2024 2 28 S1060520070001 S1060519090004 S1060523070002 S1060122100007 投资要点1 光刻是半导体核心工艺，开发难度大，性能指标要求高。光刻机是半导体制造的核心设备，其性能直接决定了芯片的工艺水平，开发难度大，价值量高，市场规模可观，目前市场主流光刻设备有i-line、KrF、ArF、ArFi、EUV五大类；分辨率、套刻精度、产率是光刻机的核心指标，其中，分辨率直接决定制程，极致的分辨率水平是光刻机产业不懈的追求，是光刻机最重要的指标，而套刻精度影响良率，产率影响光刻机的产能及经济性，此外，多重曝光技术可在光刻机分辨率不变的情况下进一步提高芯片制程，应用较为广泛。光刻机是现代工业的集大成者，核心为光源/照明/投影/双工作台四大子系统。1）光源系统经历了高压汞灯DUVEUV的发展历程，为追求更极致的分辨率，光源波长需要不断缩短，光源的演进历程很大程度上代表了光刻机的发展历程，DUV、EUV光刻机便是以光源命名的，其中DUV光源是准分子激光器，EUV光则是高能激光轰击金属锡滴产生；2）照明系统是对光进行扩束、传输、整形、匀化、准直、汇聚后照射至掩膜，DUV采用反射式光路，EUV采用折射式光路；3）投影系统是将掩膜图形按一定比例投射至晶圆，浸没式投影可增加光刻机NA值，进一步提升光刻机分辨率；4）双工作台系统主要作用为提高产能，改善光刻机的经济性。光刻机产业呈现强垄断特性，国产突破是唯一选择。ASML、Nikon、Canon是全球光刻机产业三大龙头，占据绝大部分市场份额，其中ASML在高端浸没式DUV及EUV方面绝对领先，Nikon在浸没式DUV方面也有少量出货，Canon则聚焦中低端领域。国内来看，上海微电子是领航者，在“02专项”支持以及产业链公司的共同努力下，国产光刻机产业链不断完善：科益虹源已实现准分子激光光源的出货，炬光科技的光刻机用匀化器取得规模可观的营收，茂莱光学已掌握“光刻机曝光物镜超精密光学元件加工”核心技术且其精密光学器件已应用于国产光刻机中，华卓精科则在双工作台方面取得突破。在当前海外对华制裁的背景下，光刻机是被限制的重点，国产化是唯一选择，亟待突破。投资建议：光刻机是半导体产业的核心设备，直接决定芯片制程的先进程度，重要性不言而喻，在全球半导体产业持续扩张的趋势下，光刻机市场规模长期可观；此外，光刻机开发难度大，产业垄断性强，是海外对华半导体制裁的重灾区，直接影响国内半导体产业先进制程的发展，因此光刻机自主突破的重要性尤为凸显，光刻机国产产业链颇具潜力，建议关注炬光科技、茂莱光学、晶方科技、福晶科技、波长光电、腾景科技等。风险提示：（1）国内技术产品开发不及预期的风险。（2）海外制裁加剧的风险。（3）下游需求不及预期的风险。WUDWvMnQnOnMrPsRsPqPoP6MdNaQoMpPoMrNfQrRmPlOnNrQaQoOvNxNtQxPwMnMpO目录C O N T E NT S二、光刻机：四大核心子系统，现代工业集大成者一、光刻工艺：半导体产业链核心，决定制程水平三、光刻产业：垄断性强，国产突破是唯一选项四、投资建议与风险提示21.1 光刻是半导体制造核心，设备市场价值量大数据来源：各公司官网，平安证券研究所3 光刻机是半导体制造的核心设备，直接决定了半导体制程的先进程度。光刻、刻蚀、薄膜沉积被视为半导体制造的三大核心设备，其中，光刻是核心，集成电路更新迭代很大程度上直接依赖于光刻设备的进步；光刻机极为精密，对设备本身及各子系统的精密度要求极高，制造难度大，稀缺性极强。氧化氧化炉AMAT日本日立TEL北方华创屹唐半导体薄膜沉积薄膜沉积设备AMATLAMTEL北方华创拓荆科技中微公司涂胶涂胶显影设备TELDNS芯源微光刻光刻机ASML尼康佳能上海微电子离子注入离子注入机AMATACLS凯世通中科信刻蚀刻蚀机LAMTELAMAT北方华创中微公司抛光CMP设备AMAT日本荏原华海清科电科装备45所检测检测设备KLAAMAT精测电子中科飞测华峰测控多次清洗清洗设备DNSTELLAM北方华创盛美上海芯源微半导体制造工艺流程1.1 光刻是半导体制造核心，设备市场价值量大数据来源：Gartner，半导体制造光刻机发展分析，平安证券研究所4 光刻设备是半导体设备市场的重要组成部分，2022年，光刻设备价值量占半导体前道设备价值总量的17%，市场地位举足轻重。