ASML造出一臺最強光刻機，4億美元一臺，但它最大的客戶還不想要

ASML 的新一代光刻機 EXE:5200B 重 150 多噸，體積超過 200 立方米，分辨率 8 納米，大約 40 個硅原子的寬度。2026 年 5 月，ASML CEO Christophe Fouquet 宣布，用這臺機器制造的首批芯片將在未來幾個月內問世。單臺售價 4 億美元。

但在幾乎同一時期，它最大的客戶臺積電做出了一個讓行業驚訝的決定：至少到 2029 年，不采用這種被稱為高數值孔徑極紫外光刻（high-NA EUV）的新技術。臺積電高級副總裁 Kevin Zhang 在 2026 年 4 月的北美技術論壇上表態，從 2nm 到 A14 工藝節點，TSMC 都不需要 high-NA EUV，同時可以繼續保持類似的工藝復雜度。

圖丨ASML 高數值孔徑極紫外（High-NA EUV）光刻機（來源：ASML）

這是 ASML 歷史上第一次推出新一代機器時，最重要的客戶明確說“不急”。芯片行業研究機構 SemiAnalysis 的分析師 Jeff Koch 評價：這可能是 ASML 歷史上第一臺無法立刻在商業邏輯上自證其價值的工具。

級聯的工程難題

這 4 億美元的定價到底從何而來？最近，《麻省理工科技評論》（MIT Technology Review）對 ASML 荷蘭總部做了深度探訪，記者近距離觀察了這臺機器的制造過程，并采訪了多位核心工程高管。從這些信息中可以發現，high-NA 的技術難度和成本結構已經與上一代 EUV 有了本質上的區別。

我們先從光刻本身的基本原理說起，簡單而言，光刻是用光照射掩模版（reticle）上的電路圖案，通過光學系統把圖案縮小后投射到硅晶圓上。能做出多小的線條，取決于兩個變量：光的波長越短，分辨率越高；數值孔徑（NA）越大，聚焦越精細。芯片工業的進化史，就是在這兩個變量之間反復切換的歷史。上世紀 90 年代從可見光切換到深紫外光（DUV），2017 年從 DUV 切換到極紫外光（EUV），每一次波長跳躍都是十年以上的研發周期。

而這一次升級，ASML 并沒有換光源。EUV 的 13.5 納米波長不變，改動的是第二個變量：把數值孔徑從 0.33 提升到 0.55，提升幅度超過 60%。理論上，這足以將晶體管尺寸縮小近一半，密度提高近兩倍。但從 0.33 到 0.55，觸發了一連串級聯的工程問題。

圖丨高數值孔徑（high-NA）光刻機光學系統中安裝的一面反射鏡（來源：蔡司）

更高的數值孔徑意味著光線以更陡的角度抵達掩模版。掩模版上的電路圖案是三維結構，陡峭的光線會在圖案邊緣產生陰影，就像午后的陽光在峽谷里投下的暗影，這會直接影響圖案的清晰度。

ASML 的工程師給出的解決方案是重新設計掩模版和光學系統。新的掩模版圖案變成了寬高比 1:2 的非對稱形狀，在一個維度上被拉長了一倍。但這個改動帶來了新的問題：光學系統的調整導致單次掃描曝光的晶圓面積減半，機器的產出速度直接打了折扣。

對 ASML 來說，速度下降是幾乎無法接受的。客戶為一臺 4 億美元的機器付費，期望的是每小時 200 片晶圓以上的產能。既然曝光面積小了，就必須讓掩模版移動得更快。工程師們重新設計了整個掩模版機構，把它做得更輕，最終實現了 22 倍重力加速度（22g）的運動速度，遠超上一代。ASML 的 CTO Marco Pieters 開玩笑說，不要試圖坐上去，因為你會直接昏過去。

與此同時，在德國耶拿，蔡司（Zeiss）的工程師在制造與更高數值孔徑匹配的新型反射鏡。新鏡片的面積大約是上一代的兩倍，整個投射光學系統的重量從 1.7 噸膨脹到 12 噸，翻了七倍。蔡司為此建造了全新的機器人輔助產線。他們說這是公司歷史上制造過的最光滑的表面。

另外，光源也在同步升級。上一代 EUV 機器通過激光轟擊錫液滴來產生極紫外光，每個錫滴被擊中兩次，新機器改成了三次。這意味著錫液滴的發射系統需要加速 50%，激光功率也需要大幅提升。ASML 圣迭戈實驗室的工程總監 Alex Schafgans 稱，激光系統一直在變大。現在，一臺機器配套的激光設備已經可以填滿一整個房間。

