報告來源：西南證券

1、 提要：光刻工藝是晶圓制造最核心環節，光刻產業鏈協同發展成為光刻機突破關鍵因子

1.1 光刻定義晶體管尺寸，光刻工藝合計占晶片成本近 30%

2019 年全球半導體市場規模達 4090 億美元，成為數位產業的基石。第二次工業革命就 是數位產業的革命，據麥肯錫預測，2020 年全球數位產業將占全球企業總產值的 41%，而 半導體則成為數位產業的基石。根據 WSTS 統計，2019 年全球半導體市場份額達 4090 億 美元，其中集成電路占比達 81%，集成電路中的邏輯 IC 和存儲器是推進摩爾定律發展的主 要力量，兩者合計占半導體整體市場規模的 52%，市場規模達 2127 億美元。

半導體產業鏈分為設計、制造、封測三大環節，設備成為半導體產業支柱。晶片設計主 要根據晶片的設計目的進行邏輯設計和規則制定，並根據設計圖制作掩模以供後續光刻步驟 使用。晶片制造實現晶片電路圖從掩模上轉移至矽片上，並實現預定的晶片功能，包括光刻、 刻蝕、離子註入、薄膜沉積、化學機械研磨等步驟。晶片封測完成對晶片的封裝和性能、功 能測試，是產品交付前的最後工序。半導體設備貫穿設計、制造、封測三大流程，成為半導 體產業的支柱。據 Semi 統計，2019 年全球半導體設備市場達 597.4 億美元，設備投資占晶 圓廠整體資本支出的 70%-80%，其頂用於晶片制造的設備占半導體設備總支出的 81%。

14nm 及以下先進制程應用廣泛且不斷進步，光刻、刻蝕、沉積設備成為投資重點。晶 體管線寬在 28nm 以內的稱為先進制程，目前臺積電、三星兩家晶圓廠最先進工藝可將制程 推進到 5nm 級別，其中臺積電為全球最大晶圓代工廠，全球代工市占率達 50.5%，2019 年 臺積電 28nm 以內制程收入占比達 67%，其中 16nm（與三星、中芯國際 14nm 處於同一競 爭序列）及以內制程收入貢獻達 50%。受益於高壓驅動、圖像傳感器、射頻等應用的需求增 加，根據 IHS Markit 統計，28 奈米制程的集成電路晶圓代工市場將保持穩定增長，預計 2024 年全球 市場規模將達到 98 億美元。14 奈米及以下更先進制程的集成電路晶圓代工市場將 保持快速增長，預計 2024 年全球市場規模將達 386 億美元，2018 年至 2024 年的復合增長 率將達 19%。

光刻、刻蝕、薄膜沉積設備三大設備成為推進 28nm 及以下先進工藝發展的主要力量， 分別占半導體晶圓處理設備的 23%、24%、18%。

光刻定義了晶體管尺寸，是集成電路生產中的最核心工藝，占晶圓制造耗時的 40%-50%。光刻工藝是 IC 制造中最關鍵、最龐雜和占用時間比最大的步驟，光刻的原理是在矽片表面 覆蓋一層具有高度光敏感性光刻膠，再用光線（一般是紫外光、深紫外光、極紫外光）透過 掩模照射在矽片表面，被光線照射到的光刻膠會發生化學反應。此後用特定顯影液洗去被照 射/未被照射的光刻膠，就實現了電路圖從掩模到矽片的轉移。一般的光刻工藝要經歷氣相成 底膜、旋轉塗膠、軟烘、對準與曝光、曝光後烘培、顯影、堅膜烘培、顯影檢查等工序，光 刻工藝占晶圓制造耗時的 40%-50%，光刻機約占晶圓制造設備投資額的 23%，考慮到光刻 工藝步驟中的光刻膠、光刻氣體、光罩（光掩膜版）、塗膠顯影設備等諸多配套設施和材料 投資，整個光刻工藝占晶片成本的 30%左右。

1.2 區別於其他晶圓制造設備，光刻機獨有自身產業鏈概念

區別於晶圓制造其他工藝，光刻機組件及配套設施龐雜，形成自身產業鏈概念。光 刻機的制造研發並不是某一個企業能夠單獨完成的，光刻作為晶圓制造過程中最龐雜、最 重要的步驟，主要體現在光刻產業鏈高端龐雜，需要很多頂尖的企業相互配合才可以完成。光刻產業鏈主要體現在兩點上，一是作為光刻核心設備的光刻機組件龐雜，包括光源、 鏡頭、激光器、工作臺等組件技術往往隻被全球少數幾家公司掌握，二是作為與光刻機 配套的光刻膠、光刻氣體、光罩（光掩膜版）等半導體材料和塗膠顯影設備等同樣擁有 較高的科技含量。

