光刻机是芯片制造的核心设备，而所谓“N+1光刻机”或“N+1工艺”并不是指某种特定型号的设备，而是一种制程技术演进概念。在半导体制造中，“N”代表当前主流量产节点（如7nm、5nm），而“N+1”则指在此基础上，通过优化光刻与工艺流程，实现更高集成度、更低功耗与更高性能的下一代工艺。

一、N+1的基本含义

在半导体领域，工艺制程通常以晶体管栅极线宽或等效特征尺寸命名，例如7nm、5nm、3nm等。当企业宣布进入“N+1”节点时，意味着该制程相对于前一代（N）在晶体管密度、性能、功耗或成本上实现了综合提升。

简言之，N+1不是单纯换设备，而是利用光刻机、材料、曝光策略等多方面的技术优化，使芯片在不更换EUV设备的前提下继续微缩。

二、N+1光刻工艺的核心思想

“N+1”制程的原理可理解为：

在现有DUV或EUV光刻机的基础上，通过多重曝光、图案分割、分层叠加、掩模优化和成像增强等方法，提高芯片图案精度和密度。

具体技术路径包括：

多重曝光（Multiple Patterning）

当单次曝光无法满足分辨率要求时，采用双重或四重曝光技术，将复杂电路图形分成多个掩模图层，分别曝光后再叠加形成高精度结构。这种方法是DUV光刻延伸到7nm、5nm的重要手段。

浸没式光刻（Immersion Lithography）

在光刻机物镜与晶圆之间加入折射率高的液体（水），提高光学分辨率。N+1工艺通常在193nm ArF浸没光刻的基础上进行改进，配合多重曝光实现更小线宽。

分辨率增强技术（RET）

包括相移掩模（PSM）、光学邻近效应校正（OPC）和离轴照明（OAI），通过改变光照角度与掩模结构，提升图像边缘清晰度。

图形修正与自对准（Self-Alignment）

采用自对准双重图形（SADP）或自对准四重图形（SAQP）技术，以化学沉积和蚀刻方式进一步细化图案，降低误差。

三、光刻机在N+1工艺中的作用

维持高精度曝光

即使不更换光刻机型号，N+1工艺仍要求设备维持极高的焦距控制与对位精度。光刻机通过激光干涉仪控制工作台位置，实现纳米级误差校正。

增强掩模配合度

掩模设计需与光学系统匹配，通过改进相移结构与透射率，优化成像效果。N+1节点往往采用“光掩模+辅助掩模”的组合方式，以补偿分辨率不足。

曝光控制优化

光刻机的软件系统可动态调整曝光剂量、焦距补偿和扫描速度，从而在同一台设备上实现不同制程的灵活切换。

提升图形均匀性与叠层精度

N+1工艺要求上下层对位误差小于2nm。光刻机的自动对位系统利用干涉信号与机器视觉算法，确保层间精确重叠。

四、N+1工艺与EUV光刻的关系

EUV（极紫外）光刻机使用13.5nm波长光源，理论上可直接实现5nm以下图形。但由于EUV设备昂贵、产能有限，许多晶圆厂仍在DUV平台上开发N+1或N+2工艺，以延长现有设备的寿命。

五、N+1光刻的意义

成本可控

相比直接引入EUV系统，N+1光刻工艺可在现有DUV设备上实现更高集成度，节省设备投资。

技术可持续

它让晶圆厂在不依赖国外高端光刻机的情况下，依然能推进先进制程，增强产业自主性。

性能提升明显

通过多重曝光与光学校正，N+1制程芯片的晶体管密度可提升15~25%，能效比显著提高。