電子行業(yè)專題：ASML如何能獨霸光刻機國產(chǎn)光刻機的三座大山

證券分析師證券分析師陳海進資格編號：S0120521120001郵箱：chenhj3＠研究助理研究助理徐巡郵箱：xuxun＠市場表現(xiàn)市場表現(xiàn)24%20%15%10% 5% 0% -5%-10%2022-112023-032023-072023-11相關(guān)研究相關(guān)研究2.《思特威-W（688213.SH國產(chǎn)安防CIS龍頭，機器視覺&車載&消費電子協(xié)同發(fā)展》，2023.11.6重申消費電子主升浪》，2023.11.5環(huán)比增長，多元布局成長賽道》，2023.11.55.《拓荊科技（688072.SH23Q32023.11.3ASMLASML如何能獨霸光刻機，國產(chǎn)光刻機的三座.光刻機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，集多項技術(shù)于一身。光刻是集成電路芯片制造中復(fù)雜、關(guān)鍵的工藝步驟，而光刻機是光刻技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備。具體來看，光刻機由光源、照明、投影物鏡、機械及控制等系統(tǒng)組成。ASML將光刻機組件分為三個大模組：照明光學(xué)、光罩和晶圓模組，其中以照相光學(xué)、晶圓平臺模組較為復(fù)雜。最高端的EUV光刻機大概有十萬多零部件，包含全球眾多供應(yīng)商，使得其制造壁壘極高。ASML是半導(dǎo)體光刻機龍頭，推進下一代高NAEUV光刻機的研發(fā)。ASML目前的光刻機產(chǎn)品種類涵蓋i-line、KrF、ArF、EUV等多種光源。根據(jù)ASML官網(wǎng)，目前ASML獨占EUV光刻技術(shù)。我們認為ASML通過在浸沒式系統(tǒng)、TWINSCAN雙工作臺，以及EUV技術(shù)上的研發(fā)而逐步成為全球光刻機龍頭。針對下一代光刻機的研發(fā)，ASML目前在研究把EUV平臺的數(shù)值孔徑（NA）從0.33提升到0.55（高NA從而進一步縮小光刻機分辨率，實現(xiàn)2nm邏輯制程的制造。ASML預(yù)計高NA設(shè)備的研發(fā)機型將首先在2023年底出貨，而預(yù)計到2025年將在客戶端全面運行起來。.SSMB-EUV光源方案可能成為新EUV光源方案，但尚需進一步驗證。由于基于等離子體輻射的EUV光源功率進一步突破困難,因此基于相對論電子束的各類加速器光源逐漸進入產(chǎn)業(yè)界的視野,如基于超導(dǎo)直線加速器技術(shù)的高重頻FEL以及SSMB（穩(wěn)態(tài)微聚束）等。SSMB也可以實現(xiàn)大于1kW的EUV光功率,且造價和規(guī)模適中。作為一種新型光源原理，SSMB原理實驗驗證已經(jīng)實現(xiàn),需要進行產(chǎn)業(yè)落地并成熟化。目前，清華大學(xué)已經(jīng)在河北雄安新區(qū)進行SSMB項目選址和推進建設(shè)工作。.國產(chǎn)光刻機供應(yīng)鏈奮發(fā)向上。目前針對EUV光源，國內(nèi)展。2017年，中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所（以下簡稱長春光機所）的“極紫外光刻關(guān)鍵技術(shù)研究”獲得國家02專項的驗收，從而推進了我國對EUV的技術(shù)研發(fā)。2023年4月，中國科學(xué)院院士白春禮到長春光機所調(diào)研，并參觀了EUV光源樣機。此外，針對光刻機核心的光源、光學(xué)以及晶圓平臺等模組，我國已經(jīng)有相關(guān)企業(yè)在這些模組中有所布局并取得一定進展。