隨著制程精度提升，光刻機龐雜程度提高，貫通光刻產業鏈成為 ASML 壟斷光刻市場 的關鍵。摩爾定律的進步伴隨著工藝與設備的雙重突破，光刻設備作為推進摩爾定律的核心 設備，截止目前光刻機已經歷經五代發展，隨著制程精度提升，自身龐雜程度也在不斷提高， 以 ASML 的 EUV 光刻機為例，7nm 的 EUV 光刻機內部共有 10 萬個零件，重達 180 噸，包 含矽片輸運分系統、矽片平臺分系統、掩膜版輸運分系統、系統測量與校正分系統、成像分 系統、光源分系統等 13 個系統，90%的關鍵設備來自外國而非荷蘭本國，ASML 作為整機 公司，實質上隻負責光刻機設計與集成各模塊，需要全而精的上遊產業鏈作堅實支撐。透視 ASML 的 5000 多個供應商，其中與產品相幹的供應商提供直接用於生產光刻系統的材料、 設備、零部件和工具，這個類別包括 790 家供應商，占 ASML 總開支的 66%。

日、美配套光刻膠、光刻氣體等材料和設備緊緊追隨 ASML 產品迭代。由於 ASML 統 治全球高端光刻市場，眾多配套設備材料和設備廠商紛紛追隨 ASML 產品的技術工藝。配套 光刻氣體方面，美國空氣化工產品（APD）、英國林德集團均有相應布局，日本合成橡膠(JSR)、 東京應化、信越化學和富士膠片等日本企業則統治了光刻膠市場，僅有美國杜邦公司有一定 競爭力，其中東京應化已實現極紫外光刻膠量產，日本合成橡膠紫外光刻膠即將量產。配套 設備方面，光刻工序中的塗膠顯影設備主要被日本東京電子、DNS、德國蘇斯微和臺灣億力 鑫 ELS 占據。

ASML 技術服務基地落戶無錫，進一步完善自身在中國市場的產業鏈覆蓋。據 WSTS 和日本半導體設備制造裝置協會統計，2019 年中國大陸半導體銷售額達 1432.4 億美元，占 全球半導體市場的 34.7%，位列全球第一；中國大陸半導體設備銷售規模達 134.5 億美元， 占全球的 22.5%，僅次於台灣，全球半導體產業轉移正在加速向大陸轉移，也使 ASML 加快了在中國的業務布局。2020 年 5 月 14 日，半導體制造設備廠商阿斯麥（ASML）與無 錫高新區舉行了「阿斯麥光刻設備技術服務（無錫）基地簽約儀式」，光刻設備技術服務（無 錫）基地涵蓋兩大業務板塊：面積約 2000 餘平米，擁有近 200 人規模專業團隊的技術中心， 從事光刻設備的維護、升級等技術服務；以及面積約 2000 餘平米的供應鏈服務中心，為客 戶提供高效的供應鏈服務，為設備安裝，升級及生產運營等所需的物料提供更高水準的物流 支持。無錫作為國內繼上海之後第二個集成電路產值破千億的城市，集聚了華虹、SK 海力 士、長電科技、中環領先、卓勝微等半導體企業。在進一步完善中國區市場的產業鏈供應後， ASML 已經形成全球最全也是最強大的光刻機供應鏈體系。

2、 復盤：ASML 如何通過光刻產業鏈壟斷全球光刻機市場

浸沒式技術與 EUV 光刻產業鏈構建成為 ASML 發展的兩大里程碑事件。上世紀 50 年 代末，仙童半導體發明掩膜版曝光刻蝕技術，拉開了現代光刻機發展的大幕，在 ASML 成立 之前，光刻機光源還是以高壓汞燈光源（g-line/i-line）為主，ArF、KrF 等準分子激光光源概 念剛剛被提出，光刻機工藝技術從接觸式、接近式發展到步進投影式。目前 ASML 在浸沒式 DUV 光刻機市占率達 97%，EUV 光刻機市占率 100%，按營收計算為全球第二大半導體設 備公司。復盤 ASML 過往 36 年發展歷程，面對美、日等競爭對手，ASML 主要通過兩個關 鍵節點成為全球霸主，分別為浸沒式系統的使用和 EUV 產業鏈的構建。根據這兩個節點， 可將 ASML 的發展分為三個過程:1）1984 年景立到 20 世紀末：憑借 PAS5500 系列在 i-line、幹法準分子光源光刻領域 占有一席之地；2）21 世紀初的 10 年：依靠浸沒式光刻技術彎道超車，一舉擊潰尼康，成為全球光刻 機頭號廠商；

