无形资产入股光刻机企业 赋能北京高精尖产业发展
  ——北京国望光学科技有限公司增资项目案例
  2019年6月,中国科学院长春光学精密机械与物理研究所和中国科学院上海光学精密机械研究所,以“中国首套高端光刻机曝光光学系统”部分发明专利所有权出资,作价10亿元,参与了北京国望光学科技有限公司增资,对应持股比例33.33%,成为全国产权市场首个以无形资产出资方式成交的增资扩股项目,成为科技成果顺利实现转移转化的典型案例,也是北京构建高精尖产业的又一重大进展。更为重要的是,依托国望光学的资金实力和北京亦庄经济技术开发区在集成电路领域的产业集群优势,光刻机关键零部件产业化有望迅速实现,这将大大推动国产光刻机整机的量产工作,对于提升我国集成电路高端装备制造能力意义重大。

  光刻机——“皇冠上的明珠”
  如果有属于科技领域的热词榜,毫无疑问,2019年度一定会有“光刻机”的一席之地。
  证券市场上,7月之后的多个交易日,“光刻”概念股集体走强,数家投行的研究报告给予“买入”评级。近日有消息称,规模高达2000亿元左右的国家集成电路产业投资基金(二期)即将完成募资,未来投资方向将向国内集成电路产业链薄弱环节即装备和材料领域倾斜。国信证券的报告更是直接指出,未来高端光刻机和高端光刻胶获得资金和政策双重支持的概率很大。一时间备受各路资本追捧的光刻机到底是什么?这要从中国集成电路芯片的现状说起。
  中国拥有全球第一大芯片市场,占全球市场份额的50%以上,但目前中国所需80%以上的芯片依赖进口,高端芯片的自给率更是不足10%。根据中国海关统计数据, 2018年我国芯片进口额达到3120.58亿美元,同比增长19.8%,已连续六年超过原油成为我国第一大进口商品,对外依存度远远超过了国际经验50%的“安全警戒线”。
  近两年,随着中美贸易摩擦的不断升级,特别是中兴事件和华为事件,凸显出中国在芯片等高端制造领域面临的“卡脖子”问题。芯片自给率不足有很多原因,生产芯片先进装备的供给能力不足,是其中重要的一项,这其中又以半导体前道用光刻机(以下简称光刻机)最为重要。

  图1:芯片制造核心工艺主要设备全景图(数据来源:华创证券)
  一个芯片的制造主要分为设计、制造和封测三大环节。设计是根据芯片的使用目的进行逻辑设计和规则制定,并根据设计图制作掩模以供后续光刻步骤使用,中国在这个环节的产品仅处于中低端水平;制造环节是实现芯片电路图从掩模转移至硅片上,并实现预定的芯片功能,这个过程包括光刻、刻蚀、离子注入、化学机械研磨等步骤,中国在这个环节与国外先进水平也有较大差距;封测则是完成对芯片的封装和性能、功能测试,是产品交付前的最后工序,封装测试是我国与国际差距最小的环节。
  整个芯片制造过程中,光刻工艺水平直接决定芯片的制作水平和性能水平。光刻的原理是:在硅片表面覆盖一层具有高度光敏感的光刻胶,再用光线(一般是紫外光、深紫外光、极紫外光)透过掩模照射在硅片表面,被光线照射到的光刻胶会发生反应。此后用特定溶剂洗去光刻胶,就实现了
  电路图从掩模到硅片的转移。光刻完成后对没有光刻胶保护
  的硅片部分进行刻蚀,最后洗去剩余光刻胶,就实现了半导体器件在硅片表面的构建过程。
  这个过程是整个芯片制造环节中最复杂、最关键的工艺步骤,不仅耗时长,而且成本高,一个芯片在生产中需要进行20—30次的光刻,耗时占到芯片生产环节的50%左右,生产成本占芯片的1/3。
  为此,用来进行光刻的设备——光刻机也成为芯片制造环节的核心设备,一台光刻机涉及系统集成、精密光学、精密运动、精密物料传输、高精度微环境控制等多项先进技术,由几万个精密零件、几百个执行器传感器和千万行代码组成,它的内部运动精度误差不超过一根头发丝的千分之一。由于技术的高难度和系统的复杂性,在全世界也形成了超高的研发门槛和极高的单台价值量,光刻机也被誉为集成电路产业“皇冠上的明珠”。

