2023光刻机产业发展简析报告

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)主要用途第一ï接触式800--2506û晶圆g-line436接近式800-250第Ðï接触式800-2506û、8û晶圆i-line365接近式800--250第OïKrF248扫ï投影式180-1308û晶圆第四ïnß扫ï投影130-6512û晶圜ArF193没式nß扫ï投影45-22第五ïEUV13.5极紫外22-~712û晶圓数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þZ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。着EUVZ{机的出Ā，芯w制程最小达到3nm。目前ASMLl在研发High-NAEUVZ{机，制程ÿ达2nm、1.8nm，预«2025量ï。英_达在23GTC大会P也表示w通过突破性的Z{«算ßcuLitho，将«算Z{à40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刻技术的关系制程晶圆尺ûÑ属材料Z刻机类型0.5um200mmAlg-line:436nm0.35um200mmAli-line:365nm0.25um200mmAlKrF:248nm(stepper)0.18um200mmAlKrF:248nm(stepper&scanner)0.13um200/300mmAl/CuArF:193nm90nm300mmAl/CuArF:193nm65/55nm300mmCuArF:193nm45/40nm300mmCuArFi:193nm(134nm)28nm300mmCuArFi:193nm(134nm)22/20nm300mmCuArFi:193nm(134nm)16/14nm300mmCuArFi:193nm(134nm)10nm300mmCuArFi:193nm(134nm)7nm300mmCuEUV:13.5nm/ArFi:193nm(134nm)5nm300mmCuEUV:13.5nm3nm300mmCuEUV:13.5nmASMLü客户节点演进的预测EUVProductionHighNAProductionInsertionWindowInsertionWindow201720182019202020212022202320242025LogicNodenameLogic10nm7nm5nm3nm2nmPerfoemanceMemoryNodenameDRAM1X1Y1Z1A1BMin.1/2pitch/xnumberoflayersStorageClass2X/x22X/x41Y/x41Y/x8nextMemoryStorageMemoryPlanar14-15Xnumberoflayers3D-x64x961ZX152/x192x256>300NAND数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þsÿ以举ÿ之力发展Z刻机产业sÿZ{机的研制起n并O晚，早在70ï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^。2002ArFZ{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整机P微电子P电气(P^ÿ资委)、02_ù90nmZ{机机研制;ù目均通过了验收，90nmArFZ{机SSA600系列实Ā出¯P张江浩r创投(张江高科)02_ù没Z{机s键术预研ù目;.Z源系统科益虹源中科院微电子所、î庄ÿ投、哈勃投02准分子激Z术r果ï业化载体;193nmArF高能准分子激Z器完r出¯，40W4kHzKrF准分子激Z资器批量生ï。Z学系统.ÿ望Z学î庄ÿ投、长Z集团(长Z所)02Ð期面向28nm节点的ArF没式Z{曝ZZ学系统研发;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ÿ科精密ÿ望Z学02-期高NA没Z学系统s键术研究;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(90nmArFZ源)；02Ð期没式Z{机Z学系统ï品研制P批量生ï能力建设;.28nmArFi曝Z系统在研。双ýþĀ系统华卓精科清华大学朱煜等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à用于~式Z{机的DWS双ýþĀ已üSMEE出¯;没式Z{机用双ýþĀDWSi在研。没系统启尔机电P浦东ðtï业投资、中信证券投浙江大学启尔团队，ÿ家863«划等ð供高端半ü体装备超洁净流ç系统及ws键零部þ。资、深创投数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þy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Q行的影响Q，全球半ü体额自20228o起持续Q行，但是2022Z{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ÿ2022pASML在手¬单高达404亿欧元，¬单营收比达1.9倍Ā、战略意义高，预«2023Z{机^场需求维持高增。预«2028全球Z{机^场规模将达到277亿美元，2022-2028CAGR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300金额ÿ亿美元ĀYOY30%600金额ÿ亿美元ĀYOY30%25%25025%50020%20020%40015%10%15015%3005%10010%2000%-5%505%100-10%00%0-15%2020202120222028E201420152016201720182019202020212022数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þ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。2022ASMLü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2827262524272324232221202020212022

