機構研選 | 光刻機崛起呼喚中國蔡司！超精密光學部件國產化值得期待

光刻機是半導體制造業皇冠上的明珠，技術壁壘極高。同時也是最昂貴、最關鍵、國產化率最低的環節，全球光刻機市場被荷蘭ASML、日本佳能、尼康三大巨頭壟斷。但國產的物鏡系統已實現了工藝上的突破，超精密光學部件國產化雖然任重道遠但是仍然值得期待。

光刻機作為“卡脖子”關鍵環節，也是市場關注的焦點。光刻機是半導體制造業皇冠上的明珠，技術壁壘極高。光刻（Lithography）技術是指在特殊波長光線或電子束作用下，借助光刻膠，將設計在掩膜版上的集成電路圖形轉移到基片（硅片）上的圖形精密表面加工技術。光刻機是半導體設備中最昂貴、最關鍵、國產化率最低的環節，全球光刻機市場被荷蘭ASML、日本佳能、尼康三大巨頭壟斷。光學系統是光刻機的核心，光刻機制程越小，對光學系統的精度要求越高，目前僅有少數公司（德國蔡司、日本佳能、尼康）具備光刻機超精密光學系統供應能力。

光刻機是光刻工藝的核心設備，是精密光學、精密運動學、高精度微環境控制、算法、微電子等先進技術的集大成者。光刻機的四大核心模組分別為光源模組、照明光學模組、光罩模組和晶圓模組。其中噪光系統、物鏡、工件臺等成本占比較高。伴隨荷蘭、日本、美國加大半導體設備出口限制，光刻機、光刻機光學零部件國產替代意義重大。估算中國光刻機光學部件市場達5億美元，盡管目前蔡司在收入規模、研發投入、技術水平遙遙領先，但是中國光刻機設備崛起一定需要中國的“蔡司”。

光刻機：千億市場ASML、佳能、尼康三分天下，國內廠商任重道遠

高端光刻機市場ASML一家獨大、國產光刻機曙光初顯。根據SEMI數據測算，2022年全球集成電路用光刻機市場規模約180億美元，中國大陸光刻機市場約30億美元。從ASML、Canon、Nikon三家頭部光刻機廠商出貨機臺數來看，ASML一家壟斷高端EUV市場，在浸沒式DUV設備（ArFi)、ArF光源DUV設備分別占95%、87%。2022年全球前三大光刻機廠商出貨量達到551臺，同增15%；市場規模達196億美元，同增26%。從銷售金額來看，ASML、佳能、尼康市占率為82%、10%、8%。四種主流i-line、KrF、ArF、EUV光刻機中，EUV光刻機技術最先進、可用于10nm以下的先進制程，ASML在EUV光刻機市場為絕對壟斷。

預計2022年中國光刻機市場規模達27億美元，伴隨荷蘭、日本、美國加大半導體設備出口限制，光刻機國產化意義重大。國產光刻機的主要企業為上海微電子，其自主研發的600系列光刻機突破了外國光刻機卡脖子，可批量生產90nm工藝的芯片。早于“十二五期間”國家啟動02專項，重點進行45-22nm關鍵制造裝備攻關等項目。

光刻機光學：全球市場達35億美元，蔡司收入規模、研發投入、技術水平遙遙領先

光刻機光學系統的作用是通過光學透鏡將芯片圖案縮小并映射到硅片上，是整個光刻機的核心，光刻機光學部件的精度和性能決定了芯片的制造精度、性能、成本、效率。

蔡司為ASML的光學部件獨家供應商，蔡司的光刻機光學部件約占ASML產品成本的26%。2022年蔡司半導體收入為28億歐元，估算全球光刻機光學部件市場規模為35億美元，中國光刻機光學部件市場規模為5億美元。蔡司自1846年創立，2022年蔡司收入、凈利達88、12億歐元，2015-2022年CAFR達10%、28%，毛利率超55%。2022年四大部門半導體、工業、醫療、消費光學收入占比為31%、24%、26%、18%。2022年蔡司研發費用達11.5億歐元、研發費率達13%；2020年蔡司半導體制造業務研發投入達3.3億歐元，研發費率達18%。

半導體物鏡系統難度極高，設計、材料、工藝、組裝缺一不可，EUV離軸反射系統中的反射鏡需要原子級平整度要求。國產的物鏡系統已實現了工藝上的突破，如某公司生產的超精密物鏡系統用光學器件已實現搭載在i-line光刻機上，但其工藝相比蔡司供給ASML的EUV光學物鏡系統在面型精度、表面光潔度指標等方便仍有較大差距（面型精度方面，蔡司PV<0.25nm，茂萊PV<30nm），超精密光學部件國產化任重道遠。

（來源：國金證券、中航證券）

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