  图2:光刻机五代发展图
  根据光源的改进,光刻机已经经历了5代产品。目前,全球光刻机生产厂商仅4家:荷兰阿斯麦(英文简写ASML)、日本尼康株式会社(简称日本尼康)、日本佳能株式会社(简称日本佳能)和我国的上海微电子装备(集团)股份有限公司(简称上海微电子)。其中,荷兰阿斯麦在全球光刻机出货量中所占份额最高,达到67.3%,而且世界上最先进第五代EUV光刻机只有它能生产,单价达到一亿欧元以上,且还需很长的订货周期。日本尼康、日本佳能和上海微电子的业务主要集中在中低端市场。

  图3:上海微电子前道光刻机工艺与国际先进水平对比

  十年不懈自主研发 突破“卡脖子”技术
  自上世纪90年代,我国科研团队就开始了光刻机相关研究,但受限于国外设备、技术的封锁,以及自身技术薄弱等原因,进展一直落后于国外。
  2008年,我国出台了《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》,其中明确了16个科技重大专项,其中排名第二的就是“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”,因此也被业内称为“02专项”。
  “02专项”的总体目标是:开展集成电路制造装备、成套工艺和材料技术攻关,掌握核心技术,形成自主知识产权,实现产业自主创新发展。其中,“十一五”、“十二五”期间重点实施的内容为:实现90纳米光刻机产品化,进行45—22纳米光刻机攻关,开展22—14纳米前瞻性研究,形成65—45纳米装备、材料、工艺配套能力及集成电路制造产业链,进一步缩小与世界先进水平的差距等。
  “02专项”关键任务——光刻机项目由此开启,其中最核心的四大部件分别是物镜、光源、工件台和浸液系统。根据“02专项”的部署,由上海微电子负责光刻机整体的系统设计和系统集成,;由中科院长春光学精密机械和物理研究所(以下简称长光所)牵头负责物镜系统的研发,中科院上海光学精密机械研究所(以下简称上光所)负责照明系统的研发,两者一起组成光刻机的曝光光学系统;清华大学牵头负责光刻机双工件台设计;浙江大学牵头负责研发光刻机浸液系统。

  图4:“02专项”中光刻机整机及核心零部件实施单位
  经过近十年的潜心钻研和艰苦奋战,光刻机的四大核心部件先后取得突破。2018年3月,由上海微电子集成的90纳米光刻机产品通过国家验收,这标志着中国公司成为继荷兰阿斯麦、日本尼康和日本佳能后,全球第四家掌握光刻机系统设计和系统集成技术的公司。90纳米是光刻机的重要技术台阶,在攻克90纳米节点后,有望快速将产品延伸至65纳米、45纳米制程。目前,上海微电子已经计划2020年完成28纳米光刻机的研制。

