摘要：以 0.13μm 制程、4 个金属层的 CMOS 芯片为例，它的 474 道制造工序里，212 步与光刻曝光直接相关，105 步依赖光刻胶图案转移
一块芯片要经历多少次光刻？数据揭秘半导体制造的 “灵魂工艺”
你有没有想过，一颗指甲盖大小的芯片，在诞生过程中要被 “雕刻” 多少次？
以 0.13μm 制程、4 个金属层的 CMOS 芯片为例，它的 474 道制造工序里，212 步与光刻曝光直接相关，105 步依赖光刻胶图案转移
—— 光刻技术，正是半导体制造中无可替代的 “微纳建筑师”。
今天我将用数据，拆解这项决定芯片精度与未来的关键技术。
造芯片最难的 “一步” 有多关键？一组数据看懂光刻技术的 “统治力”
你知道吗？一颗 7nm 逻辑芯片的诞生，要经历近百层掩模的光刻加工，其中仅曝光和显影步骤就占了全流程的近一半
作为半导体制造的 “灵魂工艺”，光刻技术究竟如何决定芯片的性能与成本？
今天我们用 6 组核心数据，拆解这个 “微纳世界建筑师” 的关键角色。
1. 光刻占比超 40%：芯片制造的 “时间黑洞”
在半导体全流程中，光刻的 “存在感” 远超其他工艺。以 0.13μm CMOS 工艺为例，整个制造过程包含 474 个步骤，其中 212 个步骤与光刻曝光直接相关，105 个步骤依赖光刻胶图案转移，两者合计占比超 66%
数据来源:MKs,龙图光罩招股说明书,金元证券研究所
到了先进制程，这个比例还在攀升
台积电 7nm DUV 工艺的掩模层数已增至 87 层，部分金属层因采用双图形化技术，单一层就需要 2 次曝光，进一步推高光刻工序占比。
更关键的是，光刻精度直接决定技术节点的突破 —— 每代新节点的最小特征尺寸，需降至前一代的 1/√2（约 70%），电路密度则翻倍，而实现这一目标的核心手段，正是光刻技术的升级
2. 逻辑与存储 “差异化作战”：最小线宽差出 3 倍
同样是光刻，逻辑芯片与存储芯片的技术路径却大相径庭；
逻辑芯片的金属互连层复杂多变，7nm 工艺的第一层金属（M1）线 / 槽 pitch 约为 40nm，且不同区域的线宽差异显著；
而存储芯片的核心阵列是高度规则的结构，三星 D1z 代 LPDDR5 的位线垫线宽仅 13.5nm，DRAM 字线 pitch 在整个阵列内
图表: 3D NAND高度规则线宽/线距
这种差异直接影响光刻难度：存储芯片可通过自对准双重图形（SADP）技术，针对单一周期模式优化光学参数，几乎不会出现局部 pitch 不匹配；
而逻辑芯片的关键层（如栅极、接触孔）需研发全新工艺，非关键层却可沿用旧节点技术，形成 “混合工艺” 模式
图表:晶体管互连结构相对复杂，线间距不统一
3. 293 亿美元市场：EUV 成增长核心引擎
光刻设备的市场规模正随先进制程需求持续扩张
2024 年，晶圆曝光设备、光刻处理设备、掩模版制造设备的合计市场规模达 293.67 亿美元，其中晶圆曝光设备占比超 80%
2025 年，随着 2nm 工艺导入，EUV 光刻需求将进一步释放，预计整体市场规模将增至 312.74 亿美元。从细分品类看，步进式光刻机作为先进制程的核心设备，2024 年市场规模已达 243.24 亿美元，
2025 年将突破 260 亿美元，其中 EUV 机型贡献主要增量
——ASML 2024 年 EUV 出货量 44 台，2025 年上半年已交付 25 台，同比增长 31.6%
➢图表:光刻机市场份额情况
4. 13.5nm vs 193nm：光源技术的 “代际鸿沟”
光刻技术的迭代，本质是光源波长的 “缩水史”。从 436nm 的 G 线、365nm 的 I 线，到 248nm 的 KrF、193nm 的 ArF，再到 13.5nm 的 EUV，每一次波长缩短都带来分辨率的飞跃。
以 EUV 为例，其波长仅为 ArF 的 1/14，配合 0.33 的数值孔径（NA），可实现 7nm 及以下节点的单次曝光，而 193nm 浸没式光刻需通过多重曝光才能达到同等精度。
但 EUV 的技术难度也呈指数级上升
当前主流的激光等离子体（LPP）光源，需用高功率 CO₂激光脉冲击打锡液滴产生等离子体，能量转化效率仅约 5%
—— 要实现 200 片 / 小时的产能，需输入数十千瓦的激光功率，而 ASML 最新的 NXE:3800E 机型，在 500W EUV 功率下，产能已达 195-220 片 / 小时
图表：ASML EUV 产品矩阵及产能、IF 处 EUV 功率
5. 36% 采购占比：中国成 ASML 最大市场
尽管面临高端设备进口限制，中国仍是全球光刻设备需求最旺盛的市场。2024 年，中国向 ASML 采购光刻机的金额达 101.95 亿欧元，占其全球销售额的 36.07%，远超韩国（22.68%）和中国台湾（15.41%）
图表：ASML 分地区销售，中国大陆需求占比持续升高
从设备类型看，国内采购以 DUV 机型为主
——2024 年 ASML 向中国交付 129 台浸没式 ArF 光刻机，占其全球出货量的 100%（Nikon 同期仅出货 3 台）。
在国产替代方面，芯源微 2024 年匀胶显影机（Track）出货 169 台，均价 621 万元 / 台，毛利率 34.81%；
茂莱光学的 28nm DUV 投影物镜国内市占率达 62%，已批量进入上海微电子供应链
6. 2030 年 1 万亿美元目标：AI 驱动光刻需求翻倍
未来 5 年，光刻市场将迎来 AI 带来的 “超级周期”。
据预测，2025-2030 年，服务器、数据中心及存储市场的年复合增长率将达 9%，带动半导体总销售额突破 1 万亿美元，DRAM 和先进逻辑芯片的产能需求激增。
这一趋势将直接推高光刻设备投入：先进逻辑芯片的 EUV 曝光次数，将从 2025 年的 19-21 次增至 2030 年的 25-30 次（其中高 NA EUV 占 4-6 次）；DRAM 的 EUV 曝光次数也将从 5 次增至 7-10 次，对应的光刻资本开支年复合增长率将达 15-25%
从 474 步工艺中的 212 次曝光，到 1 万亿美元市场背后的光刻支撑，这项技术始终是半导体产业的 “咽喉”。
如今，国产光刻设备正从 DUV 向 EUV 突破，你认为哪类技术（如光源、物镜、掩模版）会成为国产替代的关键突破口？
来源：全行业报告圈