASML推双台系统，每小时150片晶圆。尼康还遇上2011年日本地震，供应链断，交付晚了。佳能从2012年起搞纳米压印，避开传统光刻痛点。ASML跟英特尔合作，2013年验证7nm，用浸润加多图案。尼康跟上，但稳定性差，丢了不少单子。到2020年，浸润技术成标配，全球芯片产量靠它撑着。

现在聊聊这款新机NSR-S636E的具体情况。它是针对关键层的浸润扫描仪，叠加精度高，吞吐量大。尼康在2023年12月6日东京公布的，销售从2024年1月起步。核心卖点是测准站iAS升级，在曝光前多点测晶圆，抓变形如翘曲和扭曲，补偿能力强，不影响产量。整体输出比老型号高10-15%，通过优化吞吐和日常维护来的。比方说，晶圆台和掩膜台速度快，处理速度上去了。这机型支持3D IC制造，那种工艺容易变形，它正好能稳住精度。尼康说这是他们史上生产力最强的，帮着做高端半导体，数据处理更快。

关于支持5nm，这不是吹的。ArF浸润机波长193nm，NA1.35，能做最小金属间距28nm，正好是5nm节点的水平。用自对准四重图案化SAQP，就能实现不用EUV也到5nm。TSMC和SMIC都这么干过7nm，5nm也行。ただ，经济上得看产量和良率。尼康这机精度1.5nm叠加，能应付先进逻辑、存储和传感器。不是说单机就直奔1nm，那得高NA EUV，但对5nm够用。

市场格局现在ASML占90%，尼康加佳能才10%。尼康想翻身，推这机型，计划跟客户整合生产线，到2030年抢回点份额。佳能的纳米压印也到5nm，日本企业有点起势的意思。但ASML不慌，他们有EUV垄断。尼康新机交付后，预计2027年有原型反馈，优化到成熟。

出口这事儿，日本跟美国荷兰2023年初达成协议，限制对中国卖芯片工具。浸润DUV能做5nm的ArFi机，就在禁单上。最小金属间距28nm的设备，不能出口中国。ASML的NXT 2100i和尼康的类似型号，都受限。中国厂家像SMIC，得用老设备改，或者加速本土化。SMEE有i线机，但ArF还不行。服务零件也禁，维护难。尼康2024年推新ArF机NSR-S333F，订单10月起，2026年交付，吞吐300片/时，基于S636E平台，但干式ArF，精度高。还是受管制。

中国这边，转自研，建供应链。早年没禁时，买了不少DUV，现在用着优化。禁令推着进步，没它可能没这么急。南韩也有类似经验。林本坚那想法，2002年提的，推动行业，现在他当顾问，继续帮着标准制定。

总的来说，尼康这上新，技术上靠谱，效率实打实升了15%，5nm支持稳，但卖不到中国，行业格局短期不变。中国自力更生，长远看有机会。半导体这行，技术迭代快，谁知道下步咋样。尼康得继续投研发，ASML也别松懈。日本企业支棱起来，竞争激烈点，对大家好。