560億元！光刻機(jī)從0到1突破，產(chǎn)業(yè)鏈分析全讀懂！

01產(chǎn)業(yè)驅(qū)動(dòng)因素

①上海微電子新品中標(biāo)

12月25日，中國(guó)政府采購(gòu)網(wǎng)公示，上海微電子中標(biāo)“zycgr22011903單一來(lái)源采購(gòu)步進(jìn)掃描式光刻機(jī)”項(xiàng)目，設(shè)備數(shù)量為一臺(tái)，成交金額1.1億元。

據(jù)悉，此臺(tái)光刻機(jī)是上海微電子首次披露的新型號(hào)，雖然不是更先進(jìn)的浸沒(méi)式DUV光刻機(jī)，但其核心價(jià)值在于其高套刻精度以及穩(wěn)定的工藝能力，被專(zhuān)家論證適用于對(duì)多層對(duì)準(zhǔn)精度要求極高的特種領(lǐng)域。

此次上海微電子的中標(biāo)被認(rèn)為是國(guó)產(chǎn)裝備多元化落地的重要里程碑。

②光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)國(guó)產(chǎn)替代空間巨大

近期SEMI報(bào)告顯示，2025年全球半導(dǎo)體制造設(shè)備總銷(xiāo)售額有望達(dá)到1330億美元，同比增長(zhǎng)13.7%，創(chuàng)歷史新高。

而我國(guó)大陸是全球最大的單一市場(chǎng)，占比約為30%，估算下來(lái)便是約400億美元市場(chǎng)空間。

同時(shí)光刻機(jī)作為半導(dǎo)體設(shè)備中最復(fù)雜、價(jià)值量最高的環(huán)節(jié)，如果按20%占比來(lái)算，就是80億美元，約560億元。

但2024年，我國(guó)光刻機(jī)國(guó)產(chǎn)化率僅有2.5%，也就是說(shuō)國(guó)產(chǎn)企業(yè)面臨著超90%的國(guó)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(jī)三大核心系統(tǒng)及部件

我們都知道，光刻機(jī)的主要作用是將設(shè)計(jì)好的掩膜版電路圖案通過(guò)光學(xué)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(jí)的微細(xì)結(jié)構(gòu)。

那么圍繞光刻機(jī)的核心應(yīng)用原理，其三大核心系統(tǒng)無(wú)疑是最關(guān)鍵的，即光源系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)和工作臺(tái)系統(tǒng)。

其中，光源系統(tǒng)指的是光學(xué)投影中的光束，它首要決定著光刻機(jī)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(fù)雜，對(duì)波長(zhǎng)、穩(wěn)定性、質(zhì)量都有著極高的要求，光源系統(tǒng)并沒(méi)有說(shuō)起來(lái)那么簡(jiǎn)單。比如一個(gè)EUV光源系統(tǒng)就可能包含約45萬(wàn)個(gè)零部件，重量超過(guò)17噸，光路總長(zhǎng)500米，有著極高的制造壁壘。

此外，光學(xué)系統(tǒng)主要為光源照射會(huì)用到的照明系統(tǒng)、投影物鏡系統(tǒng)，主要用來(lái)彌補(bǔ)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(shuō)光源系統(tǒng)為光刻機(jī)的核心，那么物鏡系統(tǒng)便是最主要光學(xué)部件。

工作臺(tái)系統(tǒng)是光刻機(jī)中承載和移動(dòng)晶圓的關(guān)鍵子系統(tǒng)，工作臺(tái)的運(yùn)行精度要控制在幾納米甚至亞納米級(jí)，移動(dòng)速度要與曝光節(jié)奏高度同步。

一個(gè)工作臺(tái)往往由吸盤(pán)模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、導(dǎo)向模塊、位置測(cè)量模塊和運(yùn)動(dòng)控制模塊組成，涉及諸多精密部件。

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

03-2光刻機(jī)其他系統(tǒng)部件

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

其他零部件包括浸沒(méi)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、微電子系統(tǒng)、精密機(jī)械系統(tǒng)以及故障檢測(cè)等其他輔助系統(tǒng)等。

而不論是哪類(lèi)系統(tǒng)還是部件，都有著極高的技術(shù)壁壘。

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

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(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了較高的零部件國(guó)產(chǎn)化率，但仍有EUV光刻機(jī)以及部分核心零部件仍待突破。

我們光刻機(jī)零部件廠商也因此在各領(lǐng)域不斷努力。

03-3相關(guān)標(biāo)的

①波長(zhǎng)光電：提供包括反射鏡、聚焦鏡、場(chǎng)鏡等光學(xué)元器件以及平行光源和一些小型光學(xué)系統(tǒng)，是國(guó)內(nèi)主要的精密光學(xué)元件、組件供應(yīng)商。

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

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

④新萊應(yīng)材：公司真空產(chǎn)品以及氣體產(chǎn)品均可以應(yīng)用到光刻機(jī)的設(shè)備中，客戶(hù)已經(jīng)包含光刻機(jī)設(shè)備的制造商。

⑤美埃科技：公司為上海微電子開(kāi)發(fā)國(guó)內(nèi)首臺(tái)28納米光刻設(shè)備工藝制程所需的潔凈室提供EFU（超薄型設(shè)備端自帶風(fēng)機(jī)過(guò)濾機(jī)組）及ULPA（超高效過(guò)濾器）等產(chǎn)品。

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

04中游產(chǎn)業(yè)鏈

04-1光刻機(jī)整機(jī)制造

在了解光刻機(jī)整機(jī)制造前，我們先來(lái)了解一下其分類(lèi)。

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

其中第一代和第二代光刻機(jī)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(jī)，它們所應(yīng)用的工藝節(jié)點(diǎn)最小為250nm，因此一般適用于基礎(chǔ)電子元件和分立器件的制造。

