光刻机透镜蔡司一家独大，国产化任重道远，亟待国产厂商攻克

高精度、高价值的光刻透镜：投影物镜是光刻机中最昂贵、最复杂的核心部件之一，单片镜片价值可达上万美元。光刻机中光学元件主要应用在曝光、照明、能量探测，光路系统等场景。光刻机曝光系统包括照明系统和投影物镜。（1）高精度：为了精确成像，严格控制像差，光刻机透镜平整度和光洁度要求度极高，如果投影物镜镜片直径和中国版图由东至西的跨度一样大，则ASML投影物镜因加工产生的平整度高低起伏小于4公分（即小于一颗乒乓球的直径）。（2）高价值：超高精密的光学镜片的生产，需要精度最高的打磨机和最细的镜头磨料，以及计算机数控光学表面成形技术（CCOS）相关的熟练技术工人。因此，单片镜片的价值量极高，据激光制造网报道，上海微电子（SMEE）光刻机使用的镜片单片价值达数万美元。

光刻机曝光系统与投影物镜

资料来源：半导体之芯公众号

高用量、大体量的光刻透镜：典型的投影物镜可包含高达30块镜片，60个达光学表面，直径最大达0.8m，达重量可达500kg。数值孔径是衡量透镜系统收集和聚焦光线能力的参数，直接影响光刻机的成像精度。单个透镜本身会导致相差，因此提高数值孔径方法之一是将多个精度更高的透镜和反射镜集成。ASMLDUV高端投影物镜的像差则被控制在2nm。这也导致高精度光刻机镜片用量与体量极大，透镜组目前数值孔径最大的光学系统高度超过1.2米，重量超过1吨。目前主流的光刻机镜片在20片以上。

光刻机投影物镜组示意图

资料来源：ASML公众号

光刻机国产化任重道远，光刻透镜蔡司一家独大，光刻透镜亟待国产厂商攻克。目前，ASML作为全世界最主要的光刻机生产厂商，其光刻透镜主要由蔡司提供，国内尚无光学透镜厂商具备与蔡司比肩的制造能力。光刻机国产化仍是我国半导体行业艰巨而重要的任务，因此上海微电子的光刻机国产化进程备受关注。目前，上海微电子目前实现了90nm制程的光刻机量产，更高制程的前道光刻设备亟待攻克，离不开国产光学厂商的支持。

部分ASML光刻机型号及其镜头供应商

资料来源：ASML