根据半导体制造光刻机发展分析数据预测，2017-2026年，全球光刻机市场规模将从约83亿美元增长到约310亿美元，总体呈现稳定的上升趋势，期间CAGR约为15.8%。光刻 刻蚀 薄膜沉积 量测 涂胶显影 热处理 离子注入 清洗 CMP 其它半导体前道设备价值量分布（%）2022年 全球光刻机市场规模预测（亿美元）0501001502002503003502017 2018 2019 2020 2021 20222023（E）2024（E）2025（E）2026（E）1.1 光刻是半导体制造核心，设备市场价值量大数据来源：华经产业研究院，平安证券研究所5 光刻设备总体上可划分为有掩膜和无掩膜两种技术路径，目前绝大部分应用均为有掩膜光刻机，无掩膜光刻机在精细掩膜版制造、半导体封测等方面有所应用，本报告重心为有掩膜光刻机（后续简称为光刻机）。按成像方式划分，有掩膜光刻机经历了接触式、接近式和投影式的发展路径，目前主流的光刻机为投影式光刻机；按照光源类型划分，光刻机经历了紫外、深紫外、极紫外的技术演进路径，半导体先进制程的快速发展很大程度上可归因于光源波长的不断缩短。有掩膜光刻机 无掩膜光刻机接触式光刻机接近式光刻机投影式光刻机 步进式光刻机扫描式光刻机 干式光刻机浸没式光刻机UVDUVEUV电子束直写光刻机激光直写光刻机离子束直写光刻机光刻机掩膜不动硅片动掩膜、硅片同时移动光刻机分类及演进历程1.2 光刻设备核心指标|分辨率数据来源：超大规模集成电路先进光刻理论与应用，平安证券研究所6 分辨率是光刻机最重要的性能指标，其描述了光刻机对线宽的极限分辨能力，直接决定了半导体工艺制程的先进程度。根据瑞利公式，光刻机的分辨率由k1、NA三参数决定，其中，k1为常数，受芯片制造工艺等诸多因素影响，被称为工艺因子，为光源波长，NA为数值孔径。高分辨率是光刻机发展历程中的核心诉求，缩短光源波长、提高数值孔径是主要的发展方向，UVDUVEUV、干式浸没式的发展趋势便是通过改善光源波长和数值孔径的方式提高光刻机分辨率。年份 分辨率/nm(hp)波长/nm 数值孔径/NA1986 1200 436 0.391988 800 436/365 0.441991 500 365 0.501994 350 365/248 0.561997 250 248 0.621999 180 248 0.672001 130 248 0.702003 90 248/193 0.75/0.852005 65 193 0.932007 45 193 1.202009 38 193 1.352010 27 13.5 0.252012 22 13.5 0.332013 16 13.5 0.33注释：K1:工艺因子：波长NA：数值孔径瑞利公式 光刻机光源波长减小和数值孔径增大的历史数据曝光分辨率示意图1.2 光刻设备核心指标|分辨率-多重曝光技术数据来源：芯片公众号，平安证券研究所7 多重曝光技术赋予低分辨率光刻机制造先进制程产品的能力。分辨率的提升通常意味着光刻机的一次重大迭代升级，周期长、难度大，如何在现有光刻机分辨率水平不变的情况下实现更窄的线宽、更高的晶体管密度备受关注，在此背景下，多重曝光技术应运而生，其可在低分辨率设备基础上实现更先进的制程，在先进制程中得到广泛应用。多重曝光技术可实现晶体管密度翻倍或4倍效果。SADP和SAQP技术是目前常用的多重曝光技术，其中，SADP可实现晶体管密度双倍效果，SAQP可实现4倍效果。具体实现方式如下图所示，SADP技术利用心轴图案侧壁图形作为掩膜，图形密度实现翻倍效果，SAQP技术则是采用两次SADP技术，实现图形密度4倍效果。SADP技术示意图 SAQP技术示意图1.2 光刻设备核心指标|套刻误差数据来源：Tom聊芯片智造公众号，超大规模集成电路先进光刻理论与应用，国际半导体技术路线图，平安证券研究所8 套刻误差（Overlay）描述的是光刻上一层图案与下一层图案之间的对齐精度，对晶体管性能、集成电路良率等具有重大影响。半导体制造是数十上百层薄膜堆叠的过程，需要多次光刻实现不同层的图案化，因此每一层的光刻都需要与其前一层进行精准的对齐，以保证上下层薄膜图案的相对位置与设计位置相吻合，套刻精度就是描述光刻设备这一性能的参数指标。制程越先进，对套刻精度的要求越高。随着特征尺寸越来越小，所允许的套刻误差也将随之缩小，以保证良好的相对对齐精度；此外，随着制程越发先进，薄膜层数也随之提升，套刻误差累计更加严重，对套刻精度的要求更高。