2023光刻机产业发展简析报告-2023.12

光刻机行业简析报告xh归属

P嘉世营•咨询p限公司商业合作/内容转载/更多ç告01.Z刻机是芯w制

中的最核心ÿ节•Z{机是生ï芯w的€心装备，被誉~半ü体ý业皇冠P的明珠。Z{机是一种投影曝Z系统：Z{机由Z源、照明系统、物镜、ýþĀ等部þ组装而r。在芯w制作中，Z{机会投射Z束，穿过印pĀ案的Zé膜x及Z学镜w，将线路Ā曝Z在带pZ感涂层的硅晶圆P。•芯w制

过程需要用到的设备种类繁多，包括氧化炉、涂胶显影机在整个半ü体芯w制

过程中，Z{是最复gý艺，Z{ý艺的费用þs芯w制

rq的1/3þô，耗费时间s比þ~40-50%，Z{ý艺所需的Z{机是最贵的半ü体设备。Z刻机工艺的发展史Z刻工艺流程ĀZ源波长(nm)ü应设_最小工艺节点(nm)主要用途接触式接近式800--250800-250800-250800--250180-130130-65第一ï

g-line4366û晶圆接触式第Ðï第Oï第四ï第五ïi-lineKrF36524819313.56û、8û晶圆8û晶圆接近式扫ï投影式nß扫ï投影€没式nß扫ï投影极紫外ArF12û晶圜12û晶圓45-22EUV22-~7数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þ02.Z刻机的技术水决定集r电路的发展水••Z{机的€术水很大程度P决定了集r电路的发展水。Ÿ着EUVZ{机的出Ā，芯w制程最小达到3nm。目前ASMLl在研发High-NA

EUVZ{机，制程ÿ达2nm、1.8nm，预«2025€量ï。英_达在23€GTC大会P也表示w通过突破性的Z{«算ßcuLitho，将«算Z{àŸ40倍ñP，使得2nm及更Yß芯w的生ïr~ÿ能，ASML、Ā积电已参P合作，届时将带动芯w性能再次ð高。各个工艺节点和Z刻技术的关系ASMLü客户节点演进的预测EUVProductionInsertionWindowHighNA

ProductionInsertionWindow制程晶圆尺ûÑ属材料Z刻机类型0.5um0.35um0.25um0.18um200mm200mm200mm200mmAlAlg-line:436nmi-line:365nm2017201820192020

20212022202320242025Nodename2nmAlKrF:248nm(stepper)KrF:248nm(stepper&scanner)ArF:193nmLogic10nm7nm5nm3nmAl0.13um

200/300mmAl/CuAl/CuCuNodename1B90nm65/55nm45/40nm28nm300mm300mm300mm300mm300mm300mm300mm300mm300mm300mmArF:193nm1X1Y1Z1AArF:193nmDRAMCuArFi:193nm(134nm)ArFi:193nm(134nm)ArFi:193nm(134nm)ArFi:193nm(134nm)ArFi:193nm(134nm)EUV:13.5nm/ArFi:193nm(134nm)EUV:13.5nmCuMin.

1/2

pitch/xnumber

of

layers22/20nm16/14nm10nmCuStorageClassMemory2X/x22X/x41Y/x41Y/x8nextCuCu7nmCuPlanar14-15x64Xnumber

oflayers>3005nmCu3D-NANDx961ZX152/x192x2563nmCuEUV:13.5nm数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þ03.sÿ以举ÿ之力发展Z刻机产业•sÿZ{机的研制起n并O晚，早在70€ï就研制出接触式曝Z系统，由于早期sÿ半ü体ï业的整体落^，ñ及<

O如买=的思潮影响，Z{机ï业化落地滞^。2002€ArFZ{机被列入<863«划=、2008€启动<02_ù=，Z{机Ï业才再度觉醒。•sÿZ{机攻尖采×类ASML的模式，细分各科研院所、高校做分系统，再由SMEEß行整机组装。中科院微电子所、长Z所、PZ所，清华大学、浙江大学、哈ý大等均参PZ{机的研发，目前~法Z{机的分系统基q通过验收，Ø续ï业化落地，并继续担<02_ù=ß行法Z{机分系统研发。ÿ内Z刻机重点项目主要产业化落地公司及进展分系统产业化公司主要股东相关项目公司进展P电气(P^ÿ资委)、P张江浩r创投(张江高科)02_

ù90nmZ{机机研制;02_ù€没Z{机s键€术预研ù目;.整机P微电子ù目均通过了验收，90nmArFZ{机SSA600系列实Ā出¯中科院微电子所、î庄ÿ投、哈勃投资193nmArF高能准分子激Z器完r出¯，40W

