行业投资评级 - 行业投资评级为“推荐(维持)” [1] 报告核心观点 - 光刻机是半导体设备中最复杂、价值量最高的环节,2024年以约24%的市场份额在半导体设备中占比最高 [4] - 全球光刻机市场呈现高端“一超”、成熟“两强”格局,2024年ASML/Canon/Nikon市占率分别为61.2%/34.1%/4.7%,ASML在ArFi浸没式与EUV领域高度垄断 [4] - 2024年中国已成为全球最大光刻机采购市场,贡献ASML营收41%,但在美日荷联合封锁风险下,国产化势在必行,国产整机与核心子系统正加速突破,进入从验证向量产转化的关键阶段 [4][6] 光刻技术演进与核心地位 - 光刻是晶圆制造的核心工序,承担电路图形转移的关键使命,需多次重复,直接决定器件尺寸与集成度 [10] - 光刻机技术演进遵循瑞利判据(CD=k₁·λ/NA),通过缩短光源波长、提升数值孔径、优化工艺因子及升级曝光方式持续提升分辨率 [4][20][22] - 光源波长从汞灯(436nm)演进至DUV(KrF 248nm, ArF 193nm)再到EUV(13.5nm),浸没式技术将193nm光源等效波长缩短至134nm [20][30][32] - 数值孔径提升通过增大透镜口径和引入浸没式技术实现,浸没式使NA提升至1.35,突破光学极限 [39][45] - 工艺因子优化依赖离轴照明、光学邻近效应校正、相移掩模、多重曝光等分辨率增强技术 [50][54][56][59] - 曝光方式由接触式、接近式演进至步进扫描投影,成为现代光刻主流架构,兼顾分辨率、良率与产能 [64][68][69] 光刻机核心子系统构成与价值 - 光刻机由光源、光学与工作台三大核心子系统构成,分别承担能量供给、图形成像与精准对位功能 [4][73] - 光学系统是光刻机最核心的价值环节,蔡司作为ASML关键供应商,其供货在ASML 2024年采购成本中占比超过28% [80] - 光源系统历经汞灯、DUV到EUV演进,Cymer与Gigaphoton垄断全球市场,Cymer是唯一实现EUV光源量产的厂商 [81][87] - 工作台系统直接决定套刻精度与产能,ASML首创双工件台架构使产能提升约35%,其磁悬浮技术支撑EUV纳米级精度 [110][111] 全球格局演进与ASML领先路径 - 光刻机产业主导权历经美系(范式开创)→日系(工程化量产)→ASML(代际整合)的迁移 [4][120] - ASML通过三次代际跃升实现反超:2000年TWINSCAN双工件台提升效率、2004年浸没式ArF突破光学极限、2017年EUV量产交付 [4][123][125] - ASML通过并购Cymer(光源)、HMI(检测)、Berliner Glas(光学)及深度绑定蔡司,构建“技术+产业链”闭环壁垒 [4][126] - 2024年ASML交付EUV光刻机44台,是全球唯一能量产EUV的厂商,其High-NA EUV机型目标锁定2nm及以下节点 [125][133][135] 国产替代机遇与核心标的 - 中国市场需求旺盛,2024年大陆晶圆代工产能占全球21%,是ASML最大采购市场,但光刻机国产化率不足1% [4][139][142] - 政策端“02专项”体系化布局曝光光学、双工件台等核心环节,推动上海微电子、华卓精科等在90nm ArF机型与双工件台实现突破 [4] - 在政策、需求与验证三重驱动下,国产光刻机有望进入商业化加速阶段,建议关注茂莱光学、汇成真空、波长光电、福晶科技等具备核心环节能力的本土厂商 [4][6]
光刻机:半导体设备价值之冠,国产替代迎来奇点时刻:光刻机行业深度研究报告