半导体制造中套刻误差示意图 国际半导体技术路线图对套刻误差的要求1.2 光刻设备核心指标|产率数据来源：Tom聊芯片智造公众号，ArF浸没光刻双工件台运动模型研究，平安证券研究所9 光刻机的产率是描述其生产制造效率的性能指标，能在很大程度上影响光刻机的经济性，通常用Wafer/天或Wafer/小时来描述。产率提升是光刻设备的重要发展方向,关键点主要集中在缩短单次曝光时间和缩短曝光前对位测量时间两方面。首先，光刻的原理是光刻胶在紫外环境下发生化学键断裂或交联反应（对应光刻正胶和负胶），理论上，在维持曝光剂量不变的情况下，若要缩短曝光时间，需提高照度，因此拥有足够功率的光源较为关键；此外，光刻工艺极为精细，曝光前的对位测量精度要求极高，因此在曝光前的对位测量操作上也会花费大量时间，双工作台很好的解决了该问题，其可以实现Wafer在一个工作台上曝光的同时，另一片Wafer在另一个工作台上对位，两者互不干扰，从而大幅缩短Wafer曝光前的准备时间。曝光剂量计算方式 TWINSCAN双工作台结构示意图曝光剂量（J/cm2）(lm/cm2)(s)时间 照度=目录C O N T E NT S二、光刻机：四大核心子系统，现代工业集大成者一、光刻工艺：半导体产业链核心，决定制程水平三、光刻产业：垄断性强，国产突破是唯一选项四、投资建议与风险提示102 整体结构|DUV DUV是目前应用极为广泛的光刻机类型，主要包括光源系统、光学系统（照明+投影）、双工作台、掩膜版、晶圆传送系统等子系统，技术相对较为成熟。DUV光刻机工作原理为：激光光源产生深紫外光，经过照明系统的均化、成型等照射至掩膜，最后经物镜投影至Wafer，目前投影系统4:1的掩膜图像转移比例较为常见。按照光源波长划分，DUV主要有248nm和193nm两种，对应KrF和ArF准分子激光光源；按照物镜的出射介质划分，DUV可分为干式和浸没式两种，浸没式是将投影物镜出射处采用水介质，可增加光刻机NA值，提高分辨率。数据来源：ASML官网，平安证券研究所DUV光刻机结构示意图（干式）DUV光刻机结构示意图（浸没式）11光源系统照明系统投影系统Raticle双工作台晶圆传送系统晶圆传送系统双工作台光源系统照明系统投影系统Raticle浸没控制系统2 整体结构|EUV EUV整体结构与DUV类似，也是由光源系统、照明系统、投影系统、双工作台以及掩膜版、晶圆传送台等子系统构成。EUV是目前最先进的光刻设备，对各子系统的精密度要求极高，目前EUV市场被ASML公司垄断。光源系统、光学系统是EUV区别于DUV的主要差异所在，High-NA是EUV设备未来的重要发展方向。EUV光源波长为13.5nm，极短的波长意味着EUV紫外光几乎能被所有物质吸收，因此DUV的透镜光学系统无法复用，只能采用反射式光学系统。数据来源：ASML官网，平安证券研究所12Raticle反射投影光学系统 反射照明光学系统光源系统晶圆传送台双工作台EUV光刻机结构示意图2 整体结构|曝光光路 光刻机完整曝光过程的光学路径大致描述如下：光束从激光光源出射，经过扩束、传输、转向、整形、匀化后进入照明透镜组，经准直、汇聚后出射至掩膜系统，最后经投影物镜组照射至晶圆，完成整个曝光过程。光刻曝光的完整光路极为复杂且精密，需要各种光学元件的精密搭配才能完成。此外，曝光期间，还需搭配光束采样及能量检测单元。数据来源：华中科技大学，芯产业公众号，平安证券研究所13光刻机曝光系统工作原理2.1 光源系统 光刻机的光源系统经历了高压汞灯DUVEUV的发展历程，为追求更极致的分辨率，光源波长需要不断缩短，光源的演进历程很大程度上代表了光刻机的发展历程，我们耳熟能详的DUV、EUV光刻机便是以光源命名的。I-line（365nm）及以上波长光刻机使用的是高压汞灯光源。高压汞灯能提供254-579nm的光，谱线强度如下图所示，使用滤波器可选择性使用I-line（365nm）、H-line（405nm）或G-line（436nm）为光刻机提供照明光源。数据来源：超大规模集成电路先进光刻理论与应用，ASML官网，平安证券研究所14高压汞灯谱线分布图波长逐渐缩短波长（nm）光源类别436 g-line高压汞灯 405 h-line365 i-line248 KrFDUV 准分子激光193 ArF13.5 EUV 高能激光轰击锡滴光刻机光源演进历史光谱波长图2.1 光源系统|深紫外DUV光源数据来源：Cymer准分子激光器的工作原理及应用，准分子激光光刻光源关键技术及应用，平安证券研究所15Cymer准分子激光工作原理图 KrF（248nm）和ArF（193nm，包括浸没式）DUV光刻机采用准分子激光器作为光源。