光刻機(jī)行業(yè)深度研究報(bào)告：核心“卡脖子”設(shè)備 國產(chǎn)替代蓄勢待發(fā)

光刻機(jī)是半導(dǎo)體制造過程中價(jià)值量和技術(shù)壁壘最高的設(shè)備之一。全球光刻機(jī)市場規(guī)模超230 億美元，ASML 處于絕對領(lǐng)先，國內(nèi)市場規(guī)模超200 億元，但是國產(chǎn)化率僅2.5%。目前半導(dǎo)體制造工藝節(jié)點(diǎn)縮小至5nm 及以下，曝光波長逐漸縮短至13.5nm，光刻技術(shù)逐步完善成熟，但是國內(nèi)光刻機(jī)仍明顯落后ASML。

同時(shí)，美國對中國先進(jìn)制程設(shè)備和技術(shù)圍追堵截，光刻機(jī)處于核心“卡脖子”狀態(tài)。產(chǎn)業(yè)本土化趨勢下，制造環(huán)節(jié)先行，我們認(rèn)為國產(chǎn)高端光刻機(jī)的發(fā)展有望獲得推動(dòng)，光刻機(jī)及半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈將有望同步受益。

光刻機(jī)：半導(dǎo)體制造過程中價(jià)值量、技術(shù)壁壘和時(shí)間占比最高的設(shè)備之一。一個(gè)指甲大小的芯片可以由上百億個(gè)晶體管組成，制造工藝的難度和精細(xì)度要求極高。芯片制造過程是多層疊加的，上百億只晶體管由金屬線條連接起來，實(shí)現(xiàn)了芯片的功能。半導(dǎo)體設(shè)備是芯片制造的核心包括晶圓制造和封裝測試等，其中光刻工藝是半導(dǎo)體制造的重要步驟之一，其成本約為整個(gè)硅片制造工藝的1/3，耗時(shí)約占整個(gè)硅片工藝的40～60%。光刻是半導(dǎo)體制造的重要步驟之一，實(shí)質(zhì)為光源通過掩膜版將其附有的臨時(shí)電路結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到硅片表面的光敏薄膜上，再通過一系列處理形成特定的電路結(jié)構(gòu)。在芯片制造過程中，光刻機(jī)是決定制程工藝的關(guān)鍵設(shè)備，光刻機(jī)分辨率就越高，制程工藝越先進(jìn)。

市場概況：全球光刻機(jī)市場規(guī)模超230 億美元，ASML 處于絕對領(lǐng)先，上海微實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)零突破。2021/22 年全球半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模均超千億美元，其中晶圓制造中光刻設(shè)備為關(guān)鍵工藝設(shè)備，設(shè)備價(jià)值在晶圓廠單條產(chǎn)線成本中占比最高，根據(jù)Gartner 預(yù)測，2022 年全球晶圓制造設(shè)備市場中光刻設(shè)備占比21.3%， 全球半導(dǎo)體光刻設(shè)備市場規(guī)模約231 億美元。全球來看：2022 年全球光刻機(jī)年銷量約為500 臺(tái)，主要市場被ASML、Canon、Nikon 壟斷，其中高端光刻機(jī)ASML處于絕對領(lǐng)先地位。國內(nèi)來看：根據(jù)長江存儲(chǔ)、華力集成、華虹無錫2015-2022年的招標(biāo)數(shù)據(jù)，共公開采購光刻設(shè)備157 臺(tái)，總體國產(chǎn)化率為2.5%。其中荷蘭的阿斯麥中標(biāo)95 臺(tái)，占比60.5%；日本的佳能和尼康分別中標(biāo)35/11 臺(tái)，占比分別為22.3%/7.0%。國內(nèi)上海微電子光刻機(jī)目前實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代，共中標(biāo)3 臺(tái)，占比1.9%，未來有待繼續(xù)突破實(shí)現(xiàn)高端國產(chǎn)替代。

技術(shù)發(fā)展：工藝節(jié)點(diǎn)不斷縮小至5nm 及以下，曝光波長逐漸縮短至13.5nm，光刻技術(shù)逐步完善成熟。自20 世紀(jì)60 年代推出光刻機(jī)以來，光刻技術(shù)經(jīng)歷了接觸/接近式光刻、光學(xué)投影光刻、步進(jìn)重復(fù)光刻、掃描光刻、浸沒式光刻到EUV光刻的發(fā)展歷程。光刻設(shè)備的系統(tǒng)越來越復(fù)雜，范疇也不斷拓展。我們根據(jù)北京集電DRAM 項(xiàng)目的環(huán)評報(bào)告，對其芯片生產(chǎn)過程中光刻機(jī)的分層使用情況進(jìn)行測算，先進(jìn)制程產(chǎn)線依然對傳統(tǒng)機(jī)型有較高需求。此外，未來技術(shù)來看，無掩模光刻及NIL 壓印或?yàn)樘娲窂剑夹g(shù)發(fā)展仍存在較高不確定性。

