最牛风投合肥“优选”，芯碁微装能否造出芯片光刻机？

随着合肥政府70亿元投资蔚来汽车一锤定音，合肥是“中国最牛风投城市”的段子开始刷屏网络。合肥“国资委系”中，真正扮演风投角色的，其实是合肥市创新科技风险投资有限公司（简称“合肥创新投”），近年来其连续重金投入了芯谷微电子、恒烁微电子和芯碁微装等半导体企业。

其中，芯碁微装2017-2019年的业绩表现十分耀眼：短短三年间，不仅净利扭亏为盈，从-685万元迅速突破至4,763万元，还创下了202%营收复合增速的佳绩。

不过，看似赚钱的芯碁微装并没有经营现金流入，其三年间不断加大研发投入：2017年研发支出还不足一千万元，到了2019年就已经接近三千万元。芯碁微装大手笔投入研发成果如何？资本持续加码背后，芯碁微装究竟有何过人之处？

颠覆传统光刻技术

芯碁微装巨额投入其实只做了一件事：精研“直写光刻技术”。

“光刻”，是利用光学-化学反应，将设计好的微图形结构，转移到覆有感光材料的晶圆、玻璃基板、覆铜板等基材表面，这三种基材面板对应的最终电子器件分别是：芯片、显示面板和印制电路板（PCB）。所有的电子设备的核心构件都离不开“芯、屏、板”，中国走向制造强国，必须拿下光刻技术。

光刻过程中有一道必不可少的环节：曝光。类似于相机成像过程，根据曝光环节是否需要“底片”，光刻可以分为掩膜光刻和直写光刻。掩膜光刻下，光源发出的光束，经掩膜版在基材面板的感光材料上成像；直写光刻下，计算机控制高精度光束，无需掩膜就能直接扫描成像。

因此，制造PCB的直写光刻设备也被形象地称为“直接成像设备”。相较传统掩膜光刻，其不仅省去了多道工序流程，还大幅提升了光刻精度、良品率两大核心指标。

直接成像技术直接将传统50微米的最高精度缩小到了5微米，良品率的改善则直接体现在了产能效率上：处理某种同一光刻精度要求的PCB曝光需求时，芯碁微装直接成像设备产能可以达到390 面/小时，传统设备最高也只能做到250面/小时。

不过，这项颠覆传统的技术在中国的普及度并不理想，长期以来，受西方《瓦森纳协定》限制，中国企业根本无法购买技术最先进的光刻设备，Orbotech、ORC等国外企业不仅垄断着中国高端市场，还严格封锁着技术。

此背景下，芯碁微装苦研直写光刻技术，终于做出了一款“ACURA280激光直接成像设备”，该设备能够用于PCB最高端的基板光刻，一举填补该领域空白。该产品的光刻精度不输于任何竞品，甚至部分技术指标远超国内外同行，芯碁微装因此顺利跻身于行业第一梯队，在国际舞台上与Orbotech、ORC展开了较量。

2017-2019 年，芯碁微装直接成像设备销售数量销量迅速从8台提升至77 台，累计覆盖70多家客户，PCB龙头企业深南电路（002916）、健鼎科技、景旺电子（603228）赫然在列。提高直写光刻技术普及率，打破国外技术封锁，芯碁微装担起了重任。

此外，根据国家统计局数据，2005-2017年，我国PCB制造行业设备购置投资已由31亿元增长至240亿元，年复合增长率高达19%。随着中国成为全球最大的PCB制造中心，5G 通讯、云计算、工业4.0、物联网等加速渗透，PCB行业作为整个电子信息制造业产业链的基础力量，即将进入技术、产品新周期。

毫无疑问，新增的PCB制造中，中国自产设备需要发挥更大作用。对此，芯碁微装已做好准备承接广阔需求：2020年，其35,000平方米的智能化生产基地即将投入使用，还计划筹资2.1亿元扩充200台的PCB高端激光直接成像设备。

有趣的是，合肥国有资本青睐芯碁微装，很大程度上不是看重其PCB业务增长潜力，而是押注直写光刻技术在IC领域的应用前景。芯碁微装将业务向OLED领域延伸，与合肥打造“IC之都”的蓝图不谋而合，其在OLED领域表现如何？

或能破除面板光刻垄断

从PCB板到OLED面板，尽管产品赛道变化，但是底层技术逻辑始终是直写光刻技术，区别在于OLED面板对光刻精度要求更高。例如当前芯碁微装的直接成像设备光刻精度最低约为10微米，而OLED面板光刻精度要求不超过5微米。

