集成电路最初由美国人研制成功，迄今已有60 余年历史。1958 年9 月12日，在晶体管和场效应晶体管均已诞生十多年的基础上，得州仪器公司的工程师杰克·基尔比突发灵感，成功地将各种不同的电子器件集中于一块单一的半导体基质之上，这普遍被认为是集成电路的雏形和微电子科学的开端，而这一天，也被视为集成电路的诞生之日。
自那之后的数十年时间内，光刻工艺、MOS 场效应管、CMOS 技术以及著名的摩尔定律等一系列集成电路工业必不可少的元素相继问世，为这一伟大发明奠定了发展的基础。在学术界和产业界的共同推动下，集成电路产业的发展基本遵循着摩尔定律所预测的节奏，即集成电路上可容纳的元器件的数目，每隔18 ～24 个月便会增加一倍，性能也将提升1 倍。摩尔定律的核心即芯片集成度的提高，主要由集成电路制造工艺来实现。因此，集成电路制造在整个集成电路产业链中占据着尤为重要的地位，一方面推动着摩尔定律的演进，另一方面使集成电路设计业实现产品化，同时支撑着庞大的集成电路专用装备和材料市场［8］。
由于集成电路工艺本身具有精度高、灵敏度高等特点，因此其装备也普遍具有技术难度大、成本投入高的特点，而其中技术难度最高、价值最大的当属光刻机。一台光刻机的价值高达1 亿美元以上。光刻机的精度直接决定了芯片精度的上限。目前最先进的光刻机加工能力能够达到7 nm 级，相当于头发直径的万分之一（头发的直径约为80μm）。高端的投影式光刻机可分为步进投影光刻机和扫描投影光刻机两种，分辨率通常在十几纳米至几微米之间，高端光刻机号称世界上最精密的仪器，堪称现代光学工业之花，其制造难度大，全世界只有少数几家公司能够制造。国外品牌以荷兰阿斯麦（ASML，镜头来自德国），日本尼康（Nikon，Intel 曾经购买过Nikon 的高端光刻机）和日本佳能（Canon）三大品牌为主。
除了光刻机，刻蚀机是集成电路生产工艺中第二重要的设备，单价在400 万～500 万美元及以上。离子注入机主要用于芯片制造的掺杂工艺，即在真空系统中，用经过加速的、要掺杂的原子的离子注入晶圆表面，从而在所选择的区域形成一个具有特殊性质的注入层。目前，低能大束流离子注入机市场得到进一步的发展。在芯片制造工艺中要始终保持硅晶圆表面没有杂质，这就需要用到清洗设备，清洗机占整个生产线投资的10％左右。集成电路目前主要采用干法清洗设备。前端工艺检测装备则是芯片制造技术迈向更高节点的关键环节。为了降低生产成本，集成电路制造商需要更多、更先进的在线及实时工艺检测手段对工艺过程的稳定性进行监控和预测，尽早发现异常，及时改进工艺，以保证生产的顺畅进行，最终提高生产效率、降低生产成本［9］。
目前，集成电路已经广泛应用于工业、军事、通信和遥控等各个领域。用集成电路来装配电子设备，其装配密度相比晶体管可以提高几十倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可以大大提高。世界集成电路产业已经逐步形成美国、欧洲、日本、亚太四强相鼎立的态势，而在这中间，亚太地区尤其是大中华地区，在集成电路产业方面展现出了一个更加光明的未来。
2015 年至2017 年，全球集成电路市场销售规模分别为2 745 亿美元、2 767 亿美元和3 432 亿美元，保持稳中有升。据WSTS（世界半导体贸易统计组织）统计报道，2019 年世界半导体市场销售额为4 121 亿美元，较2018 年同比下降12.1％，较2017 年的峰值回落33.7 个百分点，是10 多年来的谷底。(www.xing528.com)
美国被认为是当今在这个行业中的一号强国，它的产品线现在已经遍及多个领域。曾有数据显示，2012 年世界排名前十的半导体企业中，美国一国就占据了一半的名额，全球半导体行业在经历了高速增长阶段后，于近年来进入平稳发展的阶段。日本发展产业是通过早期大量引进美国的技术以及斥资购买专利，消化之后再加以创新这一途径开始的。在企业形态方面，日本半导体行业多是以东芝、索尼、日立为主的从电子整机企业转型而来的大型IDM（综合数据复用器）半导体企业，中小型企业在此行业则难觅其踪。欧洲的半导体企业，经历了一系列纵向和横向并购重组，虽然在规模和实力上相比美国和日本的半导体企业略有不如，而且近年来欧洲集成电路产业有逐步衰退的迹象，但全欧洲跨国合作的能力依然不容小觑，其代表企业有英飞凌、意法半导体（ST）和NXP 等。全球高端光刻机市场几乎是荷兰阿斯麦（ASML）公司一家独大，此外，日本的尼康和佳能公司也占有一席之地。下面就以荷兰阿斯麦（ASML）公司为例，浅述其目前在中国国内的专利布局和发展情况。
阿斯麦公司是全球最大的半导体设备制造商之一，从2000 年开始的约20 年间，阿斯麦公司在华专利申请总量达到200 余件，图3.2 为阿斯麦公司在华专利申请的技术主题分布图。从图中可知，申请较多的种类为如下几种：G03F7/20（曝光机器设备）、H01L21/027（未在H01L21/18 或H01L21/34 组中包含的为进一步的光刻工艺在半导体之上制作掩膜）、G03F9/00（原版、蒙片、片框、照片、图纹表面的对准或定位，例如自动）、H01L21/00（专门适用于制造或处理半导体或固体器件或其部件的方法或设备）、G03F1/00（用于图纹面的照相制版的原版，例如掩膜、光掩膜；其所用空白掩膜或其所用薄膜；其专门适用于此的容器；其制备），其中G03F7/20（曝光机器设备）这个类别的申请量占有绝对优势，这与ASML 的主营业务密不可分，ASML 为半导体生产商提供光刻机及相关服务，TWINSCAN 系列是目前世界上精度最高、生产效率最高、应用最为广泛的高端光刻机型。目前全球绝大多数半导体生产厂商，都向ASML 采购TWINSCAN 光刻机，比如英特尔（Intel）、三星（Samsung）、海力士（Hynix）、台积电（TSMC）、中芯国际（SMIC）等。
图3.2 阿斯麦公司在华专利申请的技术主题分布图
图3.3 为阿斯麦公司在华专利申请类型分布图。从申请情况来看，阿斯麦公司在中国申请的全部专利皆为发明专利，实用新型和外观专利均不涉及。一般认为，发明专利的技术含量较高，授权后权利状态稳定。这种完全单一的发明专利的申请情况并不多见。从实际情况来看，阿斯麦公司一直致力于中国市场的拓展与合作，目前已经在北京、上海、深圳、无锡等地开设分公司，阿斯麦公司还与浙江大学、大连理工大学、哈尔滨工业大学、上海交通大学等著名高校签订了奖学金及科研合作协议，积极利用高校资源与自身优势相结合，开拓中国市场。
图3.3 阿斯麦公司在华专利申请类型分布图
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