光刻机，现代工业集大成者，亟待国产破局
加油奥利给
下海干活的韭菜种子
2024-03-01 08:10:51
作者：付强，徐勇，徐碧云
光刻是半导体核心工艺，开发难度大，性能指标要求高。光刻机是半导体制造的核心设备，其性能直接决定了芯片的工艺水平，开发难度大，价值量高，市场规模可观，目前市场主流光刻设备有i-line、KrF、ArF、ArFi、EUV五大类；分辨率、套刻精度、产率是光刻机的核心指标，其中，分辨率直接决定制程，极致的分辨率水平是光刻机产业不懈的追求，是光刻机最重要的指标，而套刻精度影响良率，产率影响光刻机的产能及经济性，此外，多重曝光技术可在光刻机分辨率不变的情况下进一步提高芯片制程，应用较为广泛。光刻机是现代工业的集大成者，核心为光源/照明/投影/双工作台四大子系统。1)光源系统经历了高压汞灯→DUV→EUV的发展历程，为追求更极致的分辨率，光源波长需要不断缩短，光源的演进历程很大程度上代表了光刻机的发展历程，DUV、EUV光刻机便是以光源命名的，其中DUV光源是准分子激光器，EUV光则是高能激光轰击金属锡滴产生；2)照明系统是对光进行扩束、传输、整形、匀化、准直、汇聚后照射至掩膜，DUV采用反射式光路，EUV采用折射式光路；3)投影系统是将掩膜图形按一定比例投射至晶圆，浸没式投影可增加光刻机NA值，进一步提升光刻机分辨率；4)双工作台系统主要作用为提高产能，改善光刻机的经济性。光刻机产业呈现强垄断特性，国产突破是唯一选择。ASML、Nikon、Canon是全球光刻机产业三大龙头，占据绝大部分市场份额，其中ASML在高端浸没式DUV及EUV方面绝对领先，Nikon在浸没式DUV方面也有少量出货，Canon则测聚焦中低端领域。国内来看，上海微电子是领航者，在"02专项”支特以及产业链公司的共同努力下，国产光刻机产业链不断完善：科益虹源已实现准分子激光光源的出货，炬光科技的光刻机用匀化器取得规模可观的营收，茂莱光学已掌握"光刻机曝光物镜超精密光学元件加工”核心技术且其精密光学器件已应用于国产光刻机中，华卓精科则在双工作台方面取得突破。在当前海外对华制裁的背景下，光刻机是被限制的重点，国产化是唯一选择，亟待突破。投资建议：光刻机是半导体产业的核心设备，直接决定芯片制程的先进程度，重要性不言而喻，在全球半导体产业持续扩张的趋势下，光刻机市场规模长期可观；此外，光刻机开发难度大，产业垄断性强，是海外对华半导体制裁的重灾区，直接影响国内半导体产业先进制程的发展，因此光刻机自主突破的重要性尤为凸显，光刻机国产产业链颇具潜力，建议关注炬光科技、茂莱光学、晶方科技、福晶科技、波长光电、腾景科技等。风险提示：（)国内技术产品开发不及预期的风险。（2)海外制裁加剧的风险。（3)下游需求不及预期的风险。
光刻是半导体核心工艺，开发难度大，性能指标要求高。光刻机是半导体制造的核心设备，其性能直接决定了芯片的工艺水平，开发难度大，价值量高，市场规模可观，目前市场主流光刻设备有i-line、KrF、ArF、ArFi、EUV五大类；分辨率、套刻精度、产率是光刻机的核心指标，其中，分辨率直接决定制程，极致的分辨率水平是光刻机产业不懈的追求，是光刻机最重要的指标，而套刻精度影响良率，产率影响光刻机的产能及经济性，此外，多重曝光技术可在光刻机分辨率不变的情况下进一步提高芯片制程，应用较为广泛。光刻机是现代工业的集大成者，核心为光源/照明/投影/双工作台四大子系统。1)光源系统经历了高压汞灯→DUV→EUV的发展历程，为追求更极致的分辨率，光源波长需要不断缩短，光源的演进历程很大程度上代表了光刻机的发展历程，DUV、EUV光刻机便是以光源命名的，其中DUV光源是准分子激光器，EUV光则是高能激光轰击金属锡滴产生；2)照明系统是对光进行扩束、传输、整形、匀化、准直、汇聚后照射至掩膜，DUV采用反射式光路，EUV采用折射式光路；3)投影系统是将掩膜图形按一定比例投射至晶圆，浸没式投影可增加光刻机NA值，进一步提升光刻机分辨率；4)双工作台系统主要作用为提高产能，改善光刻机的经济性。光刻机产业呈现强垄断特性，国产突破是唯一选择。ASML、Nikon、Canon是全球光刻机产业三大龙头，占据绝大部分市场份额，其中ASML在高端浸没式DUV及EUV方面绝对领先，Nikon在浸没式DUV方面也有少量出货，Canon则测聚焦中低端领域。国内来看，上海微电子是领航者，在"02专项”支特以及产业链公司的共同努力下，国产光刻机产业链不断完善：科益虹源已实现准分子激光光源的出货，炬光科技的光刻机用匀化器取得规模可观的营收，茂莱光学已掌握"光刻机曝光物镜超精密光学元件加工”核心技术且其精密光学器件已应用于国产光刻机中，华卓精科则在双工作台方面取得突破。在当前海外对华制裁的背景下，光刻机是被限制的重点，国产化是唯一选择，亟待突破。投资建议：光刻机是半导体产业的核心设备，直接决定芯片制程的先进程度，重要性不言而喻，在全球半导体产业持续扩张的趋势下，光刻机市场规模长期可观；此外，光刻机开发难度大，产业垄断性强，是海外对华半导体制裁的重灾区，直接影响国内半导体产业先进制程的发展，因此光刻机自主突破的重要性尤为凸显，光刻机国产产业链颇具潜力，建议关注炬光科技、茂莱光学、晶方科技、福晶科技、波长光电、腾景科技等。风险提示：（)国内技术产品开发不及预期的风险。（2)海外制裁加剧的风险。（3)下游需求不及预期的风险。
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