过去十几年里，京东方（000725）等显示面板生产企业的崛起，缓解了中国“少屏”困境。然而，由于全球“OLED高世代线光刻设备”被日本 Canon、Nikon所垄断，设备单价高达亿元级别，并且产能有限，对我国完全自主生产OLED造成了极大阻碍。

“世代线数”，是衡量OLED制造技术高低的关键指标之一。代数线数越大，意味着玻璃基板尺寸越大，可以切出的面板数量就越多，当然对光刻精度要求也就越高。

光刻设备受制于人的问题尚未解决，中国OLED制造需求却还在持续增长。

近年来，中国FPD（平板显示器）产业步入快速发展时期，商务部数据显示，2013年国内FPD产能仅22百万平方米，2017年迅速增长到96百万平方米，中国一举成为全球第二大FPD供应地区。可见，OLED作为FPD领域的主流发展方向，即将在中国迎来大量产能释放。

力不从心的是，中国OLED中低世代线光刻设备领域，仅有极少数企业能够实现产业化，高端产线光刻设备领域则处于完全空白状态。2018年，芯碁微装自主研制了国内首条OLED直写光刻设备自动线，尽管只能用于低世代线领域，但也给中国OLED制造带来了希望。

来源：芯碁微装招股书

同年，该条设备自动线线成功投中国显光电招标项目，顺利出货并且一次性通过验收，证明了芯碁微装的技术成果产业化落地十分可靠。当然，与德国 Heidelberg同款直写光刻设备自动线相比，芯碁微装产品的光刻精度、产能效率仍有提升空间。

于是，芯碁微装计划筹集1.1亿元建设“平板显示（FPD）光刻设备研发项目”，旨在提高现有产品光刻精度、产能效率，并决心推进升级后光刻设备的规模量产。届时，芯碁微装将能助力中国打破OLED高世代线光刻设备垄断。

更值得一提的是，在不断地打磨技术过程中，芯碁微装已经实现了光刻精度从微米级向纳米级的跨越，纳米级大门背后是怎样的新世界？

终极目标是芯片光刻机

实际上，纳米级直写光刻技术已足以达到芯片晶圆要求的光刻精度，不过由于在芯片等半导体器件大规模制造中，直写光刻技术的生产效率与光刻精度不够稳定，所以直写光刻设备现在只能服务芯片小规模制造。

例如，当前芯片制造光刻机最高技术水平代表——ASML的“极紫外光学光刻机”，采用的仍旧是掩膜光刻技术。尽管如此，直写光刻设备走向芯片大规模制造却是必然之举。

原因在于传统掩膜光刻下，掩膜版定制属性极强且造价昂贵，而芯片升级迭代十分迅速，几乎每一次产品升级，都要损失一批掩膜版。同时，研制匹配升级后芯片的掩膜版，又要投入时间和金钱。

可见，加速芯片领域直写光刻机对掩膜光刻机的取代步伐，不仅能直接省去掩膜版成本，还将加速芯片升级周期，推动半导体产业快速向前。基于此，各国争相推进直写光刻技术在芯片大规模制造的应用，可以说率先取得突破性进展的国家中，极有可能诞生出“直写光刻”的“ASML”。

在争创“ASML”道路上，中国企业不可能缺席。其中芯碁微装率先研制出了用于掩膜版制造的直写光刻设备，光刻精度最高可达500纳米，已经向中国多家科技研究所小规模供货，产品各项指标基本能与国际先进产品同台竞争。

此外，芯碁微装正在筹划晶圆级封装（WLP）的直写光刻设备，即在晶圆上封装芯片，而不是先将晶圆切割成单个芯片再进行封装，这是目前最先进的芯片封装技术之一。

同时，芯碁微装还承担了“8寸”、“130-90nm ”等国家级WLP直写光刻设备研制项目。在产品落地方面，其计划筹资9,380万元新建“晶圆级封装（WLP）直写光刻设备产业化项目”，可以年产6台WLP直写光刻设备。

可以看出，芯碁微装的直写光刻设备通过服务于芯片掩膜版制造和WLP，分别进入了芯片制造的前期设计阶段、后期封装阶段，接下来就是要拿下最难啃的骨头——芯片制造阶段的直写光刻机，力争成为“新世界”的“ASML”。

从PCB到OLED再到IC制造，芯碁微装的直写光刻技术步步升级，成长惊人，除了自身努力，也少不了前人技术积累支撑。未来直写光刻技术能否直接用于芯片制造？芯碁微装或许即将进入“无人区”，不过别怕，它有合肥乃至整个中国“撑腰”。