DUV、EUV、High NA EUV：ASML光刻机重大突破及对芯片先进制程影响

9月8日，英特尔与ASML联合宣布，已累计处理超过100万片采用High NA EUV相关技术的晶圆。同日，ASML确认三星电子计划于2028年前首次将High NA EUV用于DRAM大规模生产，台积电计划自2030年起将High NA EUV用于先进制程大规模生产。

这不是一次普通的设备更新，而是光刻机技术的重大突破。High NA EUV的量产落地，意味着全球半导体制造正式从"0.33 NA时代"跨入"0.55 NA时代"，2nm以下先进制程的单图案化量产成为可能。本文从光刻机产业链上中下游的真实格局出发，拆解High NA EUV的技术本质、核心零部件的供应格局、三大晶圆厂的路线分歧，以及对先进制程的真实影响。

一、技术本质：从0.33到0.55，不是简单的数字升级

理解High NA EUV，先要搞清楚NA是什么。

NA即数值孔径（Numerical Aperture），衡量光学系统收集和聚焦光线的能力。根据瑞利判据，光刻分辨率R = k1 × λ / NA，在波长λ不变的情况下，NA越大，分辨率越高，能刻出的特征尺寸越小。

传统EUV光刻机（ASML NXE系列）的NA为0.33，使用13.5nm波长的极紫外光，单次曝光分辨率约13nm。High NA EUV（ASML EXE系列）将NA从0.33提升至0.55，在波长不变的情况下，将单次曝光分辨率提升至8nm。

这意味着什么？三个核心数据：

第一，单次曝光可刻出的特征尺寸比前代小1.7倍。

第二，晶体管密度比前代高2.9倍。

第三，支撑2nm、1.4nm及以下制程的单图案化量产，同时覆盖DRAM等存储芯片最关键的制造层。

特别说明一下，High NA EUV不是只换个更大的镜头那么简单。为了实现0.55的NA，ASML几乎重构了整个光学系统，采用了变形光学系统（Anamorphic Optics），在扫描方向和狭缝方向使用不同的放大倍率。全光路必须保持真空，采用离轴折叠光路避免光线被镜面遮挡。

目前ASML的High NA EUV产品线包括两个型号：EXE:5000为初代开发评估用机型，2024年已向英特尔出货；EXE:5200B为量产对应版，改善了吞吐量，英特尔和三星已导入。整机重量约165吨，相当于一辆双层巴士的大小。

图1：ASML TWINSCAN EXE:5000 High NA EUV光刻机内部调试图

二、产业链上游：三大核心系统的真实供应格局

一台EUV光刻机由数万个零部件组成，核心可以拆成三大系统：光源系统、光学系统、双工件台系统。这三大系统合计占整机成本的70%以上，是真正的技术壁垒所在。

1. 光源系统：每秒5万次微观爆破

EUV光源是光刻机的心脏。自然界中不存在可以直接用于光刻的13.5nm极紫外光，必须人工生成。

生成原理是激光等离子体技术（LPP）：用高功率CO2激光器轰击以每秒约5万滴速度下落的熔融锡滴，锡滴被激光轰击后产生等离子体，等离子体辐射出13.5nm的极紫外光。这个过程本质上是每秒5万次的微观爆破。

光源系统的供应格局高度集中：

• CO2激光器：德国通快（TRUMPF）独家供应，占光源系统成本的重要比例。

• 锡输送系统与等离子体生成室：ASML自研。

• 整体光源集成：ASML子公司Cymer（美国）垄断，Cymer原本是全球领先的准分子激光器供应商，2013年被ASML收购，专门负责EUV光源研发。

DUV光刻机的准分子光源格局略有不同，主要由美国Cymer（已被ASML收购）、日本Gigaphoton、美国Coherent主导。国内科益虹源已实现193nm准分子光源量产，为上海微电子28nm浸没式光刻机独家配套，但EUV光源国内尚未实现产业化突破，长春光机所已落地国产极紫外光源样机。