學(xué)系統(tǒng)：茂萊光學(xué)、晶方科技、炬光科技、騰景科技、賽微電子等；3）晶圓平臺系統(tǒng)：奧普光電、蘇大維格等；4）零部件：富創(chuàng)精密、新萊應(yīng)材等。.風(fēng)險提示：下游需求不及預(yù)期、行業(yè)競爭加劇、貿(mào)易摩擦風(fēng)險。行業(yè)專題電子2/141.光刻機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，集多項技術(shù)于一身 41.1.光源模組：決定芯片制造分辨率的關(guān)鍵 41.2.光學(xué)模組：實現(xiàn)光從光源到晶圓之旅 1.3.晶圓平臺模組：光刻機中最重要的運動部件 2.ASML成光刻機龍頭，獨占EUV市場 2.1.ASML崛起的關(guān)鍵點一：浸沒式系統(tǒng) 2.2.ASML崛起的關(guān)鍵點二：TWINSCAN雙工作臺 2.3.ASML崛起的關(guān)鍵點三：EUV技術(shù) 3.穩(wěn)態(tài)微聚束加速器可能成為新EUV光源方案 4.光刻機國產(chǎn)供應(yīng)鏈一覽 5.風(fēng)險提示 行業(yè)專題電子3/14圖1：ASML光刻機工作原理簡圖 4圖2：EUV光刻機零部件構(gòu)成 4圖3：光刻機光源的發(fā)展 5圖4：光刻機中的照明模組和投影物鏡模組示意圖 5圖5：光刻機中的投影物鏡模組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成像像差很低 5圖6：光刻機的雙工作臺示意圖 6圖7：ASMLnetsystem營收的設(shè)備占比 7圖8：ASML光刻機出貨數(shù)量（臺） 7圖9：ASML、Nikon和Canon的歷年光刻機銷量（臺） 8圖10：浸沒式光刻機原理圖 9圖11：ASML雙工作臺結(jié)構(gòu)示意圖 圖12：雙工作臺模式可以節(jié)省工作時間、提高鏡頭利用率 圖13：ASMLEUV光刻機示意圖 圖14：清華SSMB-EUV光源示意圖 表1：ASML光刻機產(chǎn)品一覽 7表2：三大晶圓廠入股ASML并投入資金支持研發(fā) 表3：各類EUV光源特點 表4：大陸光刻機配套相關(guān)廠商進展 行業(yè)專題電子4/14光刻是集成電路芯片制造中復(fù)雜、關(guān)鍵的工藝步驟，而光刻機是光刻技術(shù)的光罩由光罩盒一路傳送到光罩平臺模組。光罩平臺模組負責(zé)承載及快速圓由涂膠機傳送到晶圓平臺模組。晶圓平臺模組一般是雙平臺，負責(zé)承東西距離一樣大的平面上，因加工產(chǎn)生的平整度高低起伏誤荷蘭腔體和英國真空零部件,32%日本材料,27%美國光源,美國光源,27%1.1.光源模組：決定芯片制造分辨率的行業(yè)專題電子5/14綜合來看,提升光刻曝光分辨率的主要研究方向為減小光源的波長。半個多世紀以來,光刻機光源的波長從最初的可見光逐步演化到高壓汞燈產(chǎn)生的436nm(G圖4：光刻機中的照明模組和投影物鏡模組示意圖圖5：光刻機中的投影物鏡模組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成像像差很低行業(yè)專題電子6/14晶圓平臺模組通過快、準、穩(wěn)等特點來保障光量測，截取到晶圓每一個區(qū)塊納米等級的微小誤差。在曝光階段實時校機采用雙工作臺方案。在一個晶圓平臺在給晶圓進行曝光時，另一個平臺可對下一片晶圓進行量測校正。實現(xiàn)測量和曝光的無縫銜接，極大地行業(yè)專題電子7/14產(chǎn)品類別產(chǎn)品類別產(chǎn)品名光源&波長數(shù)值孔徑（NA）WaferperhourArF，193nmArF，193nmArF，193nmArF，193nmArF，193nmArF，193nm拆分來看，EUV和ArF浸沒式光刻機占營收的大頭（約80%~90%）。