4kHz

KrF准分子激ZZ源系统科益虹源ÿ望Z学02准分

子激Z€术r果ï业化载体;器批量生ï。90nmArF投影Z{机曝ZZ学系统交付用户;28nmArF€没式Z{曝ZZ学系统研发攻s任áß展ú利。Z学系统.î庄ÿ投、长Z集团(长Z所)ÿ望Z学02Ð期面向28nm节点的ArF€没式Z{曝ZZ学系统研发;02高NA€没Z学系统s键€术研究ù目通过验收;0.75NA投影物镜/0.75NA照明系统均实Ā交付(90nm

ArFZ源)；28nmArFi曝Z系统在研。02-期高NA€没Z学

系统s键€术研究;02Ð期€没式Z{机Z学系统ï品研制P批量生ï能力建设;

.Z学系统ÿ科精密O个02_ù，

包括IC装备高端零部þ集r制

ý艺研究P生ï制浙江大学启尔团队，ÿ家863«划等à用于~式Z{机的DWS双ýþĀ已üSMEE出¯;€没式Z{机用双ýþĀDWSi在研。双ýþĀ系统

华卓精科清华大学朱煜等P浦东ðtï业投资、中信证券投资、深创投€没系统启尔机电ð供高端半ü体装备超洁净流ç系统及ws键零部þ。数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þ04.y球Z刻机市场维持高增长•2022€全球Z{机^场规模达196亿美元，\增26%，þs全球半ü体•额ÿ1076亿美元Ā的18%。在

2020€<宅经济=z激的半ü体强需求Q，2021-2022€半ü体需求旺盛，但Ø美联储à息、经济增ŸQ行的影响Q，全球半ü体•额自

2022€8o起持续Q行，但是

2022€Z{机出¯量

季创ð高。•}管目前已p多家晶圆厂Q调2023€资q开支，但考虑Z{机交期长ÿ2022€pASML在手¬单高达404亿欧元，¬单营收比达1.9倍Ā、战略意义高，预«2023€Z{机^场需求维持高增。预«2028€全球Z{机^场规模将达到277亿美元，2022-2028€CAGR达6%。y球Z刻机市场规模稳健增长y球Z刻机出货ß稳健增长•金额ÿ亿美元ĀYOY•金额ÿ亿美元ĀYOY30030%25%20%15%10%5%600500400300200100030%25%20%15%10%5%250200150100500%-5%-10%-15%00%2020202120222028E201420152016201720182019202020212022数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þ05.中ÿZ刻机产品大部分依赖进口•中ÿ大ØZ{机^场空间广阔，但要依赖荷q、日q等地ß口。据中ÿs总署数据，2022€中ÿ大ØIC用Z{机ß口金额r39.7亿美元，w中Ð荷q、日q的ß口金额分别~25.5/13.0亿美元，ß口机Ā数分别~147Ā、635Ā，üàß口均ÿ分别~1733、204万美元。•中ÿ大Ø是ASML第O大客户。2022€ASMLü中ÿ大Ø总•额31.4亿美元ÿ含设备、服á等Ā，w中设备收入23.3亿美元，s14%，仅次于中ÿĀ~和韩ÿ。2020-2022€中ÿZ刻机市场稳健增长2022€ASML中ÿZ刻机收uþ占

15%2827262524100%90%80%70%60%50%40%30%20%272324232219%18%10%0%16%21202020212022202020212022数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þ06.Z刻机产业链]g•Z{机涉及的内部零þ种类_多，`高端的Z{机组r复g，如EUV内部零þ多达8万þñP，w€心组þ包括Z源系统、双ý作Ā、物镜系统、ü准系统、曝Z系统、€没系统、Z栅系统等，w中Z源、晶圆曝ZĀ、物镜和ü准系统的€术门槛较~显著。因m，Z{机企业往往x备高外采率、P供à商r\研发的特点，而wQ游à用要包括芯w制

、ß率器þ制

、芯w封装等。Z刻机产业链y景ĀP游设_及材料Z{机设«及系统集r企业:ASM，|康，佳能，P微中游系统集电子，影Ÿ半ü体，芯硕半ü体，欧泰克，Suss，ABM，r和生产自动ü准系统:激Z器(Lumentum)

、90*

棱镜、ü准快门、衰减ï、能量监视Ð极管、50%分Z镜、Ÿ镜和棱镜、Z学调制器调焦调测量系统(硬þ组r)

:Inc。compactPCI系统，CPU板、Ā像采集t(Euresys).