2. 光学系统：蔡司独家，原子级精度

光学系统是光刻机的"眼睛"，也是成本占比最高的子系统，约占整机成本的30%至40%。

EUV光学系统有一个特殊之处：不能使用传统的透明玻璃透镜。因为13.5nm的极紫外光会被几乎所有材料吸收，包括玻璃。所以EUV光路全部使用反射镜，通过多层膜反射镜引导和聚焦光线。

这些反射镜由德国蔡司（Zeiss）独家供应。蔡司是ASML的长期战略合作伙伴，ASML持有蔡司半导体业务部门的部分股权。

反射镜的加工精度要求极高。一个常用的比喻是：如果把一面EUV反射镜放大到德国国土那么大的面积，表面最高的凸起不能超过1公分。更直观的说法是：相当于在太平洋那么大的范围内，表面误差只能有1毫米。每一面反射镜的加工周期长达数月，表面镀膜采用钼/硅多层膜结构，每层厚度精确到原子级别。

High NA EUV的光学系统比传统EUV更复杂。因为NA从0.33提升到0.55，反射镜的尺寸更大、面形精度要求更高，而且采用了变形光学设计，扫描方向和狭缝方向的放大倍率不同。这对蔡司的光学加工能力提出了新的挑战。

国内光学零部件企业已有部分切入供应链。茂莱光学是国内少数能进入ASML供应链的精密光学企业，已批量供货上海微电子。腾景科技、蓝特光学为光刻机提供精密光学元件，奥普光电依托科研院所攻关EUV物镜系统。但需要客观看待：这些企业目前主要供应DUV光刻机的光学元件或部分精密部件，EUV核心反射镜仍由蔡司独家垄断，短期内难以替代。

图2：蔡司High NA EUV光学系统反射镜

3. 双工件台：纳米级运动控制

双工件台是光刻机的"双腿"，负责承载晶圆在曝光位和测量位之间高速切换。两套工作台并行作业：一片晶圆在曝光时，另一片完成测量与调焦，这样可以大幅提升产能。

双工件台的技术指标非常苛刻：移动速度约1.5m/s，动态定位精度≤5nm，套刻精度优于0.5nm。这相当于在高速运动的同时，保持比一根头发丝直径千分之一还小的定位精度。

全球范围内，ASML自研双工件台系统。国内华卓精科是唯一能对标ASML的光刻机双工件台供应商，专注于纳米级超精密测控技术，已为上海微电子的DUV光刻机配套。

除了三大核心系统，光刻机还包括环境控制系统（温度波动控制在±0.01℃以内）、传输与测量系统、掩模台系统等。这些子系统同样有较高的技术门槛，但价值量和壁垒相对低于三大核心系统。

三、产业链中游：ASML的整机集成能力

产业链中游是光刻机整机制造，目前全球只有ASML一家能够制造EUV光刻机，包括传统NA EUV和High NA EUV。

澄清一个误解：ASML不是一家"什么都自己造"的全能型企业，而是供应链整合的专家。一台EUV光刻机的零部件来自全球多个国家的数百家供应商，ASML的核心能力在于系统架构设计、整机集成、精度控制和软件算法。

以光源系统为例，CO2激光器来自德国通快，整体光源集成来自美国Cymer（ASML子公司），锡输送系统ASML自研。光学系统来自德国蔡司。工件台ASML自研。大量精密机械、电子、流体部件来自欧洲、美国、日本的专业供应商。

这种全球供应链格局决定了EUV光刻机的制造不是任何一个国家可以独立完成的，而是全球顶级精密制造能力的集合。ASML的角色是把这些顶级能力整合在一起，实现系统级的精度和性能。

在产能方面，ASML计划2026年全年出货5至6台High NA EUV光刻机。这个数字看起来不大，但考虑到单台售价约3.5亿欧元（约合3.8亿美元），以及每台设备需要数月的组装和调试周期，这个产能已经是ASML在High NA EUV量产初期的极限。

