光刻机，虽然它不是印钞机，但是它比印钞机还要价值连城。这是因为全球范围内，能够生产高端光刻机的只有阿斯麦（ASML）一家公司，但是它一年也只能生产20台左右的光刻机。为此各个国家挤破了头，也要抢夺这些仅有的光刻机。
华为虽然有芯片设计能力，但是却没有芯片的生产能力，因此不得不依靠台积电代工。可是台积电受制于美国“长臂管辖权”，4个月后将无法再为华为代工，也就是说未来华为将面临无芯片可用的窘境。内地唯一能生产芯片的中芯国际，也受制于阿斯麦光刻机不能对中国出口，美国似乎把所有的路都给堵死了。
什么是光刻机
光刻机顾名思义，就是要靠光来雕刻硅晶圆，光源越小，光刀的精度也越高。最早的集成电路诞生在美国的德州仪器和仙童公司，它们在硅片或者锗片上完成电子元器件的集成。这种集成的方式不但极大提高了逻辑线路的效率，而且还让集成电路的体积越来越小。
芯片光刻原理
光刻机通过匀胶、曝光、显影等一系列工艺步骤，在晶圆表面的薄膜上留下微型图形结构，从而将设计好的电路图从光刻板上转移到晶圆片表面光刻胶上，总的来说，这是一种图形复制的过程。
光刻机的精度取决于光源的能量，控制方式，以及误差的补偿手段等，光刻机精度越高代表刻画的线路越多，从而芯片的计算能量也越强。现在最先进的光刻机，光刻精度是7纳米，相当于我们头发丝的万分之一。如此高的雕刻精度，需要把误差控制在纳米级别上，光刻机是目前为止，最为精密的机械。
阿斯麦的逆袭
其实最早做光刻机的企业非常多，比如日本的尼康、佳能等。因为光刻机和相机的原理非常类似，所以很多相机企业都参与进来。可是日本尼康、佳能等企业，在一次次技术转型过程中，逐渐失去了领先优势，被阿斯麦用“沉浸式光刻法”所超越。
“沉浸式光刻法”是如何诞生的呢？我们先从光的特性说起。光具有波粒二相性，也就是说光能像水波一样，一层一层向外扩展，同时也像粒子一样，能够向外发射。当光的波长越小的时候，它就会呈现出水波一样的衍射现象。所以用于雕刻芯片的光刀，就受到大小限制，如果光刀波长变小就会产生衍射现象。
光波衍射现象
可是整个电子半导体产业就像一辆高速列车，每过18-24个月，芯片在大小不变的情况下，集成电路上可容纳的元器件会增长一倍，而这也要求光刀越来越小，能雕刻的更为细小的电路。
那什么是沉浸式光刻法呢？我们日常所看到的光线都是沿着直线传播，可是当光穿过水的时候，就会产生折射现象。而沉浸式光刻法就是利用光的折射现象，突破光刀限制。之前无论尼康还是德州仪器，光刀都被锁死在193纳米。
台积电的鬼才工程师林本坚大胆设想，如果让光刀透过水传播，是不是就能够突破193纳米了呢？可是无论在IBM，还是在尼康，都让林本坚都吃了闭门羹。因为光刀所需要的灵敏度是非常高的，水中的任何杂质都会影响到光刀的精度。元器件越小，所需要的光刻精度就越高，如果加入水介质，根本保证不了光刀的精度。
只有阿斯麦愿意去尝试，相比于行业巨头，这是唯一可以超越的机会，而台积电也正是因为最早应用这种工艺，而获得巨大突破。仅在2004年，台积电就依靠阿斯麦尔的先进工艺，拿下全球一半的芯片代工订单，一举超越行业巨头日本。
由于摩尔定律的诅咒，芯片产业奔跑的速度非常快，只要一步追不上，后面就很难赶上。同时芯片市场 还具有巨大的虹吸效应，订单越多，成本就会更低，技术也会迭代的更快，这也导致掉队的企业逐渐被淘汰。
阿斯麦如何做到一家独大的
1997年，美国政府成立了EUV LLC联盟，这个联盟当中除了英特尔、美国能源部以外，还有摩托罗拉、IBM、AMD等公司。此外还包括美国的三大实验室，劳伦斯利弗莫尔国家实验室、桑迪亚国家实验室、以及劳伦斯伯克利实验室。
