光刻机行业深度报告：半导体设备皇冠上的明珠，自主可控大势所趋_26页_1mb

光刻机行业深度报告总结

核心内容

光刻机是半导体制造过程中最关键的设备之一，被称为“皇冠上的明珠”。它通过光刻工艺将光刻胶曝光和显影，形成三维图形，从而决定集成电路的微细化水平。光刻工艺至少重复10次，通常重复25-40次，是芯片制造的核心环节。

光刻机技术经历了五代发展，从最初的g线、i线，发展到KrF、ArF，再到EUV，光源波长不断缩短，分辨率持续提升。光刻机系统由光源、光路系统及物镜、双工件台、测量系统、聚焦系统、对准系统等组成，各部分协同工作，以实现高精度光刻。

主要观点

1. 光刻机的重要性
   光刻工艺决定了芯片制造的精度和性能，光刻机的分辨率是衡量其性能的关键指标。通过缩短光源波长、提高数值孔径（NA）和降低工艺因子（k1），可以显著提升光刻机的分辨率。

2. 光刻机市场需求
   全球晶圆厂资本开支持续增长，预计2025-2027年，全球300mm晶圆厂设备支出分别为1232亿美元、1362亿美元、1408亿美元，光刻机作为半导体设备中占比最大的品类，市场占比达24%。随着先进逻辑和存储芯片制程的迭代，EUV光刻机的市场份额持续上升。

3. 光刻机市场格局
   全球光刻机市场由ASML、Nikon和Canon三家公司主导，其中ASML占据66%的市场份额，长期处于领先地位。EUV光刻机由ASML垄断，浸没式ArFi机型市占率达93%，干式ArF机型市占率76%，构建了高端产品护城河。

4. 国内光刻机产业链发展
   国内光刻机产业链相关企业加速追赶，部分关键环节实现突破。上海微电子作为国内唯一生产高端前道光刻机整机的公司，已实现90nm光刻机的量产，并有望突破先进制程。国内企业在光源系统、光学系统、双工件台、关键材料等环节取得进展，国产替代空间广阔。

关键信息

• 光刻工艺步骤：包括气相成底膜、旋转涂胶、软烘、对准曝光、曝光后烘焙、显影、坚膜烘焙和显影后检查等8个基本步骤。
• 分辨率公式：瑞利公式 $\mathrm{CD} = \mathrm{k1}^* \lambda / \mathrm{NA}$ 表明光源波长、数值孔径和工艺因子对分辨率的影响。
• 光源类型：从g线、i线到KrF、ArF，再到EUV，光源波长逐渐缩短。
• 数值孔径提升：通过非球面光学系统和浸没式技术，NA值从0.38提升至1.35，显著提高了分辨率。
• 工艺因子优化：采用相移掩膜技术（PSM）、离轴照明（OAI）和光学临近修正（OPC）等技术，降低k1值，提高分辨率。
• 光刻机系统组成：包括光源、照明系统、投影物镜、双工件台、测量系统、聚焦系统和对准系统等。
• 国内光刻机企业进展：茂莱光学、福光股份、福晶科技、炬光科技、永新光学、汇成真空、波长光电等公司在光刻机产业链中扮演重要角色。
• 行业投资建议：持续关注光刻机产业链相关上市公司，包括光源系统、照明系统、投影物镜等环节，建议重点关注国产替代潜力。

风险提示

• 下游需求不及预期：若半导体行业需求不及预期，将对光刻机相关企业造成业绩压力。
• 国产化进程不及预期：若关键设备环节突破不及预期，将影响国产化进程。
• 晶圆厂资本开支不及预期：若晶圆厂投资减少，将影响光刻机需求。
• 地缘政治风险加剧：若美国等国对华半导体设备出口限制加码，将影响国产化进程及相关企业业绩。

国内相关公司概况

• 茂莱光学：专注于精密光学器件和系统，提供光刻机曝光物镜，技术领先，2024年前三季度营收增长4.33%，净利润增长显著。
• 福光股份：全球光学镜头重要制造商，产品覆盖激光、紫外、可见光、红外等多个领域，2024年营收增长4.16%，但净利润为负。
• 福晶科技：全球光学晶体和激光器件领先厂商，2024年营收增长11.64%，净利润增长2.66%。
• 炬光科技：高功率半导体激光行业领军者，2024年营收增长19.17%，净利润为负。
• 永新光学：国产光学精密仪器核心供应商，2024年营收增长6.54%，净利润下降19.28%。
• 汇成真空：国产真空镀膜设备领先厂商，2024年营收增长10.99%，净利润增长22.31%。
• 波长光电：国内工业激光加工和红外热成像小巨人，2024年营收增长5.91%，净利润下降27.73%。

投资建议

光刻机作为芯片制造的核心设备，目前全球市场由ASML主导，国内企业正在加速追赶。建议持续关注光刻机产业链相关上市公司，特别是光源系统、照明系统和投影物镜等环节。同时，随着地缘政治风险的增加，国产替代进程将更加重要。