KrF是第一代应用于光刻的准分子光源，这源于其在输出能量、波长、线宽、稳定性等多个方面大大超过了前期的汞灯光源；在摩尔定律推动下，更短波长的ArF光源技术应运而生，在KrF和ArF光源的不断迭代下，光刻制程逐步向前发展。准分子激光器工作原理为：惰性气体（Kr,Ar）在电场和高压环境下与活泼的卤族元素气体（F2，Cl2）反应生成不稳定的分子（准分子），这些不稳定的处于激发态的准分子又不断分解成惰性气体和卤族元素，并释放深紫外（DUV）的光子。不同准分子材料决定了发射光子的波长，KrF释放248nm的光子，ArF释放193nm的光子。1）电子附着：F2+e-F-+F2）两步电离：Ar+e-Ar*+e-；Ar*+e-Ar+2e-3）准分子态的形成：Ar+F-+NeArF*+Ne（占75%）；Ar*+F2+NeArF*+F+Ne（占25%）4）自发和受激辐射：ArF*Ar+F+hv（自发辐射）ArF*+hvAr+F+2hv（受激辐射）5)重新组合（慢过程）F+F+NeF2+NeArF准分子激光势能原理图 ArF准分子激光工作原理反应式2.1 光源系统|深紫外DUV光源数据来源：准分子激光光刻光源关键技术及应用，Cymer准分子激光器的工作原理及应用，平安证券研究所16典型工艺节点与光源线宽、中心波长稳定性的对应关系 准分子激光是脉冲式的，关键参数包括重复频率、平均功率、中心波长及稳定性、单脉冲能量及稳定性、线宽及稳定性、输出功率、剂量精度等。高功率意味着曝光时间缩短和光刻产能的提高，是业界追求的目标；波长稳定性、线宽都与光刻机的数值孔径相关，进而影响光刻分辨率；脉冲能量稳定性会影响剂量稳定性，从而影响光刻误差。值得一提的是，光刻光源工作时，其状态参数会实时反馈给光刻机并加以调整控制。100nm节点内的光刻主要以双腔准分子激光器为主。单腔准分子激光器主要以248nm KrF激光器为主；相比单腔准分子激光器，双腔准分子激光器可获得更大的增益，能量范围更大，对激光器的线宽有更大的调节范围，逐渐成为100nm以内光刻节点的主流。双腔准分子激光器原理图Process node/nm Type FMCW/pm 中心波长/pm180-110 KrF单腔 0.35-0.60 0.05090-65 ArF双腔，干式 0.25 0.03045-28 ArF双腔，浸没式 0.25 0.03014 ArF双腔，浸没式，多重曝光 0.25 0.0187 ArF双腔，浸没式，多重曝光 0.25 0.012激光能量和波长采样及校准模块原理图2.1 光源系统|极紫外EUV光源数据来源：激光等离子体13.5nm极紫外光刻光源进展，极紫外光刻机曝光系统光学设计研究与进展，平安证券研究所17 EUV是通过高能激光轰击金属锡滴使其蒸发产生等离子体，进而发出EUV光。具体过程为：直径约25um的熔融锡滴从发射器中喷射出来，首先受到低强度激光脉冲的轰击，将其压扁成煎饼状，之后高能激光脉冲使扁平的锡滴蒸发，产生等离子体发射EUV光，为产生足够的输出功率，上述过程每秒需重复5万次。产生的EUV光经多层膜反射镜反射汇聚到IF点，并继续投射至光学平台。由于EUV光子几乎可被所有介质吸收，EUV多层反射镜至关重要，需尽量提升反射率。EUV光源示意图（LPP）EUV光刻示意图（含光源、照明、物镜系统）2.2 光学系统|折射&反射式光学系统数据来源：超大规模集成电路先进光刻理论与应用，平安证券研究所18 光刻机光学系统主要包括折射式和反射式两种，其中，折射式主要使用透镜，反射式主要使用反射镜。大部分光刻机都采用折射式光路，EUV光刻机采用反射式光路（掩膜也是反射式），原因为EUV光极易被各种介质吸收，反射式光路可很大程度上规避此问题。EUV反射镜对反射率和镜面平滑度要求极高。对EUV反射镜来讲，提升其对EUV光的反射率是业界追求的目标，根据ASML官网信息，其EUV光刻机的反射镜由超过100层材料组成，目的便是最大限度地反射EUV光,根据超大规模集成电路先进光刻理论与应用，采用Mo/Si多层膜结构可使反射光之间发生相长干涉，对13.5nm的EUV光有良好的反射率；此外，反射镜表面光滑也是至关重要的，ASML EUV光刻机的反射镜面的平滑度小于一个原子厚度。