國產(chǎn)芯片設(shè)備“難中難”，我國何時(shí)才能摘取光刻機(jī)明珠？

通過激光或電子束直接寫在光掩模板上，然后用激光輻照光掩模板，晶圓上的光敏物質(zhì)因感光而發(fā)生材料性質(zhì)的改變，通過顯影，便完成了芯片從設(shè)計(jì)版圖到硅片的轉(zhuǎn)移。光刻的工藝水平直接決定芯片的制程和性能水平。

隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的向前發(fā)展 ，不斷追求著尺寸更小、速度更快 、性能更強(qiáng)的芯片。正是半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)于芯片的不斷追求推動(dòng)了光刻機(jī)產(chǎn)品的不斷升級(jí)與創(chuàng)新。

根據(jù)所用光源改進(jìn)和工藝創(chuàng)新，光刻機(jī)經(jīng)歷了 5 代產(chǎn)品發(fā)展，每次光源的改進(jìn)都顯著提升了光刻機(jī)所能實(shí)現(xiàn)的最小工藝節(jié)點(diǎn)。在技術(shù)節(jié)點(diǎn)的更新上，光刻機(jī)經(jīng)歷了兩次重大變革，在歷次變革中，ASML 都能搶占先機(jī)，最終奠定龍頭地位。

目前業(yè)內(nèi)最先進(jìn)的是采用波長 13.5nm 極紫外光的第五代 EUV 光刻機(jī)，可實(shí)現(xiàn) 7nm 工藝制程，技術(shù)要求極高，單臺(tái)價(jià)值為 1.2 億歐元。

現(xiàn)在芯片追求更快的處理速度，需要縮短晶體管內(nèi)部導(dǎo)電溝道的長度，而光刻設(shè)備的分辨率決定了 IC 的最小線寬，受益于下游需求旺盛，光刻設(shè)備有望量價(jià)齊升帶動(dòng)市場空間不斷增長。

量：晶圓尺寸變大和制程縮小將使產(chǎn)線所需的設(shè)備數(shù)量加大，12 寸晶圓產(chǎn)線中所需的光刻機(jī)數(shù)量相較于 8 寸晶圓產(chǎn)線將進(jìn)一步上升。同時(shí)預(yù)計(jì) 2020 年隨著半導(dǎo)體產(chǎn)線得到持續(xù)擴(kuò)產(chǎn)，光刻機(jī)需求也將進(jìn)一步加大。價(jià)：隨著芯片制程的不斷升級(jí)， IC 前道光刻機(jī)制造日益復(fù)雜，其價(jià)格不斷攀升。

目前光刻機(jī)行業(yè)已經(jīng)成為一個(gè)高度壟斷的行業(yè)，行業(yè)壁壘較高，全球前道制造光刻機(jī)市場基本被 ASML、尼康、佳能壟斷，CR3 高達(dá) 99%。ASML 一家獨(dú)占鰲頭，成為唯一的一線供應(yīng)商，Nikon 高開低走，但憑借多年技術(shù)積累，勉強(qiáng)保住二線供應(yīng)商地位；而 Canon 只能屈居三線；上海微電子裝備（SMEE）作為后起之秀，暫時(shí)只能提供低端光刻設(shè)備。

隨著第三次全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)向中國轉(zhuǎn)移，國內(nèi)晶圓廠投資加速，光刻機(jī)作為新建晶圓廠的核心資本支出，市場空間進(jìn)一步打開。28nm 作為當(dāng)前關(guān)鍵技術(shù)節(jié)點(diǎn)，工藝制程從 90nm 突破至 28nm，對(duì)于國產(chǎn)替代具有重大戰(zhàn)略意義。

實(shí)現(xiàn)光刻機(jī)的國產(chǎn)替代并不是某一企業(yè)能夠單獨(dú)完成的，需要光刻產(chǎn)業(yè)鏈的頂尖企業(yè)相互配合。光刻產(chǎn)業(yè)鏈可拆分為兩個(gè)部分，一是光刻機(jī)核心組件，包括光源、鏡頭、雙工作臺(tái)、浸沒系統(tǒng)等關(guān)鍵子系統(tǒng)，二是光刻配套設(shè)施，包括光刻膠、光掩模版、涂膠顯影設(shè)備等。

上海微電子將在 2021 年交付的 28nm 光刻機(jī)正是源于以下核心企業(yè)以舉國之力在各自細(xì)分領(lǐng)域的技術(shù)突破：上海微電子負(fù)責(zé)光刻機(jī)設(shè)計(jì)和總體集成，北京科益虹源提供光源系統(tǒng)，北京國望光學(xué)提供物鏡系統(tǒng)，國科精密提供曝光光學(xué)系統(tǒng)，華卓精科提供雙工作臺(tái)，浙江啟爾機(jī)電提供浸沒系統(tǒng)。

以下是《光刻機(jī)行業(yè)深度報(bào)告》部分內(nèi)容：