1）1984 年景立到 20 世紀末：憑借 PAS5500 系列在 i-line、幹法準分子光源光刻領域 占有一席之地；

2）21 世紀初的 10 年：依靠浸沒式光刻技術彎道超車，一舉擊潰尼康，成為全球光刻 機頭號廠商；

3）2010 年以後，打通 EUV 產業鏈，推出 EUV 光刻機，成為高端光刻市場絕對壟斷玩 家。

2.1 ASML 成立之前：光刻機即將進入準分子激光時代，美國三雄 稱霸光刻市場

i-line 與步進投影為光刻主流技術。1960 年代，位於加州矽谷的仙童半導體發明了至今 仍在使用的掩膜版光刻技術。70 年代初，Kasper 儀器公司發明接觸式對齊機臺，但隨後接 近式光刻機臺逐漸淘汰接觸式機臺。1973 年，拿到美國軍方投資的 Perkin Elmer 公司推出 了投影式光刻系統，搭配正性光刻膠非常好用而且良率頗高，因此迅速占領了市場。1978 年，GCA 推出真正現代意義的自動化步進式光刻機(Stepper) GCA8500，分辨率比投影式高 5 倍達到 1 微米。1980 年尼康發售了自己首臺商用 Stepper NSR-1010G（1.0um），擁有更 先進的光學系統（光源還是 i-line）極大提高了產能。與 GCA 的 stepper 一起統治主流市場。1982 年，IBM 的 Kanti Jain 開創性的提出準分子激光光刻（光源為 KrF 和 ArF）。

美國三雄統治 1980 年之前的光刻機市場，日本佳能、尼康抓住產業轉移機會接棒。美 國作為半導體技術的誕生地，自然匯集了光刻機產業早期的壟斷霸主，1980 年代前的全球 光刻機市場主要被三家美國光刻機廠商 GCA、Ultratech 和 P&E 壟斷。1980 年代末全球半 導體市場遭遇危機，日本的尼康和佳能抓住同時期日本半導體產業大發展的機遇，取代三家 美國光刻機廠商成為國際光刻機市場的主導者。尤其是尼康，從 80 年代後期開始市場占有 率便超過 50%，一直到 ASML 崛起為止；佳能則憑借對準器的優勢也占領了一席之地。而 三家美國光刻機廠商 GCA、Ultratech 和 P&E 則均因為嚴重的財務問題而被收購或被迫轉型。

2.2 1984-2000：PAS5500 幫助公司立足全球光刻市場

ASML 成立於 1984 年，脫胎於飛利浦實驗室。ASML 成立於 1984 年，由菲利普和覆 蓋沉積、離子註入、封裝設備的 ASMI 合資創辦，主營業務來源於菲利普原本計劃關停的光 刻設備業務。在 ASML 成立的 1984 年，尼康和 GCA 分別占國際光刻機市場三成，Ultratech 占約一成，Eaton、P&E、佳能、日立等均不到 5%。1988 年，ASML 跟隨飛利浦在臺灣的 合資流片工廠臺積電開拓了亞洲業務，彼時，剛剛成立不久的臺積電為 ASML 送來急需的 17 臺光刻機訂單，使得 ASML 的國際化拓展初見成功。盡管如此，在異常激烈的市場競爭 下，初創期的 ASML 還不能完全自立，產品沒有明顯技術優勢，客戶數量屈指可數。在 1980 年代末的半導體市場危機中，由於投資巨大且短期內難以看到回報，ASML 的兩大股東 ASMI 和飛利浦均有退出投資的傾向，但最後 ASMI 將股權出售給飛利浦公司，後者則繼續支持 ASML 的光刻設備業務。

憑借 PAS5500 系列獲得突破，開拓新興市場，與日本廠商差距縮小。1991 年，ASML 推出 PAS5500 系列光刻機，這一設計超前的 8 英寸光刻機具有業界領先的生產效率和精度， 成為扭轉時局的重要產品。PAS5500 為 ASML 帶來臺積電、三星和現代等關鍵客戶，通過 對 PAS5500，大多數客戶建立起對 ASML 產品的深厚信任，並決定幾乎全部改用 ASML 的 光刻設備，到 1994 年，公司市占率已經提升至 18%。1995 年 ASML 分別在阿姆斯特丹及 紐約上市。ASML 利用 IPO 資金進一步擴大研發與生產規模，其中擴建了位於荷蘭埃因霍溫 的廠房，現已成為公司新總部。市場策略方面，尼康與佳能正攜上位之餘威，加速占領美國市場。而 ASML 則避其鋒芒，將重點放在新興市場，在歐洲、台灣、韓國等地區攻城略 地。由於 ASML 多方面主動出擊，公司獲得了極大的發展。1999 年公司營收首次突破 10 億歐元，達到 12 億歐元；而 2000 年時營收更是翻了兩倍以上，達到 27 億歐元。