折射式光路设计 EUV反射式光路设计 EUV反射镜的多层膜结构光照系统掩膜投影透镜组晶圆EUV光源光照系统中间会聚点掩膜工作台投影光学系统晶圆工作台相长干涉 MoSi2.2 光学系统|照明系统-离轴照明数据来源：国科大光学图像与智能视觉实验室公众号，超大规模集成电路先进光刻理论与应用，平安证券研究所19 离轴照明是一种分辨率增强技术，是对瑞利公式中k1参数（工艺因子）的优化。离轴照明增强分辨率的原理为：对照射至掩膜的入射光设置一定的入射角，使得掩膜图形的衍射频谱分布发生平移，更多的衍射光束被透镜收集，从而提高光学系统的成像分辨率。与传统的在轴照明相比，离轴照明的特点是光源在焦平面上但偏离主轴，透镜所收集到的衍射光束的光强是不对称的，可能会导致同一掩膜上稀疏图案（对分辨率需求不高）的成像质量有所下降。因此，根据掩膜图形在各个取向上的成像分辨率需求不同，离轴照明又有双级照明（包括水平双极和垂直双极）、四级照明和环形照明之分。在轴照明分析示意图 离轴照明分析示意图 双极照明的分辨率和线条取向的关系2.3 光学系统|投影系统-浸没式投影数据来源：Semi Connect公众号，平安证券研究所20 浸没式光刻可在光源波长不变的情况下进一步提高光刻机的分辨率，是光刻机迭代过程中极为重要的一环。根据瑞利公式：R=k1NA=k1n s i n，通过在投影物镜和Wafer之间注入高折射率的液体，可增大NA值（也可理解为缩短等效波长），进一步提升分辨率。通常浸没式光刻采用的液体为水，折射率为1.44（193nm处）。浸没式光刻需对曝光头进行特殊设计，以确保水中没有气泡和颗粒以及水在随光刻机做扫描运动时没有泄露，对水介质本身及浸没控制系统的要求较为精密，难度较大。干式&浸没式光刻对比 浸没式光刻结构示意图Movable stage00002.4 双工作台系统数据来源：ArF浸没光刻双工件台运动模型研究，华卓精科招股说明书，平安证券研究所21 双工作台由两套运动系统和两个工位组成，与单工作台相比，生产效率得到大幅提升。工作时，两个运动系统分别承载一片晶圆，其中一个运动系统位于测量工位，对晶圆进行上下片和预对准操作，另一个运动系统处于曝光工位，对晶圆进行加工操作，工作完成后，两个运动系统互换位置，循环使用。该模式下，晶圆装卸、测量和曝光等工序可并行进行，生产效率大幅提升。ASML在双工作台光刻机方面成熟且领先。2000年，ASML首次将双工作台（TWINSCAN）平台推向市场；2008年，TWINSCAN平台的速度、精度明显提升，通过材料创新以及新型的磁悬浮系统，可实现高达5g的加速度，且使用的传感器精度达到60pm，晶圆位置的测量频率达到20000次/s。TWINSCAN双工作台光刻机运行流程图 华卓精科光刻机双工作台产品图 双工作台光刻机动力学模型目录C O N T E NT S二、光刻机：四大核心子系统，现代工业集大成者一、光刻工艺：半导体产业链核心，决定制程水平三、光刻产业：垄断性强，国产突破是唯一选项四、投资建议与风险提示223 光刻机市场基本被ASML/Nikon/Canon所垄断23 半导体光刻机市场呈现强垄断性特征，ASML、Nikon、Canon是全球半导体光刻机产业三大龙头，占据绝大部分市场份额，根据各公司官网数据，2023年ASML、Nikon、Canon半导体用光刻机销售量分别为449台、45台、187台，合计681台。按技术别划分，目前半导体光刻机市场主要由i-line、KrF、ArFdry、ArFi、EUV组成，ASML在EUV领域处于绝对垄断地位，2023年销售53台，在ArFi、ArF、KrF领域占据主导地位，2023年分别销售125台、32台、184台；Nikon 2023年除EUV之外的均有销售，高端ArFi销售9台，仅次于ASML；Canon则聚焦中低端领域，2023年i-line销售131台，市占率第一。050100150200250300i-line KrF ArFdry ArFi EUVASML Nikon CanonASML Nikon CanonASML/Nikon/Canon光刻机销售量情况2023年(台）各类型光刻机的销售分布情况2023年（台）数据来源：各公司官网，平安证券研究所3.1 ASML|全球最领先的光刻设备巨头24 ASML是全球最先进的光刻机厂商，自1984年成立以来，经过40年的发展，目前已成长为全球领先的光刻机龙头。