半導體行業(yè)報告：計算光刻技術(shù)管控升級光刻工藝設(shè)備、材料、軟件

1、瓦森納協(xié)議增加對 EUV 計算光刻軟件的出口管制 根據(jù)集微網(wǎng)，去年年底瓦森納安排進行了新一輪的修訂，增加了兩條有關(guān)半導體領(lǐng)域的出口管制內(nèi) 容，主要涉及計算光刻軟件和 12 英寸硅片切割、研磨、拋光等方面技術(shù)。其中，新版瓦森納安排是 在原有版本基礎(chǔ)上，增加了一條針對 EUV光刻掩膜而設(shè)計的“計算光刻軟件”內(nèi)容，而對符合光源波長短于 193 nm，或最小可分辨特征尺寸（MRF）為 45 nm或更小的圖案（MRF=曝光光源波長*0.35/NA）的光刻機出 口管制標準尚未變化。 圖表 1. 瓦森納協(xié)議近 10 年對光刻技術(shù)的出口管控范圍 MRF 時間光源波長計算光刻 （最小可分辨特征尺寸） 180nm

2、 及以下2009 之前 2010-2013 2014-2018 2019 以后 小于 245nm 小于 245nm 小于 193nm 小于 193nm 95nm 及以下 45nm 及以下 45nm 及以下EUV 計算光刻技術(shù)管控 資料來源： THE WASSENAAR ARRANGEMENT，中銀證券 計算光刻技術(shù)是通過對掩膜、光源的正向或反演優(yōu)化，降低因衍射影響光刻效果的程度 “計算光刻”是利用計算機建模、仿真和數(shù)據(jù)分析等手段，來預測、校正、優(yōu)化和驗證光刻工藝在一系列圖 案、工藝和系統(tǒng)條件下的成像性能。 計算光刻通常包括光學鄰近效應(yīng)修正（OPC）、光源-掩膜協(xié)同優(yōu)化技術(shù)（SMO）、多重圖形技

3、術(shù)（MPT）、 反演光刻技術(shù)（ILT）等四大技術(shù)。隨著線寬不斷微縮，計算光刻軟件的需求日益增加。 1、 光學鄰近效應(yīng)修正（OPC） 光學鄰近校正(OPC)是一種光刻增強技術(shù)，主要在半導體器件的生產(chǎn)過程中使用，目的是為了保證生產(chǎn)過 程中設(shè)計的圖形的邊緣得到完整的刻蝕。這些投影圖像因光學衍射而失真如果得不到糾正，可能大大改 變生產(chǎn)出來的電路的電氣性能。光學鄰近校正通過移動掩膜版上圖形的邊緣或添加額外的多邊形來糾正 這些錯誤。根據(jù)寬度和間距約束（即基于規(guī)則的 OPC），或者是通過使用緊湊的模型動態(tài)仿真（即基于 模型的 OPC）的結(jié)果預先計算出一個查找表，根據(jù)這個查找表來決定怎樣移動圖案的邊緣，找到最

4、好的 解決方案。OPC的目標是盡可能的使硅片上生產(chǎn)出的電路與原始的電路一致。 一般來說，當晶圓上的線寬小于曝光波長時，必須對掩膜上的圖形做鄰近效應(yīng)修正。例如，使用 248nm波 長光刻機，當圖形線寬250nm 時，必須使用簡單的修正；當線寬180nm 時，則需要非常復雜的修正。使 用 193nm波長光刻機，當最小線寬130nm時，就必須做圖形修正。 2020 年 3 月 20 日半導體系列 10 2 圖表 2. OPC 優(yōu)化之后的光刻效果異同 資料來源：電子報，中銀證券 2、 光源-掩膜協(xié)同優(yōu)化技術(shù)（SMO） 光源掩膜協(xié)同優(yōu)化(Source Mask Optimization, SMO)仿真計

5、算的基本原理與基于模型的鄰近效應(yīng)修正類似。光 源掩膜協(xié)同優(yōu)化計算出的結(jié)果，不僅包含一個像素化的光源，而且包括對輸入設(shè)計做的鄰近效應(yīng)修正。 由于光照參數(shù)和掩膜上的圖形可以同時變化，優(yōu)化計算的結(jié)果可能不是唯一。 SMO技術(shù)是 14納米及以下技術(shù)節(jié)點必不可少的一項分辨率增強技術(shù)，針對特定層的設(shè)計規(guī)則、掩膜結(jié)構(gòu)、 光刻膠層屬性和結(jié)構(gòu)等，根據(jù)光學模型對光源形狀、強度分布和掩膜形狀進行同時優(yōu)化，以獲得具有最 大光刻工藝窗口的定制型光源和修正后的掩膜形狀。 圖表 3. SMO 示意圖 資料來源：中科院微電子所主頁，中銀證券 2020 年 3 月 20 日半導體系列 10 3 3、 多重圖形技術(shù)（MPT） 即