EXE:5200B 在 2025 年四季度首次交付客戶，配合 2025 年發布的 1,000W 光源，產能從早期型號 EXE:5000 的 110 片/小時提升到了 175 片/小時。但距離 ASML 承諾的 200 片/小時仍有差距。

這一整條工程鏈的每一個環節都是重投入、重驗證的過程。從 0.33 到 0.55，不是一次革命性的跳躍，而是在已有路徑上的高強度推進。Koch 在 ASML 工作過多年，他的判斷是：這臺機器的能力提升大約在 30% 到 50% 之間，是一次進化而非革命。

買還是不買

正因為這次升級是進化而非革命，臺積電算了一筆賬：如果用現有的 low-NA EUV 機器加上多重曝光（multi-patterning）技術，再配合先進封裝和背面供電等工藝創新，依然可以推進到 1.2nm 級別的工藝節點，那為什么要花 4 億美元換一臺新機器？

SemiAnalysis 的分析認為，臺積電可能要到 2029 年至 2030 年的 1nm 級工藝節點 A10 才會真正需要 high-NA，因為在那之前，low-NA EUV 的雙重曝光在成本上可能仍然低于 high-NA 的單次曝光。而且 high-NA 機器的體積遠大于上一代，安裝它意味著對晶圓廠的建筑結構做大幅改造。

相比之下，英特爾的選擇截然不同。2024 年春天，300 名 ASML 工程師抵達俄勒岡州英特爾的晶圓廠，開始組裝和測試全球第一臺量產型 high-NA 機器。英特爾的光刻方案總監 Mark Phillips 不愿透露具體性能數據，但表示對設備健康狀況的快速改善感到滿意。

英特爾押注 high-NA 的邏輯也很簡單：它在代工領域已經落后于 TSMC 和三星，需要一張差異化的牌來爭奪客戶。如果 high-NA 能讓英特爾比競爭對手更快地實現單次曝光，就值得為此冒險。

圖丨在俄勒岡州希爾斯伯勒市的 Fab D1X 工廠，英特爾院士 Mark Phillips 向媒體介紹了這款高數值孔徑設備。英特爾是 ASML 這款新型 EUV 光刻機的首位客戶（來源：英特爾）

三星則處于臺積電和 Intel 之間的位置。有報道稱三星正在考慮購買新的 high-NA EUV 機器，試圖在 2nm 工藝的競爭中縮小與英特爾的差距。

ASML 自己似乎并不慌張。即便臺積電推遲了 high-NA 的采用，ASML 的 low-NA EUV 機器依然供不應求。ASML 的 CFO Roger Dassen 表示，公司 2026 年的目標是出貨至少 60 臺 low-NA EUV 系統，2027 年計劃擴大到約 80 臺。

以 ASML 每年通常只能生產 40 到 50 臺 EUV 系統的產能來看，這已經是滿負荷運轉。2026 年一季度，ASML 的 EUV 系統凈銷售額超過 41 億歐元，其中包含兩臺 high-NA 設備的收入。公司將 2026 年全年營收指引上調至 360 億至 400 億歐元。

不過，ASML 還有一個花多少錢都買不到 high-NA 的客戶：中國大陸。自 2019 年起，在美國施壓下，荷蘭政府禁止 ASML 向中國大陸出售任何 EUV 光刻機。到 2024 年，限制進一步擴展到先進型號的 DUV 浸沒式系統。即便如此，中國大陸在 2025 年仍是 ASML 最大的單一市場，占銷售額的 33%，買的全是不受限的中低端 DUV 設備。ASML 預計這一比例在 2026 年將降至 20%。

買不到 EUV，中國大陸的現實策略是把手里的 DUV 推到極限。通過多重曝光，現有 DUV 設備理論上可以制造 7nm 甚至更先進的芯片，只是速度更慢、成本更高。與此同時，國內也在投入大量資源自研 EUV 技術，但 ASML 從 EUV 原型到第一臺量產機用了十幾年，其中蔡司供應的超精密光學系統至今沒有第二個供應商能替代。

ASML CEO Christophe Fouquet 在 2025 年 4 月曾表示，中國要開發出可行的 EUV 替代技術還需要“很多很多年”。Koch 判斷稱：中國會很樂意擁有一臺每小時只能處理一片晶圓、運行成本極高的 EUV 機器，然后建一千臺這樣的機器，也心滿意足。

