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浸润式光刻机
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半导体基石系列之四:工业明珠灿若星河,光刻机国产化行则将至
长江证券· 2025-07-26 19:24
报告行业投资评级 - 看好丨维持 [11] 报告的核心观点 - 通过对光刻机关键技术、关键工艺环节的分析以及对光刻机行业格局的复盘,我国光刻机产业或可充分发挥后发优势,集中力量攻克核心环节,最终实现国产自主之路 [4] 根据相关目录分别进行总结 灿若星河,光刻机加冕半导体皇冠 - 光刻是晶圆制造中最重要的技术之一,核心设备光刻机直接决定晶圆制造产线的技术水平,也是晶圆制造工艺中价值量和技术壁垒最高的设备之一 [22] - 光刻技术的核心是使用光刻机将芯片的设计图案转移至硅片,加工步骤分为曝光、显影和清洗三个阶段 [24] - 分辨率是光刻系统能够实现的最小精度,也是光刻曝光系统最重要的技术指标之一,为提高分辨率,工程中常用的方式包括增大投影光刻物镜的数值孔径、采用更短的工作波长、减小光刻工艺因子等 [28][32] - 光刻机的关键尺寸(分辨率)与集成电路的核心物理参数存在对应关系,ASML 将光刻工艺的关键尺寸(分辨率)定义为半周期间距 [34][35] - 影响光刻机加工的集成电路关键尺寸的因素有光源波长λ、数值孔径 NA 以及工艺因子 k1,减小特征尺寸提高精度的主要方式为光源波长的缩短,当波长缩短到当时科技的极限时,主要的攻克方向逐渐变为增大 NA 以及缩小 k1,直到更短波长的光源被发现并大规模应用 [39] - 光源波长的发展历程经历汞灯、准分子激光器、EUV 光源三个阶段,减小光刻机所用光源波长是优化分辨率最直接有效的方式 [43] - 当光源演进触及技术瓶颈时,增大数值孔径成为减小光刻机分辨率另一有效的方式,数值孔径的计算公式为 NA=nsinθ,增大 NA 的方式包含增大透镜工作介质的折射率或增大透镜的收光能力 [51] - 工艺因子 k1 包含因素多样,RET 技术可增大 k1,增强分辨率,主要方法包括邻近效应修正、离轴照明、使用具有相移的掩模版、添加亚分辨率的辅助图形等 [74] 百川归海,光刻机零件聚焦三大核心 - 光刻机内部最核心的环节主要在于光源系统、光学系统、工件台系统,除以上三大核心环节,光刻机内部还包括晶圆传输系统、减震系统、外部的操纵台,并且光刻机的曝光还需要在特制的洁净室 [77] - 光源系统为光刻过程提供能量,是光刻机最关键的环节,由早期的高压汞灯,发展至准分子激光器系统,再到现在的 EUV 光源,光源系统的升级极大缩小了波长,是提高光刻机分辨率最重要的方式 [82] - 光源系统具备极高壁垒,全球供应商寥寥可数,目前全球仅 ASML 的子公司 Cymer 和日本的 Gigaphoton 可供应 EUV 光源,我国科益虹源紧随其后成为目前全球第三家 DUV 光源供应商 [83] - 光学系统不仅是光的传播路径,同时可以缩小像差,增大收光角,进而提高分辨率,对于 DUV 光刻机需要采用 29 片透镜,而 EUV 光刻机则需要蔡司定制的平整度小于 0.05nm 的反射镜 [88][89] - 工件台系统主要功能是负责控制硅片步进运动,同时重点要兼顾掩模版、晶圆和双工件台的实时对准,ASML 提出的双工件台系统极大提升光刻的精度与效率,目前除 ASML 外,我国华卓精科打破技术壁垒,最先进的水平可实现支持浸润式光刻机 ArFi 的双工件台 [91] 筚路蓝缕,复盘光刻机龙头波澜历程 - 光刻机发展历史大致可分为三个主要阶段,各大龙头相互替代关键因素在于技术迭代升级,根据光刻机产业重心来看,经历了美国—日本—荷兰(ASML)的迁移过程 [94] - 凭借极高的技术壁垒,全球光刻机市场“一超双强”格局基本稳定,从销售台数看,21 世纪后光刻机市场基本由三巨头 ASML,佳能以及尼康垄断,CR3 接近 100%,其中 ASML 市占率近 60%独占鳌头,从产品布局看,ASML 在先进制程优势显著,尼康占据 ArFi 光刻机剩下的不到 10%份额,而佳能光刻机主要覆盖 i 线以及 KrF 等相对低端制程 [97] - 1960~1980 年,美国作为半导体技术的发源地,在早期近乎垄断了半导体制造业,其中具备代表性的龙头为 GCA 以及 Perkin Elmer,美国光刻机行业的先发优势受到严重冲击 [94][110] - 1980~2000 年,受益于 PC 崛起带动的存储需求爆发以及政府的大力扶持,日本半导体产业迅速崛起,尼康与佳能两大光刻机巨头实现对美国的反超,日本光刻机的崛起见证了举国体制下后发优势的充分发挥,或可成为我国良好的借鉴 [94][111][130] - 2000 至今,在光源波长达到 193nm 后,尼康选择攻克下一代 157nm 但遇到较大阻力,而 ASML 联合台积电转向浸润式光刻机,实现等效的 134nm 波长,而后续 ASML 在 EUV 光刻机的垄断正式奠定全球光刻机龙头地位 [94] 风起青萍,国产光刻路虽远行则将至 - 我国光刻机产业起步并不晚,但早期缺乏产业链的全面布局以及自主化的决心,发展历程缓慢,90 年代光刻机发展趋于停滞,没能延续起步阶段积累的优势 [145] - 自主化战略确立,政策扶持下国内光刻机行业扬帆再起,近年来在政府扶持和统一规划明确分工的前提下,后发优势凸显 [146] - 上海微电子是“02”专项光刻机项目承担主体,其封装光刻机在全球市场占有 40%以上的份额,国内市场占有率超 90%,在 IC 前道制造领域,公司 SSX600 系列步进扫描投影光刻机可满足 IC 前道制造 90nm、110nm、280nm 关键层和非关键层的光刻工艺需求 [150] - 国内多家公司在光刻机光学、整机、功能件等领域取得进展,可应用于光刻机等设备 [151]
中国罕见公开警告:谁敢用中方利益,和美国做交换,必将严惩不贷
搜狐财经· 2025-05-06 19:33
据商务部网站消息,面对美方胁迫他国限制与中国贸易往来以换取关税豁免的行径,中方明确表态:绝 不接受任何牺牲中方利益的交易,将坚决反制。这番罕见公开警告,背后是一场暗流涌动的全球博弈。 美国在经贸领域的"霸道行径"早已不是新鲜事。2025年4月,美方以"对等关税"为由,对中国商品加征 34% - 104%的惩罚性关税,这可不是单纯的经济手段,背后藏着多重算计。从战略层面看,美国把中国 视作"头号对手",想通过关税战削弱中国在全球产业链的地位,还想推动制造业回流,填补国内产业空 心化。特朗普政府经济纲领文件《重构全球贸易体系用户指南》里就明晃晃写着,要用关税"打压中国 竞争力",甚至想逼着盟友在中美之间站队,构建"安全 - 贸易联盟"。 中国这边的应对相当硬气。在技术领域,2018年贸易战以来,35项被封锁的关键技术,中国已经攻克21 项,上海新凯来公司研发的28nm浸润式光刻机,直接挑战荷兰ASML的垄断地位。外部压力非但没压 垮中国,反而成了自主创新的动力。 市场布局上,中国也在悄然转变。通过"一带一路"和区域自贸协定,外贸重心转向东南亚、中东、非洲 等新兴市场。2024年,中国工业增加值占全球近三成,对美出 ...