再到后來(lái)，第三代、第四代光刻機(jī)逐漸出現(xiàn)，它們的波長(zhǎng)光源更短，實(shí)現(xiàn)的工藝制程也越先進(jìn)。

二者分別對(duì)應(yīng)KrF和ArF光源，均為DUV（深紫外光源），主要來(lái)源于準(zhǔn)分子激光器。

但即便是小到65nm的工藝節(jié)點(diǎn)，仍然不能滿足更先進(jìn)制程的應(yīng)用，因此DUV光刻又衍生出了浸沒(méi)式步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)，是一種通過(guò)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(jìn)的光刻機(jī)。

其次，光刻機(jī)按有無(wú)掩膜版也可以分為有掩膜光刻和無(wú)掩膜/直寫(xiě)光刻，我們常見(jiàn)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(yù)制好的，適合大批量、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。

無(wú)掩膜光刻則省去掩模制作成本，通過(guò)數(shù)字微鏡器件（DMD）實(shí)時(shí)投影圖案，可以即時(shí)修改，成為目前泛半導(dǎo)體掩膜版制版以及光學(xué)、微機(jī)械元件制造的主流技術(shù)。

近年來(lái)，我國(guó)在無(wú)掩膜光刻機(jī)領(lǐng)域已取得顯著突破，打破了國(guó)外技術(shù)壟斷，為半導(dǎo)體設(shè)備國(guó)產(chǎn)化提供了重要支撐。

比如我國(guó)首臺(tái)國(guó)產(chǎn)商業(yè)電子束光刻機(jī)“羲之”便是無(wú)掩膜光刻機(jī)。

而我國(guó)在有掩膜光刻機(jī)領(lǐng)域自然還處于國(guó)產(chǎn)化與快速突破進(jìn)程中，以上海微電子、宇量昇、新凱來(lái)等企業(yè)為代表。

04-2光刻機(jī)應(yīng)用配套

事實(shí)上，光刻工藝不僅涉及光刻機(jī)曝光印制電路圖這一個(gè)環(huán)節(jié)，其前后還要經(jīng)過(guò)涂膠（光刻膠）、顯影（顯影液）兩大環(huán)節(jié)，才最終實(shí)現(xiàn)電路圖的繪制。

因此，有關(guān)光刻機(jī)的應(yīng)用配套還會(huì)涉及光刻膠、掩膜版、顯影液等半導(dǎo)體材料，以及涂膠顯影設(shè)備等，半導(dǎo)體材料和設(shè)備相輔相成。

04-3相關(guān)標(biāo)的

①?gòu)埥呖疲?/strong>通過(guò)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(quán)。

②芯碁微裝：國(guó)內(nèi)直寫(xiě)光刻設(shè)備領(lǐng)軍企業(yè)，主要用于PCB領(lǐng)域和泛半導(dǎo)體領(lǐng)域。

③彤程新材：公司krf光刻膠和arf光刻膠在國(guó)內(nèi)技術(shù)水平都處于領(lǐng)先。

④路維光電：掩膜版制造領(lǐng)軍企業(yè)，目前自研150nm/130nm節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品已通過(guò)客戶(hù)驗(yàn)證并小批量量產(chǎn)，并通過(guò)投資路芯半導(dǎo)體，布局先進(jìn)節(jié)點(diǎn)90nm和40nm產(chǎn)品。

⑤盛美上海：半導(dǎo)體設(shè)備頭部廠商之一，基于ArF工藝前道涂膠顯影設(shè)備已于2024年底在中國(guó)一家頭部客戶(hù)端完成工藝驗(yàn)證。

05下游產(chǎn)業(yè)鏈

既然光刻機(jī)主要用于晶圓制造，那么其下游有關(guān)晶圓廠的擴(kuò)張無(wú)疑是我們關(guān)注的重點(diǎn)。

作為全球第一大晶圓代工廠臺(tái)積電曾表示如果依照大客戶(hù)產(chǎn)品規(guī)劃與成長(zhǎng)預(yù)期，現(xiàn)有先進(jìn)制程產(chǎn)能還差約三倍。

與此同時(shí)，臺(tái)積電表示預(yù)計(jì)明年全球?qū)⑼接?0座晶圓廠建置或者擴(kuò)建，新一年資本支出有望達(dá)到500億美元。

除此之外，我國(guó)晶圓制造環(huán)節(jié)雖然相對(duì)薄弱，但中芯國(guó)際、長(zhǎng)江存儲(chǔ)、合肥長(zhǎng)鑫、士蘭微等企業(yè)均在持續(xù)推進(jìn)擴(kuò)產(chǎn)，合計(jì)在建和計(jì)劃產(chǎn)能相比于已建成產(chǎn)能預(yù)計(jì)也將增長(zhǎng)近1倍。

從而全球晶圓廠的擴(kuò)張有望持續(xù)帶動(dòng)光刻機(jī)等相關(guān)設(shè)備及材料的需求。

06發(fā)展趨勢(shì)

總的來(lái)說(shuō)，光刻機(jī)作為芯片制造最關(guān)鍵的設(shè)備之一，不僅有著較高的技術(shù)壁壘，而且對(duì)我國(guó)產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)有著巨大的國(guó)產(chǎn)替代空間，未來(lái)隨著相關(guān)技術(shù)的不斷突破，我國(guó)光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)有望迎來(lái)質(zhì)的發(fā)展。

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以上分析不構(gòu)成具體投資建議。股市有風(fēng)險(xiǎn)，投資需謹(jǐn)慎。