四、产业链下游：三大晶圆厂的路线分歧

High NA EUV的下游客户主要是全球领先的晶圆代工厂和存储芯片制造商。目前英特尔、三星、台积电、SK海力士都已导入或计划导入High NA EUV，但各家的导入节奏和应用场景存在明显区别。

1. 英特尔：激进导入，首家量产逻辑芯片

英特尔是High NA EUV最积极的推动者，也是全球首家采用High NA EUV量产逻辑芯片的公司。

2024年，ASML向英特尔出货首台EXE:5000开发评估机型。2026年7月，英特尔Foundry宣布在Intel 18A（约1.8nm）工艺节点上采用High NA EUV技术生产部分Core Ultra 3系列处理器。截至9月8日，英特尔已累计处理超过100万片采用High NA EUV相关技术的晶圆。

英特尔的18A工艺还同时采用了RibbonFET纳米片晶体管架构和PowerVia背部供电技术，High NA EUV的单次曝光能力与这些晶体管架构创新形成协同，减少了对多重图案化的依赖。

英特尔在亚利桑那州钱德勒的Ocotillo园区建设了Fab 52，专门生产Intel 18A制程的逻辑芯片。英特尔Foundry的目标是在2030年成为全球规模第二的代工厂，High NA EUV的先发优势是其核心竞争力之一。

2. 三星：存储先行，逻辑延后

三星的High NA EUV导入策略与英特尔不同，呈现"存储先行、逻辑延后"的特点。

在存储方面，三星计划于2028年前首次将High NA EUV用于DRAM大规模生产。三星已导入EXE:5200B量产机型，第二台设备计划于2026年上半年接收，用于美国得克萨斯州泰勒的2nm GAA晶圆厂初期启动。

在逻辑方面，三星的策略相对保守。三星明确表示，2nm（SF2）和1.4nm（SF1.4）节点将继续沿用现有0.33 NA EUV设备，通过多重图案化等工艺实现。直到2030年前后推出的1nm（A10）节点，才会全面开启High NA EUV的商业化量产。

这种策略反映了三星对High NA EUV量产成熟度和制造成本的谨慎态度。存储芯片的关键层对光刻分辨率要求极高，High NA EUV的单次曝光能力可以显著减少工艺步骤，因此存储成为三星High NA EUV的首个应用场景。

3. 台积电：稳健延后，注重经济性

台积电是三大晶圆厂中High NA EUV导入节奏最慢的一家。台积电计划自2030年起将High NA EUV用于先进制程大规模生产。

台积电选择了一条更注重技术成熟度和制造经济性的路径。这并不意味着台积电放缓先进制程推进，而是希望通过晶体管架构创新、工艺优化和设计技术协同（DTCO）等方式，延续现有0.33 NA EUV技术体系的竞争力。

目前台积电正在推进N2（2nm）制程量产，采用纳米片晶体管（Nanosheet）架构，这是继FinFET之后的重要晶体管结构升级。台积电的逻辑是：在High NA EUV设备成本极高、吞吐量尚待提升的阶段，先用成熟的0.33 NA EUV配合多重图案化和架构创新满足2nm量产需求，等High NA EUV技术更成熟、成本更合理时再大规模导入。

4. SK海力士：存储领域首家部署

SK海力士于2025年9月在其DRAM工厂完成High NA EUV设备安装，成为全球首家部署该机型的存储芯片制造商。这进一步印证了High NA EUV在存储芯片关键层的应用价值。

图3：英特尔High NA EUV晶圆厂内部

五、对芯片制程的真实影响

High NA EUV对先进制程的影响，可以从四个维度理解。

第一，单图案化替代多重图案化，降低工艺复杂度和成本。在0.33 NA EUV时代，2nm以下的某些关键层无法通过单次曝光完成，必须使用双重图案化甚至多重图案化，这意味着更多的光刻步骤、更多的工艺时间、更高的成本和更大的良率挑战。High NA EUV的8nm分辨率使得这些关键层可以单次曝光完成，显著减少工艺步骤。