2022 ASML中ÿZ刻机收uþ占15%100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%19%18%16%0%202020212022数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þZ刻机产业链]gZ{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_及材料中游系统集r和生产自动ü准系统:激Z器(Lumentum)、90*棱镜、ü准快门、调焦调测量系统(硬þ组r):Z衰减ï、能量监视Ð极管、50%分Z镜、镜和棱镜、Z学compactPCI系统，CPU板、Ā像采集t调制器(Euresys).线阵CCD(ATMEL)刻机曝Z系统(|康、德ÿ蔡司、ÿ科精ý作Āé膜Ā系统(华卓精科):ü核密):照明Z学系统、投影Z学系统准`感器、调`感器、投影物镜心系整机ç制系统(P微电子、硕芯半ü体、影半ü体):Z刻机统总ç制层:总ç«算机ÿ境ç制系统:及分系统ç制层:分系统的CPU直接ç制式:(1)压缩式制冷:压缩机、冷凝组DSPç制层:ç制板t器，膨胀阀和蒸发器(2)半ü体制冷(3)制热þ1/0接口层:1/0电路板介°类ç制式:恒温循ÿ水机、ç制机箱、`感器执行器层:`感器、执行器空气温度处理单O，硅w`输系统(中天自动化):整机ðþ系统(ASM、|康、佳能、P微电子):整机框架及减震系统:压`输部分:`输手电式动减震系统(TMC)、Q游应用用户界面层，系统à用层、系统ç制层、分系统预ü准部分:旋转Ā、升降Ā、ü心接口层、固þç制层、基q支撑层、测试校l层精密振动测试仪器和分析Ā，CDD探测器ðþ(P美星半ü体)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r旋转ð烘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)á膜涂胶

Z{机设«及系统集r企业:ASM，|康，佳能，P微电子，影半ü体，芯硕半ü体，欧泰克，Suss，ABM，Inc。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。晶圆厂: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。ü准和曝Z^显影坚膜显影曝Z烘焙烘焙检查数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þy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。2022Z{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/NikonZ{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%ASML8.0%ASML32.0%NikonNikonCanonCanon63.0%5.0%82.0%数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þÿ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、PowerDevices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积电联电格芯中芯ÿ×华虹集团力积电世界Yß拖塔晶合集r东部高科w他

7.77%6.66%6.01%3.58%2.12%1.52%1.40%1.29%1.14%5.44%

63.14%Z刻机组þ及配套设施公司]Ā公司代码目前进展物镜系统ÿ望Z学/研发Z{机曝ZZ学系统赛微电子300456.SZ给ASMLð供镜系统MEMS部þ和晶圆制服áZ源科益虹源/研发准分子激Z器福晶科002222.SZ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学晶体茂莱Z学688502.SHZ{机Z学视镜ð供商，目前生ï的半ü体Z学镜被à用在Z{机Z学系统中腾景科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Z学元þ炬Z科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þ晶方科603005.SH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商苏大维格300331.SZ向P微电子ð供了Z{机用的定OZ栅ï品没式系统启尔机电/没系统供à商双工作台华卓精科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品新莱应材富创精密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ð莱à材300260.SZ真空ï品ñ及气体ï品均ÿñà用到Z{机的设备中数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þ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增放缓，DRAM和NAND增分别~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%{蚀22.0%30.0%薄膜沉积晶圆Z{制w他23.0%25.0%

y球晶圆产能及增ÿ百万w，等效12英ûĀ250-10%inefficiencyoranadditional18millionwafercapacityby2030200 术h&竞争1501005002010 2015 2020 2025 2030数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þZ刻机在半导体设_的占比呈向P趋势2022WFEÿ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，2024Z{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ĀWFEÿ亿美元ĀYOY120050%40%100030%80020%60010%0%400-10%200-20%0-30%20192020202120222023E2024E

Z刻市场增快于WFE整体增30%25%20%15%10%5%0%1997 2001 2005 2009 2013 2017 2021 2025数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þ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þ40%ĀPr熟逻辑芯wÿArFiZ{花费s比þ60%Ā。w余Z{机要用于ß率芯wÿKrF45%、i-line55%Ā、非Z学`感ÿKrF30%、i-line70%Ā、模拟芯wÿArF、KrF、i-lineZ{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Ā500EUVArFiArFKrFi-line100%i-lineKrFArFArFi45090%40080%35070%30060%25050%20040%15030%10020%5010%00%ß率r熟模拟r熟逻辑非Z学`感Z学`感20192020202120222023H1数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；Ā源网þ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%。YßD