这几个实验室推动着美国科学技术的发展，其中包括超级计算机、核武器等国家重点项目，因此这些实验室的科学成果包括物理、化学、半导体等各类前沿技术。
虽然美国也有自己的光刻机生产企业，但是早被日本打得溃不成军。于是英特尔就拉来了阿斯麦，为何不拉日本企业呢？这也是美国的畏惧心理，担心日本企业再次做大，打压美国半导体企业。
光刻机技术几乎接近分子力学极限，如果进入量子领域，现有的研究都将被颠覆。技术越接近极限，要求设备系统就越精密，比如10纳米线条的光刻误差为±1纳米，这是很高的技术要求，单靠高精度的机械加工以及人工手动操作，是很难实现的，需要采用更多自动化技术。
2012年阿斯麦感觉这项技术研究就像无底洞，单凭自身是无法承受巨额研究费用的，于是英特尔连同台积电、三星共同入股阿斯麦，以此获得优先的供货权，形成了利益的共同体。
阿斯麦也抓住了机会，除了保证55%以上的零部件必须从美国采购以外，还在美国建设一个工厂以及一个研发中心，同意接受定期的审查。所以现在阿斯麦之所不敢出口光刻机给中国，也是源于此。
之后美国允许阿斯麦公司加入EUV LLC，共同参与开发，共同享受研究成果。EUV LLC在数年时间内，大幅推进了光刻机技术的研发，而阿斯麦也乘风起飞。
被关在EUV LLC之外的尼康，却受到英特尔的青睐，因为英特尔不希望阿斯麦一家做大。因此无论是32纳米工艺，还是22纳米工艺，英特尔总是分出一部分订单给尼康。
而半导体行业属于赢者通吃的战场，尼康在遭遇美国封锁之后，在竞争当中，逐渐和阿斯麦拉开差距，不但先进设备跟不上，设备的制造效率也远远落后于阿斯麦。相比于阿斯麦，尼康的缺陷率高达50%。一个芯片的加工需要2000-5000道工序，任何一个工序的误差，累计之后就会几何倍放大，这也是光刻机难点所在。
在韩国三星逐渐崛起之后，英特尔也逐渐放弃了尼康。尼康只能在193纳米存储器、模拟芯片以及普通逻辑芯片领域拥有一定份额，而阿斯麦在光刻机市场上，形成了一家独大的局面。
中国芯片技术落后的主要原因的
早年中国芯片设计以及生产技术并不落后，比如在1965年，在1平方厘米大小硅片上，集成了7个晶体管，1个二极管以及7个电阻，6个电容。1972年，我国自主研制出了PMOS大规模集成电路。
可是随着“两弹一星”工程顺利完成，我们的芯片产业呈现断崖式下滑，在上个世纪90年代，我们整个国家一年的投入，不及尼康一个月的投入。
上个世纪70年代，迎来中美关系的缓和，我们曾有引进美国生产技术的机会，可是由于对于芯片技术的不够重视，导致技术引进一直处于停滞的状态。
1990年，中国在“八五”计划当中，准备投资20亿元，其中15亿元用于建设无锡华晶电子，建设月产能1.2万片的晶圆厂。此时正值美国与日本进行芯片战争，韩国也是正值此时，引进了大量的先进技术及人才。
可是我们在工程费用审批上，共计花费了2年多的时间，从美国朗讯引进0.9微米的生产线过程中花费了3年多时间，等到厂房建设完成，开始投产，7年时间已经过去了，半导体技术在摩尔定律的趋势下，日新月异，这也导致了芯片生产，投产即亏损。
时至今日，光刻机的制程由20世纪50年代几十微米，发展到今天5纳米，而一台光刻机价格更是高达上亿美元，成为名副其实的印钞机。中国目前也能够生产光刻机，但是精度在90纳米，无法完成最新芯片生产的要求。
可是我们不能因此而止步，越是在危机时刻，越有可能出现转机。尤其疫情导致大批欧洲企业生产困难，正是我们引进技术的绝佳时期，我们决不能闭门造车，从而让中国的芯片产业进一步落后。
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