线阵CCD

(ATMEL)Z刻机核心系统及组þ曝Z系统(|康、德ÿ蔡司、ÿ科精密)

:照明Z学系统、投影Z学系统ý作Āé膜Ā系统(华卓精科)

:ü准`感器、调`感器、投影物镜有é膜Z刻机：接近式Z{机、接触式Z{机、投影Z{机；无é膜Z刻机：电子束直写Z{机、激Z直写Z{机、离子束直写Z{机。整机ç制系统(P微电子、硕芯半ü体、影Ÿ半ü体)

:总ç制层:总ç«算机Z刻机Q游应用ð烘ÿ境ç制系统:直接ç制式:

(1)

压缩式制冷:压缩机、冷凝器，膨胀阀和蒸发器(2)半ü体制冷(3)

制热介°类ç制式:恒温循ÿ水机、ç制机箱、空气温度处理单O，分系统ç制层:分系统的CPUDSPç制层:ç制板t1/0接口层:

1/0电路板`感器执行器层:`感器、执行器硅w`输系统(中天自动化)

:`输部分:`输手预ü准部分:旋转Ā、升降Ā、ü心Ā，CDD探测器整机框架及减震系统:压晶圆厂:整机ðþ系统(ASM、|康、佳能、P微电子):用户界面层，系统à用层、系统ç制层、分系统接口层、固þç制层、基q支撑层、测试校l层电式动减震系统(TMC)、精密振动测试仪器和分析ðþ(P美星半ü体)Ā积电，O星、格罗方德，联电力积电，力士、美Z、英特尔、东芝、瑞萨、德州仪器、英飞凌；中芯ÿ×、华虹宏力、长江`储、合肥长鑫、华润微、ï达半ü。Z刻机配套设施Z刻机Z刻工艺流程ĀZ刻胶(容大感Z、南大Z电)污染ç制、

Y进材料(Entegris)Z刻气体(华特气体)气象rá膜旋转涂胶ü准和曝Z曝Z^烘焙坚膜烘焙显影检查显影Zé膜x(华润微、菲利华、Photronies)

涂胶显影

(芯源微)缺陷检测(精测电子、东方晶源)数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þ07.y球Z刻机行业属于明显的寡头垄断格局••Z{机行业属于明显的寡头垄断格局，前O供à商ÿ荷q阿ï麦、日q佳能、日q|康Ās据ÿ大多数^场份额。2022€Z{机s半ü体设备^场份额达23%，^场规模232.3亿美元。w中，全球Z{机O大巨头

ASML/Canon/Nikon

Z{机营收分别~161/20/15亿美元，^场份额达82%/10%/8%；出¯量分别~

345/176/30Ā，^场份额63%/32%/5%。•ÐEUV、ArFi、ArFO个高端机型的出¯来看，ASMLÏ维持领Y地O，出¯量分别s100%/95%/87%。2022€Z刻机O大巨头营收市场份额2022€Z刻机O大巨头出货ß场份额10.0%8.0%ASMLASMLNikonCanon32.0%5.0%NikonCanon63.0%82.0%数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þ08.ÿ内Z刻机企业实Ā从0到1的突破•P微电子是大ØZ{机ß展最快的厂商。P微电子装备(集团)股份p限公司要ô力于半ü体装备、泛半ü体装备、高端智能装备的开发、设«、制

、•及€术服á。公司设备广泛à用于集r电路前道、Yß封装、FPD面板、MEMS、LED、Power

Devices等制

领域。•2022€前十大_属晶圆ïý公司中，中ÿ大ØpO家。分别~中芯ÿ×、华虹集团、晶合集r，排]第四、第五和第九。ÿ内晶圆厂Ø续恢复扩ï，p望带动半ü体设备的需求。2022€y球晶圆代工厂市占率大陆Z刻机零部þ厂商进度Ā积电63.14%Z刻机组þ及配套设施

公司]Ā公司代码目前进展ÿ望Z学物镜系统/研发Z{机曝ZZ学系统联电格芯7.77%6.66%6.01%赛微电子300456.SZ

给ASMLð供Ÿ镜系统MEMS部þ和晶圆制

服á科益虹源/研发准分子激Z器Z源研发KBBF晶体(用于激Z设备的P游s键零部þ),KBBF晶体是目前ÿ直接倍频ï生EUV激Z的非线性Z学晶体中芯ÿ×华虹集团力积电福晶科€002222.SZ茂莱Z学腾景科€688502.SH

Z{机Z学Ÿ视镜ð供商，目前生ï的半ü体Z学Ÿ镜被à用在Z{机Z学系统中688195.SH

公司

多波段合分束器已完rï品开发，ß入半ü体设备厂供à链688167.SH

~P微电子等企业ð供了半ü体激Z退火系统ñ及€心元器þ3.58%2.12%1.52%1.40%1.29%1.14%炬Z科€Z学元þ子公司Anteryon~全球领Y的Z学设«和晶圆ÿZ学镜头制