6、用兩個或更多個掩膜疊加成原始一張掩膜的形狀，從而是每個掩膜形狀的周圍都有足夠的空間實現(xiàn) OPC 操控，進而確?？梢耘c曝光/光刻。拆分的多個掩膜分布曝光，并最終曝光形成最初繪制的掩膜形狀到晶 圓上。 圖表 4. 多重圖形技術(shù)示意圖 資料來源：Mentor，中銀證券 4、 反演光刻技術(shù)（ILT） 反演光刻技術(shù)，即將光學鄰近效應(yīng)校正（OPC）或光源-掩膜交互優(yōu)化（SMO）的過程看作逆向處理的問題， 將光刻后的目標圖形設(shè)為理想的成像結(jié)果，根據(jù)已知成像結(jié)果，根據(jù)成像系統(tǒng)空間像的變換模型，反演 計算出掩膜圖像。 反演光刻技術(shù)非常復雜，特別是對整個芯片而言計算量很大。目前普遍的做法是先使用通常的模型修正 （

7、OPC+SRAF）來完成掩膜數(shù)據(jù)的處理，然后找出其中不符合要求的部分。把這些“壞點”截取出來，局部做 ILT處理，得到最佳的修正。最后再把經(jīng) ILT處理后的部分貼回到數(shù)據(jù)中去。這種局部的 ILT處理，可以節(jié) 省大量的計算時間。 計算光刻軟件產(chǎn)品市場被國際供應(yīng)商壟斷 參考中國科學院微電子研究所計算光刻課題組介紹，主流的計算光刻軟件主要包括 Tachyo（n 荷蘭 ASML/Brion 產(chǎn)品，國際領(lǐng)先光源-掩膜協(xié)同優(yōu)化軟件，全球市場占有率第一）、Prolith（美國 KLA 公司產(chǎn)品，精確的光 學、光刻工藝集成仿真軟件）、Mentor Calibre（Mentor Graphics公司產(chǎn)品，業(yè)界領(lǐng)

8、先的 OPC專業(yè)仿真軟件，美 國企業(yè)，后被德國西門子收購），三種計算光刻仿真軟件的功能各有側(cè)重，在各自的細分領(lǐng)域里處于領(lǐng) 先乃至壟斷地位。 2020 年 3 月 20 日半導體系列 10 4 圖表 5.計算光刻的國際品牌 廠商 ASML KLA 產(chǎn)品名稱 Tachyon Prolith 產(chǎn)品類型 SMO 優(yōu)勢領(lǐng)域 光源優(yōu)勢，SMO MPT Mentor Synopsys Calibre Proteus OPC OPC、ILT OPC 比較全面 I2DC(Image to Design Contour) YA-DPL(DefectPatternLibrary) NanoScopePRV(Post

9、-RETVerification) AnchorSemiconductorOPC 資料來源：各公司主頁，中銀證券 根據(jù)中國國際招標網(wǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，大陸本土晶圓廠的 OPC軟件主要采購 ASML、Mentor、AnchorSemiconductor、 Synopsys等廠商。 圖表 6. 國內(nèi)晶圓廠 OPC 軟件供應(yīng)商統(tǒng)計 晶圓廠OPC 軟件 光學臨近效應(yīng)修正成套工藝軟件 S-LITHO 仿真軟件 光學臨近效應(yīng)修正成套工藝軟件 28nm OPC 交叉驗證軟件 光學臨近效應(yīng)修正成套工藝軟件 光學臨近效應(yīng)修正成套工藝軟件 光學臨近效應(yīng)修正成套工藝軟件 光罩缺陷分析軟件 采購數(shù)量 1 套 日期供應(yīng)商 Me