2.3 2001-2010：雙工作臺技術提升效率，先發浸沒式系統打敗尼 康、佳能

Twinscan 雙工件臺系統將生產效率提升 35%，精度提升 10%。在 2000 年前的光刻設 備只有一個工作臺，晶圓片的對準與蝕刻流程都在上面完成。ASML 公司在 2001 年推出的 Twinscan 雙工件臺系統，在對一塊晶圓曝光的同時測量對準另外一塊晶圓，從而大大提升 了系統的生產效率和精確率，並在第一時間得到結果反饋，生產效率提高大約 35%，精度提 高 10%以上。雙工件臺對轉移速度和精度有非常高的要求，ASML 獨家開發出磁懸浮工件臺系統，使得系統能克服摩擦系數和阻尼系數，其加工速度和精度明顯超越機械式和氣浮式工 件臺。雙工件臺技術幾乎應用於 ASML 所有系列的光刻機，成為 ASML 壟斷的隱形技術優 勢。

浸沒式系統打破光源波長瓶頸。光刻設備中最初採用的幹式微影技術沿用到上世紀 90 年代（鏡頭、光源等一直在改進），然後遇到瓶頸：始終無法將光刻光源的 193nm 波長縮短 到 157nm。為縮短光波長度，全球半導體產業精英及專家，提出了多種方案，其中包括 157nm F2 激光、電子束投射(EPL)、離子投射(IPL)、EUV(13.5nm)和 X 光。但這些方案要麼需要增 大投資成本，要麼以當時的技術難以實現（比如極紫外（EUV）光刻）。各大廠家都只能對 幹法系統進行微小升級，且均無法在市場中占據完全主導地位。2002 年，時任臺積電研發 副總、世界微影技術權威林本堅博士提出了一個簡單解決辦法：放棄突破 157nm，退回到 技術成熟的 193nm，把透鏡和矽片之間的介質從空氣換成水，由於水對 193nm 光的折射率 高達 1.44，那麼波長可縮短為 193/1.44=134nm，大大超過攻而不克的 157nm。

ASML 率先突破浸沒式系統，自此引領全球光刻市場。由於尼康已經在 157nm F2激光 和電子束投射(EPL)上付出了巨大的沉沒成本，因此沒有採納這一捷徑。而 ASML 抓住機會， 決定與臺積電合作，在 2003 年開發出了首臺樣機 TWINSCAN AT:1150i，成功將 90nm 制 程提升到 65nm。同期尼康宣布採用幹式微影技術的 157nm 產品和電子束投射（EPL）產品 樣機研制成功。但阿斯麥的產品相對於尼康的全新研發，屬於改進型成熟產品，半導體晶片 廠應用成本低，設備廠商只需對現有設備做較小的改造，就能將蝕刻精度提升 1-2 代，而且 縮短光波比尼康的效果還好（多縮短 25nm）。因此，幾乎沒有廠商願意選擇尼康的產品，尼 康潰敗由此開始。在後期，尼康也選擇調轉方向研發浸沒式光刻系統，並推出 NSR-S622D、 NSR-S631E、NSR-S635E 等產品，但半導體產業更新換代迅速，而新產品總是需要至少 1-3 年時間由前後道多家廠商通力磨合。ASML 在浸沒式系統上的領先比尼康多了時間去改 善問題和提高良率。導致尼康產品可靠性始終落後於 ASML，也是從此刻，代表日本高端光 刻機的尼康逐漸敗給了日後的高端光刻龍頭 ASML。

利用浸沒式系統持穩固競爭優勢。2006 年，ASML 首臺量產的浸入式光刻機 TWINSCAN XT:1700i 發布，該光刻機比之前最先進的幹法光刻機分辨率提高了 30%，可以用於 45nm 量 產。2007 年，阿斯麥配合臺積電的技術方向，發布首個採用 193nm 光源的浸沒式光刻系統 TWINSCAN XT:1900i，由此一舉壟斷市場。得益於浸沒式光刻，ASML 光刻機銷量占全球 銷量比例從 2001 年的 25.0%上升 2010 年的 68.9%。ASML 和臺積電的合作也更為緊密。反過來，選擇 ASML 產品的臺積電、三星、英特爾也在之後不斷突破制程束縛，成為世界半 導體制造豪強。隨著工藝進步，浸沒式光刻的諸多缺點也被 ASML 一一解決，缺陷率和產能 都有較好改善，目前仍未主流的光刻機型之一。