ASML发展历程中的重要节点总结如下：1）1990年左右，推出突破性平台PAS5500，为ASML带来盈利所需的关键客户；2）2001年，推出TWINSCAN系统，生产效率大幅提升；3）2003年，推出第一台浸没式光刻机TWINSCAN AT 1150i；4）2010年，交付第一台EUV设备(NXE:3100)；5）2023年，交付第一台High-NA EUV设备。ASML发展历程数据来源：ASML官网，平安证券研究所ASML成立(飞利浦和ASMI成立)，推出PAS2000系统1984 1986PAS2500系统推向市场，与蔡司建立合作伙伴关系推出突破性平台PAS5500，赢得关键客户青睐 上市19951990 2000推出TWINSCAN系统；收购硅谷光刻集团2001 2003TWINSCAN AT：1150i亮相，是第一台浸没式设备2007TWINSCAN XT：1900i亮相，数值孔径1.35,业界最高；收购BRION出货第一台EUV原型机（NXE:3100）2013收购Cymer；推出第二代EUV（NXE:3300）2015推出第三代EUV系统（NXE:3350）2016收购HMI2018收购Mapper实现第100台EUV系统出货2023首台High-NA EUV交付20102020 20103.1 ASML|拥有丰富且领先的DUV&EUV产品线25 作为全球最顶尖的光刻机厂商，ASML拥有DUV&EUV、干式&浸没式等全系列光刻设备，执全球半导体产业之牛耳，很大程度上影响全球半导体产业的进步，其光刻技术及产品均处于全球领先地位。ASML在浸没式光刻机领域全球领先，NXT:2100i设备分辨率为38nm,产率为295wph;此外，ASML在EUV光刻机领域是绝对的垄断者，全球仅ASML一家公司实现了EUV设备的批量交付，其NXE:3600D EUV设备分辨率达到13nm，且最新的High-NA EUV设备也已交付客户。数据来源：ASML官网，平安证券研究所TWINSCANNXT:1470光源：ArF193nm;分辨率：57nm；产率300wph；0.93NA。TWINSCANXT:1460K光源：ArF193nm;分辨率：65nm；产率205wph；0.93NA。TWINSCANXT:1060K光源：KrF248nm;分辨率：80nm；产率205wph；0.93NA。TWINSCANNXT:870光源：KrF248nm;分辨率：110nm；产率330wph；0.80NA。TWINSCANXT:860N光源：KrF248nm;分辨率：110nm；产率260wph；0.80NA。TWINSCANXT:860M光源：KrF248nm;分辨率：110nm；产率240wph；0.80NA。TWINSCANXT:400L光源：365nm;分辨率：350nm；产率230wph；0.65NA。TWINSCANNXE:3600D光源：13.5nm;分辨率：13nm；产率160wph30mJ/cm2；0.33NA。TWINSCANNXE:3400C光源：13.5nm;分辨率：13nm；产率170wph20mJ/cm2；0.33NA。TWINSCANNXT:2100i光源：ArF193nm;分辨率：38nm；产率295wph；1.35NA。TWINSCANNXT:2050i光源：ArF193nm;分辨率：38nm；产率295wph；1.35NA。TWINSCANNXT:2000i光源：ArF193nm;分辨率：38nm；产率275wph；1.35NA。TWINSCANNXT:1980i光源：ArF193nm;分辨率：38nm；产率275wph；1.35NA。干式 浸没式DUV EUVASML产品矩阵3.1 ASML|业绩呈现稳定增长趋势26 伴随全球半导体产业的快速发展，近年ASML在收入、利润方面总体呈现稳定增长的趋势：2018-2023年，公司收入从109.44亿欧元增长到275.59亿欧元，期间CAGR为20.29%，归母净利润从25.92亿欧元增长到78.39亿欧元，期间CAGR为24.78%。从光刻机出货量来看，2018-2023年ASML光刻机（含i-line、KrF、ArF、ArFi、EUV）销售量从224台增长到449台，其中，最高端的EUV光刻机从18台增长到53台，增速较快，牢牢占据高端光刻市场。