机械一周解一惑系列：光刻机各环节国产化情况

本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 1 一周解一惑系列： 光刻机各环节国产化情况 2023 年 04 月 24 日 ➢ 本周关注：瑞晨环保，华中数控、精测电子、华工科技、卓然股份 ➢ 光刻机整机，2022 年全球光刻机市场规模 232.3 亿美元，三大巨头垄断市场。根据 SEMI 预测，2022 年光刻机占半导体设备市场份额达 23%，市场规模232.3 亿美元。其中，全球光刻机三大巨头 ASML/Canon/Nikon 光刻机营收分别为 161/20/15 亿美元，市场份额达 82%/10%/8%；出货量分别为 345/176/30台，市场份额 63%/32%/5%。从 EUV、ArFi、ArF 三个高端机型的出货来看，ASML 仍维持领先地位，出货量分辨占 100%/95%/87%，中国内地占 ASML 销售额 14%。上海微电子光刻机技术在国内领先，目前已可量产 90nm 分辨率的ArF 光刻机，28nm 分辨率的光刻机也有望取得突破。光刻机主要就是由激光光源、物镜系统以及工作台这三个核心部分组成，它们之间相互配合就是为了完成更为精确的光刻，数值越小芯片性能也就越强，当然难度也就大。 ➢ 激光光源：浸没式 193nm 准分析激光器突破，EUV 有新进展。就激光光源来说，为了实现更精确的光刻，就必须要提高分辨率，减少光源波长是重要手段。光源系统发展到今天，主流的 EUV 光源已确定为激光等离子体光源(LPP)，目前只有两家公司能够生产：美国的 Cymer（2012 年被 ASML 收购）和日本的Gigaphoton。中国科益虹源自主研发设计生产的首台高能准分子激光器，填补中国在准分子激光技术领域的空白，其已完成了 6kHZ、60w 主流 ArF 光刻机光源制造，激光器上的 KBFF 晶体由中科院旗下的福晶科技提供。 ➢ 物镜系统：与海外差距较大，突破 90nm。物镜是光刻机中最昂贵最复杂的部件之一，二十余枚镜片的初始结构设计难度极大——不仅要控制物镜波像差，更要全面控制物镜系统的偏振像差。卡尔蔡司是 ASML 透镜，反射镜，照明器，收集器和其他关键光学元件的唯一供应商。在光学镜头方面，尽管与卡尔蔡司、尼康等公司还有非常大的差距，但奥普光学提供的镜头已经可以做到 90nm。 ➢ 双工作台和沉浸系统：双工作台突破 10nm，沉浸系统突破 ArFi。高端光刻机都采用了双工作台，负责测量和曝光晶圆，两个工作台交换位置和智能，从而提高 3 倍以上的生产效率。双工作台技术难度很高，精确度要求极高（高速运动下保持 2nm 精度），能够掌握该项技术的只有荷兰 ASML。清华大学和华卓精科合作研发出光刻机双工作台，精度为 10nm，虽然比不上 ASML 的水平，但也算填补了国内空白。浸没系统环节，我们正在努力突破 ArFi 沉浸式光刻机，而近些年国内企业启尔机电在浸液控制系统上取得了重大突破。 ➢ 光刻胶：KrF 已突破，ArF 待突破。我国半导体光刻胶对外依赖程度达 80%以上，据晶瑞股份公告数据显示，适用于 6 英寸晶圆的 g/i 线光刻胶自给率为20%，适用于 8 英寸晶圆的 KrF 光刻胶自给率小于 5%，适用于 12 英寸晶圆的ArF 光刻胶目前基本靠进口。 ➢ 涂胶/显影设备：国产突破 28nm。涂胶显影设备是光刻工序中与光刻机配套使用的涂胶、烘烤及显影设备，涂胶显影领域国内龙头为沈阳芯源微，2022 年，公司披露在 28nm 及以上节点的光刻涂胶显影工艺上可实现全面国产替代，目前在客户端已完成验收。 ➢ 投资建议：建议关注光刻机产业链公司：茂莱光学/福晶科技/芯源微等。 ➢ 风险提示：国际贸易摩擦加剧的风险、宏观环境风险。 推荐 维持评级 [Table_Author] 分析师 李哲 执业证书： S0100521110006 电话： 13681805643 邮箱： lizhe_yj@mszq.com 分析师 罗松 执业证书： S0100521110010 电话： 18502129343 邮箱： luosong@mszq.com 相关研究 1.一周解一惑系列：核电设备中“低国产化”的核心环节替代机会-2023/04/16 2.一周解一惑系列：石化设备及产业链梳理-2023/04/10 3.钙钛矿设备行业深度报告：光伏 0-1 的颠覆性技术，设备跨界+多工艺并存-2023/04/06 4.一周解一惑系列：涂布机及涂布模头应用场景及市场空间展望-2023/04/02 5.一周解一惑系列：全球数控系统演进简史与中国国产化之路-2023/03/26 行业专题研究/机械 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 2 目录 1 光刻机核心设备 ....................................................................................................................................................... 3 1.1 光刻机整机：国产 90nm 已攻克，推进 28nm ........................................................................................................................... 3 1.2 激光光源：浸没式 193nm 准分析激光器突破，EUV 有新进展 .............................................................................................. 9 1.3 物镜系统：与海外差距较大，突破 90nm .................................................................................................................................. 11 1.4 双工作台：突破 10nm ................................................................................................................................................................... 12 1.5 沉浸系统：突破 ArFi ....................................................................................................................................................................... 12 2 部分光刻机配套设备