積極改進浸沒式系統，推進制程極限至 7/5nm。到了 2010 年後，制程工藝尺寸進化到 22nm，已經超越浸沒式 DUV 的蝕刻精度。在 EUV 技術取得應用突破之前，包括 ASML 在 內的相幹企業也在積極改進浸沒式光刻系統。從設備、工藝和器件方面多管齊下，開發出高 NA 鏡頭、多光罩、FinFET、兩次曝光、Pitch-split、波段靈敏光刻膠等技術。目前，對於 ASNL 最先進的浸沒式光刻機 Twinscan NXT: 2000i，在各種先進工藝與材料的配合下，制 程極限已達 7/5nm。這使得浸沒式光刻系統在 EUV 面世前得以繼續延續摩爾定律，並促進 ASML 進一步拉開與尼康、佳能的差距。中國首臺 Twinscan NXT: 2000i 已於 2018 年 12 月正式搬入 SK 海力士位於無錫的工廠。

2.4 2010-至今：打通 EUV 光刻產業鏈，成為全球 EUV 光刻機獨 家供應商

13.5nm 引領下一代光源，新技術面臨巨大挑戰。下一代 EUV 光刻系統採用波長為 13.5nm的極紫外光作為曝光光源，是之前193nm的1/14。該光源被稱為激光電漿光源， 是通過用高功率二氧化碳激光器激發錫（Sn）金屬液滴，通過高價 Sn 離子能級間的躍遷獲 得 13.5nm 波長的輻射。除上文所述問題外，該光源的穩定性和聚光元件的保護也是巨大的 挑戰，因為用於激發的激光器本身存在抖動，激光與電漿作用時產生的污染將會對光源 聚光元件造成影響和破壞。EUV 光源的技術基本隻掌握在美國 Cymer 公司手中。

EUV 光刻機——頂級科學與頂級制造的結合。EUV 波長只有 13.5nm，穿透物體時散射 吸收強度較大，這使得光刻機的光源功率要求極高，此外機器內部需是真空環境，避免空氣 對 EUV 的吸收，透鏡和反射鏡系統也極致精密，配套的抗蝕劑和防護膜的良品率也需要更 先進技術去提升，一臺 EUV 光刻機重達 180 噸，超過 10 萬個零件，需要 40 個貨櫃運輸， 安裝調試都要超過一年時間。總之，EUV 光刻機幾乎逼近物理學、材料學以及精密制造的極 限。所以 EUV 不僅是頂級科學的研究，也是頂級精密制造的學問。

2010 年首發 EUV 光刻機，目前成為全球唯一一家 EUV 光刻機供應商。2010 年，ASML 首次發售概念性的 EUV 光刻系統 NXW:3100，從而開啟光刻系統的新時代。2013 年，ASML 發售第二代 EUV 系統 NXE:3300B，但是精度與效率不具備 10nm 以下制程的生產效益；2015 年又推出第三代 EUV 系統 NXE:3350。2016 年，第一批面向制造的 EUV 系統 NXE:3400B 開始批量發售，NXE:3400B 的光學與機電系統的技術有所突破，極紫外光源的波長縮短至 13nm，每小時處理晶圓 125 片，或每天可 1500 片；延續 4 周的平均生產良率可達 80%， 兼具高生產率與高精度。2019 年推出的 NXE:3400C 更是將產能提高到每小時處理晶圓 175 片。目前，ASML 在售的 EUV 光刻機包括 NXE:3300B 和 NXE:3400C 兩種機型。

EUV 成功來源於 ASML 光刻機上遊產業鏈的貫通。在 EUV 光刻機超過 10 萬個零件之 中，來自矽谷光科集團的微激光系統、德國蔡司的鏡頭和 Cymer 的 EUV 光源是最重要的三 環。1997 年英特爾牽頭創辦了 EUV LLC 聯盟，隨後 ASML 作為惟一的光刻設備生產商加入 聯盟，共享研究成果；2000 年，ASML 收購了美國光刻機巨頭 SVGL(矽谷光刻集團)；2012 年 ASML 收購 EUV 光源提供商 Cymer，此前 Cymer 就和 ASML 合作已久；2016 年 ASML 公司取得光學鏡片龍頭德國蔡司 24.9%的股份，以加快推進更大數值孔徑（NA）的 EUV 光 學系統。這些收購使得 ASML 幾乎參與了整個 EUV 光刻上遊產業鏈。但收購美國企業的過 程使 ASML 必須同意在美國建立一所工廠和一個研發中心，以此滿足所有美國本土的產能 需求，另外，還需要保證 55%的零部件均從美國供應商處採購，並接受定期審查，這也為日 後 ASML 向中國出口光刻機受到美國管制埋下伏筆。