  国产光刻机光学系统制造企业落户北京亦庄
  十年艰辛路,只为一朝显国威。随着光刻机整机及其核心零部件技术的日趋成熟,包括政府引导资金、风险投资等在内的各类资本开始纷纷布局。
  上海微电子作为光刻机系统设计和系统集成生产商,2016年就获得来自光大控股(青岛)投资有限公司、上海张江浩成创业投资有限公司等多家战略投资者数亿元的战略投资,目前正处于上交所主板IPO筹备阶段;光刻机四大核心零部件之一,双工件台生产商——清华大学朱煜教授主导的北京华卓精科科技股份有限公司(以下简称华卓精科),于2018年在新三板通过定向增发完成了两轮融资,募集资金近亿元,2019年3月完成了B轮融资。
  就在此时,位于北京市大兴区的北京经济技术开发区也行动起来。在北京建设全国科技创新中心的大背景下,北京经济技术开发区作为北京“三城一区”的重要一环,担负着打造具有全球影响力的科技成果转化承载区的重任。经过多年的积累,这里已经是全球领先的存储器、基带芯片和射频电路、电力电子及功率器件、集成电路代工及装备四大高精尖领域的研发制造中心,而且它还打通了上下游产业链,形成包括制造、封装测试、装备、零部件及材料、设计等完备的集成电路产业链,已成为国内规模最大、水平最高的集成电路产业基地。
  正因为有这样雄厚的产业基础,2018年6月,北京亦庄国际投资发展有限公司在北京市政府和北京经济技术开发区的支持下,斥资20亿元设立北京国望光学科技有限公司(以下简称国望光学),希望依托北京经济技术开发区在光刻机领域的资源聚集优势,吸引光刻机相关关键核心部件的研发与产业化资源,推动中高端光刻机整机的研发和量产。
  有雄厚的资金实力,尚缺少制造光刻机的核心技术。为此,国望光学决定通过北京产权交易所(以下简称北交所)以增资扩股方式征集具备技术实力一流的战略投资方。
  为做好这项工作,国望光学与北交所迅速组成项目组,对增资方案进行了科学周密的设计。增资方案明确,本次增资拟征集2家投资方,拟募资资金金额不低于10亿元,对应持股比例合计不高于34%,募集资金的用途为光刻机曝光光学系统、高端镜头、光电仪器、光学加工与检测设备的研发生产。方案进一步明确:本次公开增资单个投资意向方拟投资金额不得低于1亿元;增资完成后公司股东会拟设7名董事,其中原股东2名,独立董事2名,新进投资方2名,职工董事1名;监事会拟设3名监事,原股东、新进投资方和职工监事各一名。同时,为匹配此次增资目的,最大程度确保能够征集到亟需的目标投资方,增资方案明确:融资方将采用竞争性谈判方式遴选和确定最终投资方、持股比例和增资价格,遴选的主要标准包括:合格意向投资方提交的增资价格;合格意向投资方的行业声誉、企业背景、商业信誉、业务实力、资金实力以及公司治理能力等等。
  筑巢引凤,只待来人。2018年12月10日,北京国望光学科技有限公司增资扩股项目在北交所正式挂牌。截止2019年2月3日挂牌期满,最终该项目征集到两家意向受让方,正是“02专项”项目组中的长光所和上光所。然而,两家投资方并非以现金方式,而是以持有的“中国首套全自主知识产权的高端光刻机曝光技术”部分发明专利所有权作价10亿元出资。
  以无形资产作价方式参与企业增资,在产权市场的以往操作中并不常见,对于北交所也是新尝试。为了确保交易的公开透明和规范操作,北交所拟定了科学周密的无形资产评估和审核方案,得到融资方和两家意向投资方的认可。
  经过一系列程序,两家机构被确定为最终投资方。其中,长光所以49项发明专利作价入股,对应评估值为8.8亿元,股权占比29.33%;上光所以73项发明专利(申请)所有权作价入股,对应评估值为1.2 亿元,股权占比4%,两者合计持股33.33%。
  与此同时,根据2015年新修订的《中华人民共和国促进科技成果转化法》第45条规定,科技成果完成单位可对完成、转化职务科技成果做出重要贡献的人员给予奖励和报酬。其中一个奖励标准就是:利用该项职务科技成果作价投资的,从该项科技成果形成的股份或者出资比例中提取不低于50%的比例。
  根据此项政策,长光所和上光所对此次无形资产作价入股形成的股权,分别以50%的比例通过北交所奖励给了研发团队,即长光所研发团队持有国望光学14.665%股权,上光所研发团队持有国望光学2%股权,由此实现了对核心技术团队的股权激励,并在北交所合规确权。
  长光所始建于1952年,是新中国在光学领域建立的第一个研究所,主要从事发光学、应用光学、光学工程、精密机械与仪器的研发生产。另一家投资方上光所成立于1964年,是我国建立最早、规模最大的激光科学技术专业研究所,经过50余年的发展,已形成以探索现代光学重大基础研究、发展大型激光工程技术并开拓激光与光电子高技术应用为重点的综合性研究所。 
  2008年,根据“02专项”部署,长光所和上光所启动光刻机曝光系统的研发,即“高NA浸没光学系统关键技术研究”和“极紫外光刻关键技术研究”,这两个研究分别瞄准的是产线应用和前沿攻关,专项一期投资6亿元。这一干就是9年,科技部原副部长、“02专项”光刻机工程指挥部组长曹健林曾称这是:“九年风云磨一镜”。
  终于在2017年10月,“高NA浸没光学系统关键技术研究”项目顺利通过“02专项”任务在整机环境下的验收测试。验收专家组认为,光刻曝光光学系统的成功研发不仅突破了制约我国高端光刻机发展的核心技术瓶颈,还形成了一支可支撑高端光刻机曝光光学系统可持续发展的青年创新团队。
  该项目作为“02专项”光刻机项目的核心部件之一,是高端光刻机国产化的重要支撑,也是我国首套全知识产权的高端光刻机曝光光学系统,对于实现我国90纳米光刻机的量产意义重大。基于该技术生产的EpolithA075型曝光光学产品,现在已作为最重要的核心零部件,集成至上海微电子生产的型号为SSA600/20的国产90纳米光刻机上,并且获得85纳米的极限光刻分辨率。