数据来源：iFind，ASML历年年报，平安证券研究所0501001502002503002018 2019 2020 2021 2022 20230204060801002018 2019 2020 2021 2022 202320%25%30%35%40%45%50%55%60%2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 202301002003004005002018 2019 2020 2021 2022 2023I-line KrF ArF Dry ArFi EUVASML历年收入情况（亿欧元）ASML历年毛利率情况（%）ASML历年归母净利润情况（亿欧元）ASML历年光刻机销售结构情况（台）3.1 ASML|重视产业链协同助力其取得巨大成功27 光刻设备是一项巨大的精密系统工程，需要全球顶尖的产业链资源协同完成，共同构成完整的产业链生态。ASML重视产业生态建设，通过多种方式与上下游产业链公司建立了密切关系，为其在光刻设备领域取得巨大成功奠定了基础。1986年ASML与光学镜头龙头蔡司建立了合作伙伴关系，2001年收购硅谷光刻集团，2013年收购激光光源龙头Cymer，2016年收购HMI，2018年收购Mapper；此外，ASML与下游芯片代工巨头关系密切，于2012年获得Intel、台积电、三星的投资，作为其CCIP项目的一部分共同推动EUV设备的开发。数据来源：ASML官网，ASML年报，平安证券研究所ASML产业链生态下游 上游Cymer蔡司硅谷光刻集团HMIMapperIntel三星台积电3.1 ASML|2024年中国市场出口许可将失效28 2024年ASML将无法取得对中国市场的出口许可，影响包括高端浸没式光刻设备（2000i及以上）的出口，且部分中国Fab厂无法获得1970i以及1980i浸没式光刻设备，ASML预计受到影响的范围大约占2023年中国系统收入的10%-15%。此外，公司认为，中国市场的中低端产品和成熟制程的需求较为稳定。数据来源：ASML官网，平安证券研究所ASML官网声明3.2 Nikon|高端光刻设备仅次于ASML29 Nikon是全球三大光刻设备厂商之一，在i-line、KrF、ArF光刻机方面有较为全面的布局，其中，Nikon在高端浸没式ArF光刻机方面仅次于ASML，分辨率可达38nm，颇具市场竞争力。从市场表现来看，根据公司官网信息，2023年公司光刻机销售总量为45台，其中，浸没式ArF光刻机销售量为9台，仅次于ASML，干式ArF光刻机销售量为10台，KrF、i-line光刻机销售量分别为2台、24台。数据来源：Nikon历年年报，Nikon官网，平安证券研究所Nikon近年精密机械业务收入（亿日元）Nikon光刻机销售情况2023年（台）050010001500200025003000FY2019/3 FY2020/3 FY2021/3 FY2022/3 FY2023/3051015202530i-line KrF ArFArF浸没产品类型 ArF KrF i-line产品型号NSR-S635E（浸没式）NSR-S625E（浸没式）NSR-S322F NSR-S220D NSR-SF155 NSR-2205iL1光源 ArF 193nm ArF 193nm ArF 193nm KrF 248nm 365nm 365nm分辨率 38nm 38nm 65nm 110nm 280nm 350nmNA 1.35 1.35 0.92 0.82 0.62 0.45产率 275wph 280wph 230wph 230wph 200wph-Nikon光刻设备产品线及性能3.3 Canon|中低端光刻设备表现优异30 Canon在光刻机领域切入时间较早，1970年便发售了日本首台半导体光刻机PPC-1，至今已有50余年，1975年Canon发售的FPA-141F光刻机在世界上首次实现了1um以下的曝光，在光刻机的发展历程中发挥了举足轻重的作用。目前，Canon的光刻机阵容包括i-line光刻机和KrF光刻机产品线，主要针对中低端市场,其FPA-6300ES6a型号可实现90nm分辨率；根据公司官网，2023年Canon光刻机销售总量为187台，其中i-line光刻机销售131台，KrF光刻机销售56台。