第二，晶体管密度提升2.9倍。更高的分辨率意味着在同样的芯片面积上可以集成更多的晶体管，这对AI芯片、高性能计算芯片等对晶体管密度要求极高的产品尤为重要。

第三，缩短新品研发周期。行业经验表明，High NA EUV的单次曝光能力可以将新品研发周期缩短20%至25%。因为减少了多重图案化的工艺迭代次数，设计规则也更简单。

第四，覆盖存储芯片最关键制造层。DRAM等存储芯片的某些关键层对光刻分辨率的要求甚至高于逻辑芯片，High NA EUV在存储领域的应用价值同样显著。三星和SK海力士率先在DRAM中导入High NA EUV，正是基于这一判断。

当然，High NA EUV也不是万能的。它的设备成本极高，单台售价约3.5亿欧元，而且在量产初期吞吐量低于成熟的0.33 NA EUV设备。此外，High NA EUV的掩模版（光罩）也需要重新设计，因为变形光学系统对掩模版的要求与传统EUV不同。这些因素决定了High NA EUV的导入是一个渐进过程，不会在一夜之间取代0.33 NA EUV。

六、产业趋势判断

基于以上分析，可以得出几个产业层面的判断。

第一，High NA EUV将成为2nm以下先进制程的关键设备，但导入节奏将慢于市场预期。英特尔的激进导入是个案，三星和台积电的策略更为稳健，2030年前后才是High NA EUV大规模量产的时间窗口。在此之前，0.33 NA EUV配合多重图案化和晶体管架构创新仍是先进制程的主流方案。

第二，光刻机产业链的全球分工格局短期内难以改变。光源（德国通快+美国Cymer）、光学（德国蔡司）、工件台（ASML自研）三大核心系统的供应格局高度集中，国内企业在DUV领域已有部分突破，但EUV核心零部件的替代仍需较长时间。

第三，先进制程的竞争不再是单一设备的竞争，而是设备、晶体管架构、封装技术的系统级竞争。High NA EUV需要与RibbonFET纳米片晶体管、PowerVia背部供电、先进封装等技术协同，才能发挥最大效能。英特尔18A工艺就是这种系统级创新的典型案例。

第四，存储芯片将成为High NA EUV的重要应用场景。三星和SK海力士在DRAM领域的率先导入，说明High NA EUV在存储关键层的应用价值已经得到验证。未来随着HBM等高端存储芯片对制程要求的不断提升，High NA EUV在存储领域的渗透率将持续提高。

第五，国产光刻机的突破路径需要务实。在EUV领域，国内仍处于工程样机阶段，短期内难以实现量产交付。更现实的路径是在DUV浸没式光刻机领域实现突破，满足28nm及以上成熟制程的需求，同时在光源、光学、工件台等核心零部件领域持续攻关，为未来EUV的国产化积累技术基础。

光刻机是半导体制造皇冠上的明珠，High NA EUV的量产突破标志着人类精密制造能力又上了一个台阶。但也要清醒地看到，从设备出货到稳定量产、从技术验证到经济性成立，中间还有很长的路。对于产业链各方而言，理解High NA EUV的真实技术边界和产业节奏，比追逐概念更重要。（完）

免责声明：本文仅用于半导体设备、先进制程及光刻机产业链相关技术研究与产业分析，不构成任何投资、证券或金融产品相关建议，不作为投资参考。文中数据以各官方机构和企业正式发布口径为准。

星河听雨斋

深度产业研报：芯片半导体、AI基础设施、AI智能硬件、具身智能、光通信等硬件科技方面的行业研究、产业链分析和技术拆解。

作者：张星河，AI科技公司创始人，前华为资深架构师、产品战略规划师，20年行业老兵。