   图5:面向90纳米节点的ArF光刻曝光光学系统工程样机
  2018年,长光所和上光所牵头承担的“02专项”中另一任务“极紫外(EUV)光刻关键技术研究”也通过由“02专项”实施管理办公室组织的专项验收。极紫外(Extreme Ultraviolet,EUV)光刻是一种采用波长13.5纳米极紫外光为工作波长的投影光刻技术,代表了当前应用光学发展最高水平。目前,第五代 EUV光刻机使用的就是该技术,现阶段全球只有荷兰阿斯麦有能力生产。虽然现阶段我们的技术水平离真正应用还有不小的差距,但该项目的顺利实施将我国极紫外光刻技术研发向前推进了重要一步。

  无形资产作价入股探索科技成果转化路径
  如果说光刻机是“02专项”的标杆,曝光光学系统更是光刻机的标杆。此次长光所和上光所以曝光光学系统部分发明专利所有权出资的方式参与国望光学的增资扩股,意义重大。
  首先,有力推动了我国高端制造业的发展。国望光学和长光所、上光所牵手成功,实现了强强联手,推动光刻机核心零部件实现量产,为突破制约我国光刻机产业化的“卡脖子”问题,提升我国集成电路高端装备制造的国产化能力奠定坚实基础。
  其次,成功探索了我国科技成果的转化路径。长光所和上光所此次均以无形资产作价入股的方式参与增资,打通了重大科技专项从研发到实现商业化、产业化完整的科技创新链条,为构建成熟的科技成果转移转化体系做出了有益的尝试。而且,该项目抓住核心科研人员这个关键因素,深度践行新修订的《中华人民共和国促进科技成果转化法》中关于对科技人员实施股权激励的规定,将激发一线科研人员创新热情落到了实处。为此,该项目也成为中国产权市场以及北京市国有企业中首个根据上述法规通过引进无形资产作价入股,并实现职务科技成果转化为股权激励的增资项目,这对于产权市场的业务操作和北京市属企业的改革发展均具有重要的借鉴和指导意义。
  再次,有效助推了北京“高精尖”经济结构的构建。国望光学项目的完成,意味着中国首套高端光刻机曝光光学系统生产企业落地北京亦庄,将进一步提升北京经济技术开发区的先进制造业集聚能力,是北京构建“高精尖”经济结构的又一重要进展。
  最后,实现了操作流程的阳光规范操作。北交所作为该项目的平台服务方,在关键的无形资产评估环节,充分领会相关政策精神,督导投融双方统一了评估基准日,并由融资方国望光学委托独立的第三方资产评估机构对投资方无形资产进行评估,然后由投融资双方各自履行核准备案手续,科学、合理、真实、公平地确定了无形资产的价值。而此后两家投资方对核心技术团队的股权激励同样在北交所实施,通过阳光平台的规范操作,履行相关程序予以确权,保障了各方利益,消除了过往股权激励容易产生的质疑,将为其他同类项目操作提供借鉴。
    天行健,君子以自强不息。大国重器光刻机的量产之路,让我们更加坚信,只有把核心技术掌握在自己手中,才能真正掌握竞争和发展的主动权,才能从根本上保障国家经济安全、国防安全和其他安全。