01產(chǎn)業(yè)驅(qū)動因素

①上海微電子新品中標

12月25日，中國政府采購網(wǎng)公示，上海微電子中標“zycgr22011903單一來源采購步進掃描式光刻機”項目，設備數(shù)量為一臺，成交金額1.1億元。

據(jù)悉，此臺光刻機是上海微電子首次披露的新型號，雖然不是更先進的浸沒式DUV光刻機，但其核心價值在于其高套刻精度以及穩(wěn)定的工藝能力，被專家論證適用于對多層對準精度要求極高的特種領域。

此次上海微電子的中標被認為是國產(chǎn)裝備多元化落地的重要里程碑。

②光刻機產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)替代空間巨大

近期SEMI報告顯示，2025年全球半導體制造設備總銷售額有望達到1330億美元，同比增長13.7%，創(chuàng)歷史新高。

而我國大陸是全球最大的單一市場，占比約為30%，估算下來便是約400億美元市場空間。

同時光刻機作為半導體設備中最復雜、價值量最高的環(huán)節(jié)，如果按20%占比來算，就是80億美元，約560億元。

但2024年，我國光刻機國產(chǎn)化率僅有2.5%，也就是說國產(chǎn)企業(yè)面臨著超90%的國產(chǎn)替代空間。

02產(chǎn)業(yè)全景圖

03上游產(chǎn)業(yè)鏈

03-1光刻機三大核心系統(tǒng)及部件

我們都知道，光刻機的主要作用是將設計好的掩膜版電路圖案通過光學投影的方式轉(zhuǎn)移至硅片表面的光刻膠層上，從而形成納米級的微細結構。

那么圍繞光刻機的核心應用原理，其三大核心系統(tǒng)無疑是最關鍵的，即光源系統(tǒng)、光學系統(tǒng)和工作臺系統(tǒng)。

其中，光源系統(tǒng)指的是光學投影中的光束，它首要決定著光刻機的工藝能力，核心器件為產(chǎn)生光源或光束的汞燈、激光器等。

但由于光源制造復雜，對波長、穩(wěn)定性、質(zhì)量都有著極高的要求，光源系統(tǒng)并沒有說起來那么簡單。比如一個EUV光源系統(tǒng)就可能包含約45萬個零部件，重量超過17噸，光路總長500米，有著極高的制造壁壘。

此外，光學系統(tǒng)主要為光源照射會用到的照明系統(tǒng)、投影物鏡系統(tǒng)，主要用來彌補光源照射產(chǎn)生的誤差。核心器件為物鏡透鏡、反射鏡、偏振器、濾光片等。

如果說光源系統(tǒng)為光刻機的核心，那么物鏡系統(tǒng)便是最主要光學部件。

工作臺系統(tǒng)是光刻機中承載和移動晶圓的關鍵子系統(tǒng)，工作臺的運行精度要控制在幾納米甚至亞納米級，移動速度要與曝光節(jié)奏高度同步。

一個工作臺往往由吸盤模塊、驅(qū)動模塊、導向模塊、位置測量模塊和運動控制模塊組成，涉及諸多精密部件。

工作臺直接決定著光刻機的產(chǎn)能和良率，目前主要為雙工作臺系統(tǒng)，大幅提高了光刻機的產(chǎn)能。

03-2光刻機其他系統(tǒng)部件

以阿斯麥的光刻機為例，除三大核心系統(tǒng)外，其他零部件價值量也有49%。

其他零部件包括浸沒系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)、微電子系統(tǒng)、精密機械系統(tǒng)以及故障檢測等其他輔助系統(tǒng)等。

而不論是哪類系統(tǒng)還是部件，都有著極高的技術壁壘。

目前已知上海微電子為國內(nèi)主要的光刻機生產(chǎn)企業(yè)之一，其多類系統(tǒng)的研發(fā)均不止由自身完成，相關合作商涉及諸多科研機構。

雖然上海微電子已經(jīng)能夠量產(chǎn)的DUV及以下制程的光刻機已經(jīng)實現(xiàn)了較高的零部件國產(chǎn)化率，但仍有EUV光刻機以及部分核心零部件仍待突破。

我們光刻機零部件廠商也因此在各領域不斷努力。

03-3相關標的

①波長光電：提供包括反射鏡、聚焦鏡、場鏡等光學元器件以及平行光源和一些小型光學系統(tǒng)，是國內(nèi)主要的精密光學元件、組件供應商。

②茂萊光學：為光刻機光學系統(tǒng)提供用于勻光、中繼照明模塊的光學器件、投影物鏡，以及用于工件臺位移測量系統(tǒng)的棱鏡組件等。

③賽維電子：全球光刻機巨頭廠商提供透鏡系統(tǒng)MEMS部件的工藝開發(fā)與晶圓制造服務。

④新萊應材：公司真空產(chǎn)品以及氣體產(chǎn)品均可以應用到光刻機的設備中，客戶已經(jīng)包含光刻機設備的制造商。

⑤美埃科技：公司為上海微電子開發(fā)國內(nèi)首臺28納米光刻設備工藝制程所需的潔凈室提供EFU（超薄型設備端自帶風機過濾機組）及ULPA（超高效過濾器）等產(chǎn)品。