EUV 設備在下遊市場供不應求。由於上遊零部件供應不足（如蔡司的鏡頭），ASML 的 EUV 光刻機產量一直不高，而下遊市場對 7nm 制程的需求卻十分旺盛。2011 年英特爾、三 星和臺積電共同收購 ASML 23%的股權，幫助 ASML 提升研發預算，同時也享受 EUV 光刻 機的優先供應權。近年來，ASML 已經出貨的 EUV 光刻機主要優先供應給臺積電、三星、 英特爾等有合作無懈關係的下遊廠商。目前所有中國企業中，只有中芯國際向 ASML 訂購了 一臺 EUV 光刻機，原計劃於 2019 年交付，但由於 2018 年底 ASML 的元件供應商 Prodrive工廠的部分庫存、生產線被火災摧毀，再加上 2020 年疫情原因，直到現在 ASML 的 EUV 設備還未向中芯國際交付。目前預計這批設備最快在 2020 年底前完成裝機。

ASML 光刻機已經覆蓋 EUV 銷量、價格節節攀升。自 2010 年第一臺 EUV 光刻機面世 起，ASML 的 EUV 光刻機出貨量呈增長趨勢，尤其是 2017 年開始大幅增加產能，到 2019 年已經實現年出貨量 26 臺。而如上文所述，EUV 十分龐雜的結構與系統使得其單價也逐年 攀升，2019 年 ASMLEUV 光刻機小猴 26 臺，占光刻機銷售量的 11.4%，銷售金額達 30 億 歐元，占光刻機銷售金額的 33.6%。EUV 光刻機單價更是達到了驚人的 1.15 億歐元/臺，約 合 1.3 億美元，9.2 億人民幣，是浸沒式光刻機價格的兩倍。

3、 探尋：02 專項加碼關鍵技術突破，本土光刻產業鏈構建正當時

《瓦森納協定》管制國內光刻機及原件進口，02 專項打造本土化光刻產業鏈。上海微 電子是國內高端晶圓制造光刻機希望，其產品最先進制程已達 90nm，產品在 OLED、LED 和後道封裝市場有較高市占率。由於《瓦森納協定》的限制，上海微電子很難從國外進口用 於生產高端光刻機的部件，因此只能依靠國內相幹企業的研發進展。為強化國內半導體產業 鏈自主研發能力，國務院於「十二五」規劃期間推出「極大規模集成電路制造裝備及成套工 藝」重大專項，簡稱「02 專項」，旨在突破集成電路制造裝備、材料、工藝、封測等核心技 術，形成完整的產業鏈，具備國際競爭力。上海微電子的 90nm 制程光刻機正是通過承擔「02 專項」的「90nm 光刻機樣機研制」項目，於 2018 年 3 月面世。在「02 專項」的大力支持 下，已經有一些國內企業在光刻產業鏈的部分領域達到或接近國際先進水平，可能成為上海 微電子下一代浸沒式光刻機的潛在供應商。

3.1 光刻機組件：「02 專項」強化國產物鏡、光源、浸沒式系統等 高端光刻組件（略）

3.1.1 國科精密：承擔光刻機「心臟」建設，浸沒式曝光系統已通過「02 專 項」驗收

3.1.2 科益虹源：預計 2020 年協助整機單位完成 28nm 浸沒式

3.1.3 啟爾機電：全球第三家擁有光刻機浸沒式系統研發能力公司

3.1.4 華卓精科：雙工作臺技術打破 ASML 壟斷

3.1.5 福晶科技：全球非線性光學晶體龍頭，已具備向 ASML 供貨 能力

3.2 配套光刻膠：ArFi、EUV 光刻膠初見鋒芒，南大光電領銜國 內公司加速國產替代

國內企業在 LED、面板光刻膠領域已有一定競爭力。據新材料在線報告統計，國內企業 在 LED 光刻膠領域國產率已達 100%，在 LCD 光刻膠的領域，國外廠商仍然占有主導地位， 但隨著國內廠商的技術進步與中國面板行業本身的發展，這一狀況正在得到改觀。雅克科技、 晶瑞股份、容大感光、飛凱材料等公司已在 CF 彩色光刻膠、LCD 光刻膠領域實現突破。