技術(shù)壁壘：光刻分辨率決定工藝區(qū)間，多重曝光技術(shù)拓展工藝邊界。光刻工藝的關(guān)鍵指標(biāo)為光刻分辨率（CD）、套刻精度（Overlay）和產(chǎn)能，決定了產(chǎn)品的定位和應(yīng)用場景?；仡欀袊雽?dǎo)體設(shè)備的發(fā)展歷史，“起步早、門類全、發(fā)展曲折”，目前和國際先進(jìn)水平還有2 代（ArFi、EUV 技術(shù)）的差距，國內(nèi)廠商正在努力追趕。我們認(rèn)為，國內(nèi)的先進(jìn)光刻技術(shù)的發(fā)展有兩條可以路線同時(shí)進(jìn)行：

一條是迭代浸沒式DUV 光刻機(jī)，實(shí)現(xiàn)多重曝光功能，另一條是長期布局EUV光刻技術(shù)。

光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈：上萬個(gè)零部件，上千家供應(yīng)商，全球協(xié)作打造高端設(shè)備。半導(dǎo)體制程越先進(jìn)，需要光刻設(shè)備越精密復(fù)雜，包括高頻率的激光光源、光掩模的對位精度、設(shè)備穩(wěn)定度等，集合許多領(lǐng)域的最尖端技術(shù)。光刻機(jī)生產(chǎn)制造的技術(shù)要  求極高，ASML 一臺(tái)光刻機(jī)包含了10 萬個(gè)零部件，主要部件包含測量臺(tái)與曝光臺(tái)、激光器、光束矯正器、能量控制器等11 個(gè)模塊。目前國內(nèi)以上海微電子為首的光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈已初具雛形，全產(chǎn)業(yè)鏈均在快速發(fā)展。除光刻機(jī)整機(jī)集成外，還包括光源、物鏡與照明系統(tǒng)、雙工件臺(tái)、浸沒系統(tǒng)等關(guān)鍵組成部分，與顯影涂膠及量測檢測的配套設(shè)備均在快速成長。

風(fēng)險(xiǎn)因素：政策支持力度不及預(yù)期，先進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新不及預(yù)期，國際產(chǎn)業(yè)環(huán)境變化和貿(mào)易摩擦加劇風(fēng)險(xiǎn)，技術(shù)路線革新，下游需求波動(dòng)等。

投資策略：我們認(rèn)為，國內(nèi)對于光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈的投資和支持力度持續(xù)加大，國產(chǎn)高端光刻機(jī)的發(fā)展有望獲得推動(dòng)，半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈將有望同步受益。我們認(rèn)為，未來若DUV 及EUV 設(shè)備逐步實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化突破，對28nm 和14nm 產(chǎn)線有能力逐步實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代，有望迎來新一輪的半導(dǎo)體擴(kuò)產(chǎn)周期。建議關(guān)注受到光刻機(jī)“卡脖子”問題影響的半導(dǎo)體制造、設(shè)備、零部件自主化替代的相關(guān)公司，尤其是光刻工藝相關(guān)的設(shè)備和零部件廠商，包括芯源微、茂萊光學(xué)、奧普光電、福晶科技、炬光科技、騰景科技、富創(chuàng)精密、旭光電子等。

知前沿，問智研。智研咨詢是中國一流產(chǎn)業(yè)咨詢機(jī)構(gòu)，十?dāng)?shù)年持續(xù)深耕產(chǎn)業(yè)研究領(lǐng)域，提供深度產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告、商業(yè)計(jì)劃書、可行性研究報(bào)告及定制服務(wù)等一站式產(chǎn)業(yè)咨詢服務(wù)。專業(yè)的角度、品質(zhì)化的服務(wù)、敏銳的市場洞察力，專注于提供完善的產(chǎn)業(yè)解決方案，為您的投資決策賦能。

轉(zhuǎn)自中信證券股份有限公司 研究員：徐濤/王子源