数据来源：iFind，Canon官网，平安证券研究所Canon光刻设备业务历年收入情况（亿日元）Canon光刻机销售情况2023年（台）Canon光刻设备产品线及性能020406080100120140i-line KrF050010001500200025002015 2016 2017 2018 2019 2020 2021产品类型 KrF i-line产品型号 FPA-6300ES6a FPA-6300ESW FPA-3030EX6 FPA-5550iZ2 FPA-5550iX FPA-3030iWa光源 KrF 248nm KrF 248nm KrF 248nm 365nm 365nm 365nm分辨率 90nm 130nm 150nm 350nm 500nm 0.8umNA 0.86-0.50 0.45-0.70 0.65-0.50 0.57-0.45 0.37-0.28 0.24-0.16产率 200wph-Overlay 5nm 9nm 25nm SMO18nm,MMO25nm 50nm 100nm3.4 上海微电子|国产光刻机之光31 上海微电子是国内半导体前道光刻设备的领航者，自成立以来多次承担光刻机相关的国家重大科技专项，包括浸没式光刻机、90nm光刻机等，很大程度上代表国产光刻机领域的先进水平。上海微电子的光刻机可用于IC前道（SSX600）、先进封装（SSB500）、LED&MEMS（SSB300）等领域，其中，SSX600系列光刻机可满足IC前道制造90nm、110nm、280nm关键层和非关键层的光刻工艺需求，可用于8寸线或12寸线的大规模工业生产，是目前上海微电子产品线中较具代表性的先进产品型号。数据来源：上海微电子官网，平安证券研究所上海微电子发展历程 上海微电子泛半导体领域光刻机产品SSX600系列 SSB500系列 SSB300系列SSB500SSB520SSB545SSB300 SSA6002002 2008十五光刻机重大科技专项通过国家科技部组织验收。2012SSB500系列先进封装光刻机首次实现海外销售。公司首台暨国内首台前道扫描光刻机交付用户。2017公司承担的02专项“浸没光刻机关键技术预研项目”通过国家正式验收、“90nm光刻机样机研制”任务通过了02专项实施管理办公室组织的专家组现场测试。201890nm光刻机项目通过正式验收。20162006光刻机产品注册商标获批。2009首台先进封装光刻机产品SSB500/10A交付用户。至今公司成立3.5 炬光科技|匀化器产品应用于光刻机32 炬光科技是国内领先的激光元器件公司。公司围绕“产生光子”+“调控光子”+“光子技术应用解决方案”的产品业务战略，重点布局汽车应用、泛半导体制程、医疗健康三大应用方向；2023年，炬光科技收购微纳光学元器件公司SMO，全球布局进一步完善，强强联合有望实现1+12的效果。公司光刻机用光场匀化器为世界顶级企业供货。公司的光场匀化器基于光场匀化核心技术，能够实现对激光光束的高度匀化，以满足光刻机等高端应用需求，产品应用于国内主要光刻机研发项目和样机中，并供应给世界顶级光学公司，最终应用于全球高端光刻机生产商的核心设备。2022年公司光刻用光场匀化器销售额超过2000万元，同比增长超过90%。数据来源：炬光科技年报，iFind，平安证券研究所炬光科技业务范围及在产业链中的位置 炬光科技近年业绩情况（亿元）可用于光刻机-2-101234562019 2020 2021 20222023前三季度营收（亿元）净利润（亿元）3.6 茂莱光学|掌握“光刻机曝光物镜超精密光学元件加工”核心技术33 茂莱光学是国内领先的精密光学综合解决方案提供商，专注于精密光学器件、光学镜头和光学系统的研发、设计、制造及销售，其研发的精密光学器件已应用于国产光刻机中，为光刻机国产化提供了重要支撑。根据公司招股书，公司已掌握“光刻机曝光物镜超精密光学元件加工”核心技术。采用该核心技术研制的透镜元件在DUV深紫外波段具备低吸收、高透过率的特点，可实现更优的像质，获得更细的线宽；基于该核心技术，公司生产的光刻机曝光物镜用光学器件最大口径可达直径300mm，突破常规透镜尺寸和精度的指标要求，面形精度可达到小于30nm，且在软材料CaF2上也可达到上述面形指标，可以满足KrF、ArF、I线光刻机曝光物镜系统的应用需求。数据来源：茂莱光学招股说明书，平安证券研究所茂莱光学产品在光刻中的应用 茂莱光学近年在光刻机应用领域的营收情况（万元）产品名称 产品图示 产品介绍 应用领域半导体DUV光学透镜该产品选用高纯度石英、CaF2材料，经由高质量抛光、半导体紫外光谱段镀膜后可实现高面型与表面光洁度，口径在100m