中國之外，試圖繞開 ASML 的還有另一批人。

Substrate 是一家總部位于舊金山的初創公司，成立四年。它不用 EUV 光，而是用粒子加速器產生的 X 射線來做光刻，波長可以低至 0.01 納米，遠短于 EUV 的 13.5 納米。

2025 年 10 月，Substrate 完成了 1 億美元融資，估值達到 10 億美元，投資方包括 Peter Thiel 的 Founders Fund、General Catalyst，以及美國中情局下屬的風險投資機構 In-Q-Tel。公司已經用原型機在 300mm 晶圓上制造出了 12 納米關鍵尺寸的圖案，并聲稱這一精度目前只有 ASML 的 high-NA 機器才能實現。

Substrate 的創始人 James Proud 不打算把機器賣給臺積電或英特爾。他的計劃是自建晶圓廠，用自己的光刻設備來提供代工服務，目標是把單片先進制程晶圓的成本從行業預估的 10 萬美元降到 1 萬美元。他說，當前 AI 對芯片的需求最終會比現在最大膽的預測還要高出好幾個數量級。

業內人士們對 Substrate 這條路線的評價褒貶不一。Koch 認為它的技術方向“很酷”，也“有意思”，但從實驗室演示到量產之間的路還很長。《Focus: The ASML Way》一書的作者 Marc Hijink 則更為謹慎，他認為同時掌握一種全新光刻技術和高產能晶圓廠運營幾乎是不可能的，而 Substrate 對自身技術細節的保密讓他不安。“這個行業靠的是開放式創新，”他說。

另一個挑戰者來自更遠的地方。挪威初創公司 Lace Lithography 在 2026 年 3 月完成了 4,000 萬美元 A 輪融資，由 Atomico 領投，微軟旗下的 M12 基金參投。Lace 的方法完全繞開了光：它用激發態的氦原子束來替代光子做圖案轉移。氦原子束的寬度約 0.1 納米，比 EUV 的 13.5 納米波長精細了 135 倍，而且原子沒有光子的衍射極限，理論上可以實現原子級分辨率。

Lace 的 CEO Bodil Holst 是一位在卑爾根大學從事納米物理研究超過二十年的物理學家，她同時還是 Kavli 納米科學獎委員會的主席。聯合創始人 Adrià Salvador Palau 此前是她的博士生，專攻物理學和機器學習。

Holst 說，她從 2008 年就開始研究原子束光刻。當時 MIT 教授 Henry“Hank”Smith 告訴她應該去探索用原子做芯片，因為那時他并不確定 ASML 的 EUV 路線能成功。“就算 EUV 成了，我們最終也需要原子，”Smith 對她說。

ASML 對這些新出現的競爭對手也已經有所關注，其技術執行副總裁 Jos Benschop 評價稱，自己無法評估 Substrate 的技術是否可靠，因為這家公司從未解釋過自己的工藝流程。但他去看了 Lace 在 SPIE 先進光刻大會上的報告，對他們的技術路線印象深刻，只是懷疑這種方法能否在晶圓上形成足夠深度的圖案。“到目前為止，我還沒有看到一個可行的替代方案，”他說。

光刻行業的范式轉換向來都是比較慢的。從深紫外到極紫外，ASML 用了 16 年和大約 100 億美元的研發投入。塔夫茨大學國際歷史學教授、《芯片戰爭》一書的作者 Chris Miller 說，光刻技術的代際更替歷史上動輒以十年計。

ASML 如今已經在為下一步做準備。Benschop 認為 high-NA 技術將主導 2030 年代的芯片制造。在那之后呢？工程團隊已經在設計將數值孔徑從 0.55 進一步提升到 0.75 的方案，內部稱之為“hyper NA”，理論分辨率可以達到 6 納米。

如果順利，hyper NA 可能在七到八年后推向市場。他們同時還在考慮將不同級別的 EUV 光學系統標準化到同一尺寸的機身中，讓客戶可以訂購一臺機器，然后根據需要配置普通 EUV、high NA 或 hyper NA 的光學模塊。

芯片行業只會在一種情況下切換范式：當現有路徑連多延伸一點點都做不到的時候。4 億美元一臺、最大客戶明確推遲采購，也許還不是那個臨界點。但它至少說明，“做得更小”的代價正在變得越來越大，而圍繞這個代價的分歧，正在從工程問題變成戰略問題。

參考資料：

1.https://www.technologyreview.com/2026/06/23/1138837/asml-400-million-dollar-machine-powering-future-of-chipmaking/

運營/排版：何晨龍