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半导体设备:光刻机及三大核心部件分析报告

光刻机行业核心观点 - 光刻机是晶圆制造最核心设备,技术难度最高且国产化率最低,是延续摩尔定律的关键装备[2] - 全球光刻机市场呈现寡头垄断格局,ASML 2024年占据61.2%市场份额,在EUV领域是唯一供应商[2][19] - 中国是ASML最大客户,2024年中国区收入占比达41%,但受海外制裁影响国产替代势在必行[2][27] - 光刻机在半导体设备中占比达24%,是市场规模最大的品类[11][13] 光刻机市场格局 - ASML 2024年出货418台光刻机,其中EUV 44台,ArFi 129台,EUV单价达1.88亿欧元[21][24][26] - ASML在EUV和ArFi高端机型垄断市场,Nikon和Canon主要集中在中低端KrF和i-line机型[22][23] - 光刻机经历五代迭代,从g-line(436nm)到EUV(13.5nm),最小工艺节点从800nm缩减至7nm[7][8][9] - 浸没式光刻技术通过提升数值孔径使193nm光刻成为主流,EUV技术突破7nm工艺极限[7][20] 核心部件技术分析 光学系统 - 光学系统是光刻机最核心部件,包含15-20个直径200-300mm透镜组成的物镜系统[3][36] - 蔡司是ASML光学部件独家供应商,2024年采购额达39.5亿欧元,占全球光刻机光学市场60%以上[40][44][47] - EUV反射镜要求原子级平整度(误差<0.25nm),仅蔡司具备生产能力[45][52][55] - 国产茂莱光学已实现i-line光刻机光学部件突破,但面型精度(PV<30nm)与蔡司(PV<0.12nm)差距显著[60] 光源系统 - 光源波长决定工艺能力,从汞灯(g-line 436nm)发展到EUV(13.5nm)[4][61][63] - EUV采用激光等离子体技术,每秒50000次轰击锡液滴产生13.5nm光源[68] - 准分子激光是DUV主流光源,KrF(248nm)和ArF(193nm)用于中高端光刻[64][67] 双工件台 - 双工件台通过测量/曝光台协同工作提升产能,ASML率先应用该技术[69][70] - 工件台需在7g加速度下实现2nm套刻精度,涉及精密驱动、导向和测量系统[71][72][73] 国产化进展 - 上海微电子已实现90nm ArF光刻机出货,KrF/ArF光刻机被列入国家重大技术装备目录[32][34][74] - 哈尔滨工业大学突破13.5nm EUV光源技术,中科院研发深紫外光源系统[32] - 产业链企业茂莱光学、汇成真空、波长光电等在光学、镀膜等环节取得突破[74][76][88] - 2024年茂莱光学半导体收入2.33亿元(+37%),福晶科技精密光学收入3.11亿元(+24%)[78][90]