10、ntor Synopsys ASML 華虹無錫項目 華虹無錫項目 華虹無錫項目 上海華力二期 上海華力二期 上海華力二期 上海華力二期 上海華力二期 上海華力微 2018/12/17 2019/5/23 2019/12/17 2017/1/24 2017/4/13 2017/11/21 2018/4/8 1 套 1 套 1 套 1 套 1 套 1 套 1 套 1 套 ASML Mentor Mentor ASML 2020/2/28 Anchor Semiconductor 2019/5/31 Anchor SemiconductorOPC 交叉驗證軟件 資料來源：中國國際招標網(wǎng)，中銀證券 計

11、算光刻的國產(chǎn)化正從多年科研走向產(chǎn)業(yè)化初期階段 中科院微電子所集成電路計算光刻與設(shè)計優(yōu)化實驗室成立于 2013 年 7 月，由韋亞一博士組建，參與國家 科技重大專項 22 nm先導光刻工藝及 FinFET工藝產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移研究，參與武漢新芯、中芯國際、華力微電子等 的計算光刻技術(shù)合作研發(fā)，具備豐富的計算光刻技術(shù)理論和實踐基礎(chǔ)。 目前國內(nèi)從事計算光刻產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)有南京誠芯集成電路技術(shù)研究院有限公司、全芯智造技術(shù)有限公司， 其中： 1、 南京誠芯集成電路技術(shù)研究院有限公司于 2018年 11月成立，由國家 02專項首席科學家、中國科學院 微電子所計算光刻研發(fā)中心主任韋亞一帶領(lǐng)團隊經(jīng)營，并參股南京翔芯信息科

12、技、南京誠銳半導體、 南京科德半導體等公司； 2020 年 3 月 20 日半導體系列 10 5 圖表 7. 南京誠芯集成電路技術(shù)研究院股權(quán)結(jié)構(gòu) 資料來源：企查查，中銀證券 2、 全芯智造技術(shù)有限公司是 Synopsys、華大半導體、武岳峰、中科院微電子所等股東合資，并于 2019年 9月成立，主要從事 OPC和器件仿真等的研發(fā)。 圖表 8. 全芯智造技術(shù)有限公司股權(quán)結(jié)構(gòu) 資料來源：企查查，中銀證券 風險提示 客戶項目進度低于預期，新產(chǎn)品工藝驗證時間長且風險高。 2020 年 3 月 20 日半導體系列 10 6 圖表 9. 報告中提及上市公司估值表 公司代碼公司簡稱評級股價 (元) 143

13、市值 (億元) 708.0 95.4 161.1 322.0 185.0 884.1 104.0 108.8 155.5 3.1 每股收益(元/股)市盈率(x)最新 BVPS (元/股) 7.56 2019E 0.63 0.05 1.1 2020E 1.05 0.36 1.43 0.81 0.74 0.52 0.46 0.48 2.11 0.89 0.99 0.76 0.68 0.31 0.26 0.29 0.47 2019E2020E 227.0 607.2 59.7 002371.SZ 300604.SZ 300567.SZ 300316.SZ 600641.SH 688012.SH 60

14、3690.SH 688037.SH 688200.SH ACMR.O 688268.SH 002409.SZ 300398.SZ 300655.SZ 300346.SZ 300236.SZ 300576.SZ 300429.SZ 688138.SH 300395.SZ 北方華創(chuàng) 長川科技 精測電子 晶盛機電 萬業(yè)企業(yè) 中微公司 至純科技 芯源微 買入 買入 買入 買入 買入 未有評級 未有評級 未有評級 未有評級 227.0 607.2 59.7 30.36 65.65 25.07 22.95 165.3 40.34 129.54 254.2 17.25 67.25 38.3 23.28 48

15、.98 32.86 64.2 41.48 20.03 22.23 22.69 3.07 5.41 3.41 7.77 6.90 5.28 2.63 6.66 3.27 5.05 9.37 4.50 2.93 2.98 5.42 3.77 0.550.1 30.2 50.1 30.20.76 0.35 0.46 0.35 1.67 1.1 0.65 0.55 0.51 0.17 0.13 0.72 0.32 0.29 0.26 0.59 472.3 87.7 320.4 87.8 370.1 152.2 15.7 267.6 120.3 19.4 華峰測控 盛美半導體* 未有評級 華特氣體 雅克科技 飛凱材料 晶瑞股份 南大光電 上海新陽 容大感光 強力新材 清溢光電 菲利華 未有評級 未有評級 增持 未有評級 未有評級 未有評級 未有評級 未有評級 未有評級 未有評級 80.7103.5 6