高端光刻膠——與光刻機一起決定制程極限。高端光刻膠包括 KrF、ArF 光刻膠與 EUV 光刻膠，分別搭配 KrF、ArF、EUV 光刻機使用。高端光刻膠的性能與光刻機一起決定了制 程極限，因此光刻機的發展必須考慮光刻膠的協同推進。目前全球高端光刻膠市場基本被日 本合成橡膠、東京日化、杜邦、信越化工等國際廠商壟斷，日本合成橡膠（JSR）與比利時 微電子研究中心（IMEC）的合資企業以及東京應化已經有能力供應面向 10nm 以下半導體 制程的 EUV 極紫外光刻膠，主要面向 45nm 以下制程工藝的浸沒法 ArF 光刻膠在國際上已 經成主流。由於 EUV 光刻機還未進入國內晶圓廠，我國目前還沒有 EUV 光刻膠需求，而 KrF、ArF 光刻膠幾乎全部依賴進口，國內僅有南大光電、北京科華依托 02 專項的支持實現 突破。

3.2.1 南大光電：國內高端光刻膠稀缺標的，ArF 光刻膠研發領跑國內

3.2.2 晶瑞股份：覆蓋四大泛半導體領域，KrF 光刻膠完成中試 晶瑞股份：下遊覆蓋四大泛半導體行業。

3.2.3 雅克科技：並購切入面板光刻膠及輔材領域，大基金註資 5.5 億元

3.2.4 容大感光：建設千噸級 IC 用光刻膠產線

3.2.5 上海新陽：購置 ASML 光刻機，i-line、KrF、ArF 光刻膠多 管齊下

3.2.6 北京科華：EUV 光刻膠已通過 02 專項驗收

3.3 配套光刻氣：決定分辨率範圍，華特氣體、凱美特氣完善國內 光刻氣鏈條

光刻氣——決定分辨率範圍的混配氣體，國內進口受到制約。光刻氣是光刻機產生深紫 外激光的氣體，在腔體內受高壓激發後，由於電子躍遷，產生了一定波長的光，不同的光刻 氣和電壓可產生不同波長的光，經過聚合、濾波處理後便形成光刻機的光源，這直接決定了 光刻機的分辨率範圍。光刻氣也是諸如科益虹源一類準分子激光器公司的研發基礎。光刻氣 一般是混配氣體，對配比精度與純度的極高要求直接導致了光刻氣的技術難度升高。目前光 刻氣市場被林德集團、液化空氣集團、普萊克斯集團等國際供應商主導，國內進口受到制約， 急需發展國產替代品。在本土廠商中，華特氣體光刻氣已通過 ASML 認證，凱美特氣的激光 器保護氣體國內領先。

3.3.1 華特氣體：全球第四家獲得 ASML 光刻氣認證公司

3.3.2 凱美特氣：布局稀有氣體，完善國內光刻激光器保護氣體鏈條

3.4 配套光罩：光罩占半導體材料市場份額 13%，高世代光罩實現 突破

3.4.1 菲利華：G8 代大尺寸石英基板打破國外公司技術壟斷

3.4.2 清溢光電：國內光罩領域龍頭，客戶資源豐富

3.5 配套設備：塗膠顯影設備為光刻必要環節，檢測設備成為提升 良率關鍵

3.5.1 芯源微：國內塗膠顯影設備龍頭，打破 TEL 國內壟斷

3.5.2 精測電子：半導體前、後道檢測布局雙管齊下，半導體訂單 密集落地

3.5.3 睿勵科學：膜厚設備進入三星、長江存儲和上海華力

3.5.4 賽騰股份：收購 Optima 切入半導體前道檢測賽道

4、 希冀：本土光刻產業鏈協同發展，上海微電子下一代光 刻機突破在即

4.1 晶圓前道光刻機制程達 90nm，封裝、LED、面板光刻機市占 率較高

國內光刻機最前沿公司，制程達 90nm，產品覆蓋 IC、面板、LED/MEMS/Power。上 海微電子裝備(集團)股份有限公司(SMEE)成立於 2002 年，主要致力於半導體裝備開發、設 計、制造、銷售及技術服務。公司設備包括光刻機、後道檢測設備、激光退火設備、封裝設 備等，廣泛應用於集成電路前道、先進封裝、FPD 面板、MEMS、LED、Power Devices 等制造領域，主要產品為用於 IC、面板、LED/MEMS/Power 的光刻機，是目前國內在光刻 機領域最前沿的公司，其最先進的 600 系列光刻機制程為達到 90nm，代表國內同行業最高 水平。根據芯思想數據，上海微電子 2018 年光刻機出貨量大概在 50-60 臺之間。

