光刻機是半導體制造過程中價值量和技術壁壘最高的設備之一。全球光刻機市場規模超230億美元，ASML處于絕對領先，國內市場規模超200億元，但是國產化率僅2.5%。目前半導體制造工藝節點縮小至5nm及以下，曝光波長逐漸縮短至13.5nm，光刻技術逐步完善成熟，但是國內光刻機仍明顯落后ASML。同時，美國對中國先進制程設備和技術圍追堵截，光刻機處于核心“卡脖子”狀態。產業本土化趨勢下，制造環節先行，我們認為國產高端光刻機的發展有望獲得推動，光刻機及半導體設備產業鏈將有望同步受益。

▍光刻機：半導體制造過程中價值量、技術壁壘和時間占比最高的設備之一。

一個指甲大小的芯片可以由上百億個晶體管組成，制造工藝的難度和精細度要求極高。芯片制造過程是多層疊加的，上百億只晶體管由金屬線條連接起來，實現了芯片的功能。半導體設備是芯片制造的核心包括晶圓制造和封裝測試等，其中光刻工藝是半導體制造的重要步驟之一，其成本約為整個硅片制造工藝的1/3，耗時約占整個硅片工藝的40～60%。光刻是半導體制造的重要步驟之一，實質為光源通過掩膜版將其附有的臨時電路結構轉移到硅片表面的光敏薄膜上，再通過一系列處理形成特定的電路結構。在芯片制造過程中，光刻機是決定制程工藝的關鍵設備，光刻機分辨率就越高，制程工藝越先進。

▍市場概況：全球光刻機市場規模超230億美元，ASML處于絕對領先，上海微實現國產零突破。

2021/22年全球半導體設備市場規模均超千億美元，其中晶圓制造中光刻設備為關鍵工藝設備，設備價值在晶圓廠單條產線成本中占比最高，根據Gartner預測，2022年全球晶圓制造設備市場中光刻設備占比21.3%， 全球半導體光刻設備市場規模約231億美元。全球來看：2022年全球光刻機年銷量約為500臺，主要市場被ASML、Canon、Nikon壟斷，其中高端光刻機ASML處于絕對領先地位。國內來看：根據長江存儲、華力集成、華虹無錫2015-2022年的招標數據，共公開采購光刻設備157臺，總體國產化率為2.5%。其中荷蘭的阿斯麥中標95臺，占比60.5%；日本的佳能和尼康分別中標35/11臺，占比分別為22.3%/7.0%。國內上海微電子光刻機目前實現國產替代，共中標3臺，占比1.9%，未來有待繼續突破實現高端國產替代。

▍技術發展：工藝節點不斷縮小至5nm及以下，曝光波長逐漸縮短至13.5nm，光刻技術逐步完善成熟。

自20世紀60年代推出光刻機以來，光刻技術經歷了接觸/接近式光刻、光學投影光刻、步進重復光刻、掃描光刻、浸沒式光刻到EUV光刻的發展歷程。光刻設備的系統越來越復雜，范疇也不斷拓展。我們根據北京集電DRAM項目的環評報告，對其芯片生產過程中光刻機的分層使用情況進行測算，先進制程產線依然對傳統機型有較高需求。此外，未來技術來看，無掩模光刻及NIL壓印或為替代路徑，但技術發展仍存在較高不確定性。

▍技術壁壘：光刻分辨率決定工藝區間，多重曝光技術拓展工藝邊界。

光刻工藝的關鍵指標為光刻分辨率（CD）、套刻精度（Overlay）和產能，決定了產品的定位和應用場景。回顧中國半導體設備的發展歷史，“起步早、門類全、發展曲折”，目前和國際先進水平還有2代（ArFi、EUV技術）的差距，國內廠商正在努力追趕。我們認為，國內的先進光刻技術的發展有兩條可以路線同時進行：一條是迭代浸沒式DUV光刻機，實現多重曝光功能，另一條是長期布局EUV光刻技術。

▍光刻機產業鏈：上萬個零部件，上千家供應商，全球協作打造高端設備。

半導體制程越先進，需要光刻設備越精密復雜，包括高頻率的激光光源、光掩模的對位精度、設備穩定度等，集合許多領域的最尖端技術。光刻機生產制造的技術要求極高，ASML一臺光刻機包含了10萬個零部件，主要部件包含測量臺與曝光臺、激光器、光束矯正器、能量控制器等11個模塊。目前國內以上海微電子為首的光刻機產業鏈已初具雛形，全產業鏈均在快速發展。除光刻機整機集成外，還包括光源、物鏡與照明系統、雙工件臺、浸沒系統等關鍵組成部分，與顯影涂膠及量測檢測的配套設備均在快速成長。

▍風險因素：

政策支持力度不及預期，先進技術創新不及預期，國際產業環境變化和貿易摩擦加劇風險，技術路線革新，下游需求波動等。

▍投資策略：

我們認為，國內對于光刻機產業鏈的投資和支持力度持續加大，國產高端光刻機的發展有望獲得推動，半導體設備產業鏈將有望同步受益。我們認為，未來若DUV及EUV設備逐步實現國產化突破，對28nm和14nm產線有能力逐步實現國產替代，有望迎來新一輪的半導體擴產周期。建議關注受到光刻機“卡脖子”問題影響的半導體制造、設備、零部件自主化替代的相關公司，尤其是光刻工藝相關的設備和零部件廠商。

本文源自：券商研報精選