⑥蘇大維格：向上海微電子提供了其半導體領域投影式光刻機用的定位光柵部件，并自研了激光直寫光刻機和納米壓印光刻機。

04中游產(chǎn)業(yè)鏈

04-1光刻機整機制造

在了解光刻機整機制造前，我們先來了解一下其分類。

首先，按光源波長及工藝節(jié)點，我們可以把光刻機分為5大類，即第一代到第五代。

其中第一代和第二代光刻機的光源都是汞燈光源，并根據(jù)掩膜版和硅片的接觸方式分為接觸式和接近式光刻機，它們所應用的工藝節(jié)點最小為250nm，因此一般適用于基礎電子元件和分立器件的制造。

再到后來，第三代、第四代光刻機逐漸出現(xiàn)，它們的波長光源更短，實現(xiàn)的工藝制程也越先進。

二者分別對應KrF和ArF光源，均為DUV（深紫外光源），主要來源于準分子激光器。

但即便是小到65nm的工藝節(jié)點，仍然不能滿足更先進制程的應用，因此DUV光刻又衍生出了浸沒式步進掃描投影光刻機，是一種通過提高折射率疊加物鏡數(shù)值孔徑提升，從而向更小制程工藝延伸。

另外第五代EUV（極紫外光源）則是我們至今還未完全突破的最先進的光刻機。

其次，光刻機按有無掩膜版也可以分為有掩膜光刻和無掩膜/直寫光刻，我們常見的用于晶圓制造的便是有掩膜光刻，即掩膜版圖案是提前預制好的，適合大批量、標準化生產(chǎn)。

無掩膜光刻則省去掩模制作成本，通過數(shù)字微鏡器件（DMD）實時投影圖案，可以即時修改，成為目前泛半導體掩膜版制版以及光學、微機械元件制造的主流技術。

近年來，我國在無掩膜光刻機領域已取得顯著突破，打破了國外技術壟斷，為半導體設備國產(chǎn)化提供了重要支撐。

比如我國首臺國產(chǎn)商業(yè)電子束光刻機“羲之”便是無掩膜光刻機。

而我國在有掩膜光刻機領域自然還處于國產(chǎn)化與快速突破進程中，以上海微電子、宇量昇、新凱來等企業(yè)為代表。

04-2光刻機應用配套

事實上，光刻工藝不僅涉及光刻機曝光印制電路圖這一個環(huán)節(jié)，其前后還要經(jīng)過涂膠（光刻膠）、顯影（顯影液）兩大環(huán)節(jié)，才最終實現(xiàn)電路圖的繪制。

因此，有關光刻機的應用配套還會涉及光刻膠、掩膜版、顯影液等半導體材料，以及涂膠顯影設備等，半導體材料和設備相輔相成。

04-3相關標的

①張江高科：通過子公司上海張江浩成創(chuàng)業(yè)投資有限公司投資持有上海微電子10.779%的股權。

②芯碁微裝：國內(nèi)直寫光刻設備領軍企業(yè)，主要用于PCB領域和泛半導體領域。

③彤程新材：公司krf光刻膠和arf光刻膠在國內(nèi)技術水平都處于領先。

④路維光電：掩膜版制造領軍企業(yè)，目前自研150nm/130nm節(jié)點產(chǎn)品已通過客戶驗證并小批量量產(chǎn)，并通過投資路芯半導體，布局先進節(jié)點90nm和40nm產(chǎn)品。

⑤盛美上海：半導體設備頭部廠商之一，基于ArF工藝前道涂膠顯影設備已于2024年底在中國一家頭部客戶端完成工藝驗證。

05下游產(chǎn)業(yè)鏈

既然光刻機主要用于晶圓制造，那么其下游有關晶圓廠的擴張無疑是我們關注的重點。

作為全球第一大晶圓代工廠臺積電曾表示如果依照大客戶產(chǎn)品規(guī)劃與成長預期，現(xiàn)有先進制程產(chǎn)能還差約三倍。

與此同時，臺積電表示預計明年全球?qū)⑼接?0座晶圓廠建置或者擴建，新一年資本支出有望達到500億美元。

除此之外，我國晶圓制造環(huán)節(jié)雖然相對薄弱，但中芯國際、長江存儲、合肥長鑫、士蘭微等企業(yè)均在持續(xù)推進擴產(chǎn)，合計在建和計劃產(chǎn)能相比于已建成產(chǎn)能預計也將增長近1倍。

從而全球晶圓廠的擴張有望持續(xù)帶動光刻機等相關設備及材料的需求。

06發(fā)展趨勢

總的來說，光刻機作為芯片制造最關鍵的設備之一，不僅有著較高的技術壁壘，而且對我國產(chǎn)業(yè)來說有著巨大的國產(chǎn)替代空間，未來隨著相關技術的不斷突破，我國光刻機產(chǎn)業(yè)有望迎來質(zhì)的發(fā)展。

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