在行業(yè)專題電子8/14--100%60%40%20%0%8739復(fù)盤主要的光刻機廠商的歷史光刻機銷售量可以看到光刻機競爭格局呈現(xiàn)三5004504003503002502005001998199920002001200220032004200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019202020212022ASMLNikonCanon行業(yè)專題電子9/14線上進展更快。2003年12月，ASML收到業(yè)內(nèi)的第一臺浸沒式光刻機年推出了自己的浸沒式光刻機產(chǎn)品。由于ASML在浸量測和曝光都需要時間，導(dǎo)致這兩個環(huán)節(jié)的時長是原來限制光刻機運行效率的兩行業(yè)專題電子ZEISS以及同步加速器光源供應(yīng)商OxfordInstruments成立了“ExtremeUV（TWINSCANNXE:3100然后在行業(yè)專題電子轉(zhuǎn)化效率、收集效率以及控制系統(tǒng)，LPP-EUV光源目前能夠在中間焦點處實現(xiàn)光源功率進一步突破困難,因此基于相對論電子束的各類加速器光源逐漸進入產(chǎn)一步提升；行業(yè)專題電子安新區(qū)簽訂《河北雄安新區(qū)管理委員會、清華大學(xué)關(guān)于共同支持“穩(wěn)態(tài)微聚束黨委常委、副校長曾嶸在雄安新區(qū)實地考察SSMB項目選址地點。隨著清華進SRF-FEL（超導(dǎo)高重頻自由EUV光功率可達1—10kW量級,造價相對高昂(數(shù)十億),規(guī)模較大(數(shù)百米),商業(yè)電子激光）化必須做能量回一種全新的光源原理,原理實驗驗證已經(jīng)實現(xiàn),需要建設(shè)運行在EUV波段的SSMB加速器光源研究裝置,培養(yǎng)科學(xué)及產(chǎn)業(yè)用戶4.光刻機國產(chǎn)供應(yīng)鏈一覽表4：大陸光刻機配套相關(guān)廠商進展光刻機應(yīng)用領(lǐng)域或配套光刻機應(yīng)用領(lǐng)域或配套公司相關(guān)產(chǎn)品公司晶體元器件、精密光學(xué)元件前期曾間接供應(yīng)光等微波器件等騰景科技公司為光刻機光學(xué)系統(tǒng)提供用于勻光、中繼照明模塊的光學(xué)器件、公司光場勻化器供應(yīng)給世界頂級光學(xué)企業(yè)A公司，最機。近年來光場勻化器產(chǎn)品也應(yīng)用于國內(nèi)主要光刻機研發(fā)項ASML為公司參與并購的荷蘭Anteryon公司的最A(yù)nteryon為全球同時擁有混合鏡頭、晶圓級微型光學(xué)器件工藝技公司研發(fā)的“合分束器項目”的相關(guān)產(chǎn)品可應(yīng)用于光刻機光學(xué)系統(tǒng)超精度光柵尺理論上可用于半導(dǎo)體領(lǐng)域各類設(shè)備公司進行納米精度運動及測控系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)//子公司上海張江浩成創(chuàng)業(yè)投資零部件及整機行業(yè)專題電子本人具有中國證券業(yè)協(xié)會授予的證券投資咨詢執(zhí)業(yè)資格，以勤勉的職業(yè)態(tài)度，獨立、客觀地出具息均來自市場公開信息，本人不保證該等信息的準確性或完整性。分析邏輯基于作者2.市場基準指數(shù)的比較標準：A股市場以上證綜指或深證成指為基級級下，本報告中的信息或所表述的意見并不構(gòu)成對任何人的投資建議。在任何情況下，本公司不對任本報告所載的資料、意見及推測僅反映本公司于發(fā)布本報告當日的判斷，本報告所指的證券或投市場有風(fēng)險，投資需謹慎。