商，是ASMLZ学Ā和晶國üO`感器的供à商晶方科€苏大维格603005.SH世界Yß拖塔300331.SZ

向P微电子ð供了Z{机用的定OZ栅ï品€没式系统双工作台启尔机电华卓精科/€没系统供à商晶合集r东部高科w他A20224.SH

双ýþĀ供à商空气净化设_美埃科€688376.SH

~P微ð供了Z{设备所需的洁净过滤ï品富创精密ð莱à材688409.SH

半ü体零部þ制

的ý艺€术达到流ÿ×客户标准，是ASML的战略供à商300260.SZ

真空ï品ñ及气体ï品均ÿñà用到Z{机的设备中新莱应材5.44%数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þ09.晶圆厂ÿ极扩产带动Z刻机需求•2020-2030€，预«全球晶圆ï能每€将增长78万w/o，CAGR~6.5%。w中Yß、r熟制程每€oï能增长分别~22/38万w，CAGR分别~12.0%/6.0%，`储芯w增Ÿ放缓，DRAM和NAND增Ÿ分别~4.7%/4.9%。若ß一n考虑€术h和竞争，将再增à15万w/o的ï能。Z刻机在晶圆制

设_ÿ值占比超

20%y球晶圆€产能及增Ÿÿ百万w，等效12英ûĀ250-10%inefficiency

or

anadditional18million

wafer

capacity

by

2030€术h&竞争200{蚀22.0%30.0%薄膜沉积Z{15010050晶圆制w他23.0%25.0%020102015202020252030数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þ10.Z刻机在半导体设_的占比呈向P趋势••2022€WFEÿ全球晶圆厂设备支出Ā980亿美元，创历óð高，2023€将Q降22%ó760亿美元。预«2024€迎来复苏，\比增长21%ó920亿美元。Z{机^场势PWFE整体势基q保持一ô，但Ÿ着芯wý艺升ÿ，üàZ{难度ð升，采用更Yß的机Ā，因m，Z{机在半ü体设备的s比呈向P势，2024€Z{支出sWFE的比例将超过25%，ñm测算Z{机^场规模þ230亿美元。y球晶圆厂设_支出ÿ前道ĀZ刻市场增Ÿ快于WFE整体增ŸWFEÿ亿美元ĀYOY30%25%20%15%10%5%120050%40%30%20%10%0%10008006004002000-10%-20%-30%0%1997200120052009201320172021202520192020202120222023E2024E数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þ11.高端需求驱动Z刻机发展•ñZ学`感器Pr熟逻辑芯w~ï表的高端^场，驱动Z{机€术的迭ï。w中r熟芯w中，要包括ß率芯w、`感器、r熟逻辑/模拟芯w：ArFiZ{机要à用在Z学`感ÿArFiZ{花费s比þ

40%ĀPr熟逻辑芯wÿArFi

Z{花费s比þ

60%Ā。••w余Z{机要用于ß率芯wÿKrF

45%、i-line55%Ā、非Z学`感ÿKrF

30%、i-line70%Ā、模拟芯wÿArF、KrF、i-line

Z{花费s比相近Ā的生ï。据ASML的财ç«算，EUVPArFiZ{机的ASPàà高于KrF和i-lineZ{机，}管高端机型出¯量少于中P端Z{机，但总收入较高，^场规模较大。在ASML的设备收入中，

EUV+ArFis比超8r。Z刻机TOP3公司历€合计销售数ßÿ台Ā不\类型r熟芯w的Z刻花费比例ÿ按Z刻机类型ĀEUVArFiArFKrFi-linei-lineKrFArFArFi50045040035030025020015010050100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%020192020202120222023H1ß率r熟模拟r熟逻辑非Z学`感Z学`感数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þ12.芯w性能升ÿè动Z刻强度P升••Z{强度是指Z{资q支出sð建晶圆厂总资q支出的比例，呈ĀP升态势。Yß逻辑制程ü分辨率要求最高，因而Z{难度最大、Z{强度也最高。10nm逻辑芯w已达25%，5nm及ñQ制程需要利用EUV+多重曝Z实Ā，Z{强度超过35%。YßDRAM芯wZ{强度在25%þô。NAND多采用3D堆叠架构，Z{强度相ü较P，但`储巨头也在n引入EUV生ï更高层3DNAND。不\工艺和制程中Z刻强度的Ø化LogicPerformanceMemoryStorageMemory3DNANDStorage

Class>40%35%29%>40%>27%