光刻机产业深度系列专题报告(一)：先进制程关键步骤，半导体设备明珠，光刻机市场迎国产化机遇

请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告 | 2024年12月05日优于大市光刻机产业深度系列专题报告（一）先进制程关键步骤，半导体设备明珠，光刻机市场迎国产化机遇核心观点行业研究·行业专题电子·半导体优于大市·维持证券分析师：胡剑证券分析师：胡慧021-60893306021-60871321hujian1@guosen.com.cnhuhui2@guosen.com.cnS0980521080001S0980521080002证券分析师：叶子证券分析师：张大为0755-81982153021-61761072yezi3@guosen.com.cnzhangdawei1@guosen.com.cnS0980522100003S0980524100002证券分析师：詹浏洋010-88005307zhanliuyang@guosen.com.cnS0980524060001市场走势资料来源：Wind、国信证券经济研究所整理相关研究报告《半导体三季报业绩综述：收入和归母净利润均同比增长，毛利率同环比提高》 ——2024-11-10《半导体 11 月投资策略：全球半导体销售额创季度新高，继续推荐细分龙头》 ——2024-11-07《半导体 10 月投资策略：8 月全球半导体销售额创历史新高，推荐细分龙头》 ——2024-10-06《CIS 行业专题：影像技术路线分化，国产龙头加速赶超》 ——2024-09-24《半导体行业专题：先进封装超越摩尔定律，晶圆厂和封测厂齐发力》 ——2024-09-19光刻是先进制程的关键步骤，半导体产业的基石。光刻是一种图像复制技术，在芯片制造过程中耗时最长，成本占比最高。作为先进制程的关键步骤，光刻分辨率决定了元件的最小特征尺寸与芯片的集成度。根据瑞利准则，可以通过缩短光源波长、增大数值孔径、减小光刻工艺因子提高光刻分辨率，进而提升芯片的性能。光刻技术作为半导体产业的基石，一般用工艺节点反应半导体行业发展水平，28nm 是工艺节点的重要分水岭，在性价比方面与下一代工艺有着较大差异。光刻机为半导体设备皇冠上的明珠，光学系统是其最重要的子系统之一。光刻机作为所有半导体制造设备中难度最高、最难突破的一环，占晶圆生产设备总市场的 24%。从 UV 到 EUV，光刻机经历了五代发展和进化，每次光源的改进都显著提升了光刻机所能实现的最小工艺节点。根据前瞻研究院数据，光刻机由光源、曝光和双工作台三大核心系统组成，一台 EUV 光刻机内含有超 10 万个精密零部件，全球供应商超过 5000 家。其中光学系统最重要的子系统之一，约占整体光刻机成本的 30%。全球光刻机千亿人民币市场规模且保持高速增长。市场规模方面，2011 年光刻机市场规模 257 亿美元。根据 Market Intelligence，预计 2022-2028 年全球光刻机市场规模 CAGR 有望达到 6%。出货量方面，ASML、Nikon、Canon三大光刻机供应商占据了 99%以上市场份额，出货量稳步提升，2019-2023年 CAGR 达 16.75%。按供应商分类，ASML 出货量增长最为明显，近五年光刻机出货量 CAGR 达 18.33%。平均售价方面，EUV 光刻机单价增长明显，ASP 由2018 年的 1.0 亿欧元提升至 2023 年的 1.7 亿欧元，其余价格较为稳定。ASML、Nikon、Canon 三大光刻机供应商占据主要市场，ASML 为行业龙头。光刻机行业属于寡头垄断格局，市场份额集中，ASML 出货量市占率 63%，营收市占率 81%。在高端光刻机（EUV、ArFi、ArF）市场，ASML 的出货量占据优势，市占率分别为 100%/95%/87%。2006-2023 年，ASML 总计投入研发费用245.48 亿欧元，平均研发费用率达到 15.5%。持续高强度的研发投入使 ASML在高端光刻机领域构建起绝对领先的技术壁垒，市占率有望继续巩固。Nikon和 Canon 则凭借价格优势占据中低端光刻机（KrF、i-line）市场。国产光刻机空间广阔、任重道远。陆资晶圆代工厂产能持续扩张带动光刻机需求提升，美日荷对华先进制程封锁，光刻机国产化势在必行。上海微电子作为目前国内唯一前道光刻机整机制造商，其自主研发的 600 系列前道光刻机可批量生产 90nm 工艺的芯片，500 系列后道制造光刻机占据 80%以上国内市场。国产供应链方面，科益虹源作为我国唯一、全球第三家从事光刻准分子激光技术全链条研发的公司，193nm ArF 准分子激光器完成出货。国望光学研发面向 28nm 节点的 ArFi 光刻曝光光学系统，国科精密团队成功研制国内首套 NA0.75 ArF 曝光光学系统。华卓精科与清华大学团队持续攻坚浸没式光刻机用双工件台 DWSi。产业链相关公司：茂莱光学、福晶科技、福光股份、腾景科技、波长光电、永新光学、蓝特光学、炬光科技、赛微电子等。风险提示：国外顶尖制程工艺再度突破；国产光刻机研发及落地不及预期；下游需求疲软，晶圆代工厂扩产不及预期；光刻机出口管制进一步加剧。请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告2内容目录光刻：先进制程关键步骤，半导体产业基石 ........................................ 6光刻技术简介 .......................................................................... 6光刻的工艺水平决定芯片的制程与性能 .................................................... 8制程技术决定半导体行业的发展水平 ..................................................... 10多重曝光工艺可跨越光刻机极限分辨率，实现更小线宽 ..................................... 12光刻机详解：半导体制造业皇冠上的明珠，光学系统为重中之重 ..................... 14发展历程与趋势：从 UV 到 EUV，正在向 High-NA EUV 发展 .................................. 14产业链涉及范围广，所需供应组件众多，供应链管理难度高 ................................. 15整体结构：多种先进系统的精准组合 ..................................................... 16光源系统：稳定产生特定波长的光线 ..................................................... 17照明系统：优化成像过程 ...............................................................18投影物镜系统：实现光线的聚焦 .....................................................