公司光刻機在封裝、LED、面板領域市占率較高。

國內在光刻機領域最前沿的公司，其最先進的 600 系列光刻機制程為達到 90nm。IC 領域，公司自 2002 年創立至今積極投入 IC 前道光刻機產品研發，公司 600 系列步進掃描投 影光刻機採用四倍縮小倍率的投影物鏡、工藝自適應調焦調平技術，及高速高精的自減振六 自由度工件臺掩模臺技術，可滿足 IC 前道制造 90nm、110nm、280nm 光刻工藝需求，適 用於 8、12 寸線的大規模工業生產。公司最先進的 SSA600/20 光刻機分辨率可達 90nm， 與 ASML 早期產品的翻新版 PAS5500/1500C 在分辨率精度上屬於同一類別。雖與 ASML 有一定差距，但 90nm 制程仍有廣闊應用，例如手機上的藍牙晶片、射頻晶片、功放晶片、 電源管理晶片等，以及日常所用的路由器晶片、各種電器驅動晶片等需要用到這種光刻機。

封裝領域，公司的 500 系列步進投影光刻機不僅適用於晶圓級封裝的重新布線以及 Flip Chip 工藝中常用的金凸塊、焊料凸塊、銅柱等先進封裝光刻工藝，還可以通過選配背面對 準模塊，滿足 MEMS 和 2.5D/3D 封裝的 TSV 光刻工藝需求。公司從低端切入市場，已成為 長電科技、日月光半導體、通富微電等封測龍頭企業的重要供應商，並出口海外市場。

LED 領域，公司的 300 系列步進投影光刻機面向 6 英寸以下中小基底先進光刻應用領 域，具備高分辨率（0.8um）、高速在線 Mapping、高精度拼接及套刻、多尺寸基底自適應、 完美匹配 Aligner 和高產能等特征，滿足 HB-LED、MEMS 和 Power Devices 等領域單雙面 光刻工藝需求。SSB300 用於 2-6 英寸基底 LED 的 PSS 和電極光刻工藝；SSB320 用於 LED 生產中晶片制作光刻工藝，採用超大曝光視場，通過掩模優化設計減少曝光場，減少重復芯 片損失，顯著提高產能。

面板領域，公司 200 系列投影光刻機採用先進的投影光刻機平臺技術，專用於 AM-OLED 和 LCD 螢幕 TFT 電路制造，具備高精度（1.5μm）、支持小 Mask（6 英寸）降低用戶使 用成本和智能化校準及診斷特征，可應用於 2.5 代～6 代的 TFT 螢幕量產線。系列設備具 備高分辨率、高套刻精度等特性，支持 6 英寸掩模，顯著降低用戶使用成本。

4.2 國產光刻鏈的打通助力上海微電子下一代光刻機突破

197nmArF DUV 浸沒式系統不需要顛覆式技術，配合多重光刻、刻蝕沉積工藝可達到 7nm 制程。ArF 光源自 1982 年由 IBM 的 Kanti Jain 開創性提出，上世紀 90 年代成為了主 流，並沿用到現在，是一個非常長壽的光源技術。ASML 與尼康在 197nm 之後的技術之爭 已經說明，193nmArF 光源配合浸沒式系統與多重光刻、刻蝕、沉積工藝，可以將技術節點 不斷突破至 45nm、28nm 甚至 7nm，整個過程不需要開發新的顛覆式技術。而上微最先進 的光刻機 SSA600/20 已經使用波長為 197nm 的 ArF 深紫外激光，因此在光源水平上已經跨 入先進光刻機的進化序列中。

國產光刻產業鏈打通，上微未來有望逐步實現 45、28nm 先進制程。目前上海微電子裝 備正在承擔國家科技重大專項 02 專項在「十三五」期間的標誌性項目「28nm 節點浸沒式分 步重復投影光刻機研發成功並實現產業化」。隨著「02 專項」成果陸續驗收，之前制約國產 光刻機發展的關鍵——光刻產業鏈正在不斷完善，特別是科益虹源、國科精密、啟爾機電、 北京科華等公司承接的有關浸沒式系統的技術產品不斷通過驗收，在國外光刻技術管制背景 下，上海微電子在關鍵組件和配套設備的供應上已實現相當比例的國產替代，預計上海微電 子下一代浸沒式光刻機突破在即。鑒於光刻機的重要性，屆時國產光刻產業鏈和半導體產業 鏈均將迎來發展黃金時期。

5、 推薦標的（略，詳見報告原文）

5.1 精測電子：布局半導體前、後道檢測設備，邁向泛 半導體檢測龍頭

5.2 福晶科技：非線性光學晶體全球龍頭，部分產品供貨 ASML

……

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