电子行业专题：芯片制造核心瓶颈环节，光刻机国产替代加速推进

2023年12月01日 电子 芯片制造核心瓶颈环节，光刻机国产替代加速推进 光刻机是芯片制造核心设备，对制程升级发挥关键作用： 首选股票目标价（元）评级 在芯片制造过程中，光刻工艺是最关键的一步，能够将图案从光 688167 炬光科技 139.30 买入-A 掩模高精度地转移到衬底（通常是硅片）上。芯片工艺升级的主 603005 晶方科技 26.37 买入-A 要目标之一是在半导体器件上实现更小的特征尺寸，具有先进技 300990 同飞股份 48.30 买入-A 术的光刻机，如极紫外（EUV）光刻，允许更短的光波长，从而能 003031 中瓷电子 142.6 买入-A 够创建更小的图案并实现更高的分辨率，对芯片制程升级发挥关 电子 沪深300 39% 29% 19% 9% -1% -11% 2022-122023-042023-072023-11 行业表现 行业专题 证券研究报告投资评级领先大市-A维持评级 键作用。DUV光刻机通过多重曝光最高实现7nm制程，而波长更短的EUV光刻机可以实现5nm及以下制程。 全球光刻机市场超过200亿美元，ASML垄断高端市场： 2022年全球光刻机市场超过200亿美元，ASML、Canon、Nikon三 大巨头垄断了大部分市场份额，光刻机营收分别达到了161亿美元、20亿美元、15亿美元，市场份额分别为82%、10%、8%。在超高端的EUV光刻机上，基本上ASML处于垄断地位。 国产28nmimmersion式光刻机实现突破： 国产光刻机在技术节点上与国际厂商相比仍有差距，其中上海微电子是国内光刻机龙头企业，其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。在之前90nm的基础上，上海微电子即将量产28nmimmersion式光刻机，在2023年交付国产第一台SSA/800-10W光刻机设备。 资料来源：Wind资讯 升幅% 1M 3M 12M 相对收益 2.6 11.3 13.4 绝对收益 0.2 3.6 4.1 马良 分析师 SAC执业证书编号：S1450518060001 maliang2@essence.com.cn 郭旺分析师 SAC执业证书编号：S1450521080002 guowang@essence.com.cn 美国政府30亿美元投资先2023-11-26 相关报告 全球光刻机零部件市场规模约124亿美元，在零部件市场上，国 进封装，全球手机市场或迎来复苏拐点 内厂商已经在多个环节实现突破。茂莱光学研发的DUV光学透镜 VIVO发布首款AI大模型手 2023-11-19 已应用于SMEE国产光刻机中，公司半导体检测设备光学模组供货 机，小米汽车亮相工信部新 KLA，公司投影镜分辨率达到30nm以下，而国外的ZEISS分辨率 车目录 小于0.25nm；目前针对EUV光源，国内也有研究机构取得一定进 中芯国际上调全年资本开支 2023-11-12 展。早在2017年，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的“极紫外光刻关键技术研究”获得国家02专项的验收，从而推进了 预计，MetaVR或于明年底引进国内 我国对EUV的技术研发；福光股份有望为光刻机等领域提供高精 整车互连技术趋势及元器件 2023-11-09 密光学镜头及光学系统；苏大维格向SMEE提供定位光栅部件，公 投资机遇 司光栅尺周期精度小于1nm，且公司纳米压印技术国内领先；而 长鑫存储获大基金增资，新 2023-11-05 国内厂商在多个光刻机零部件环节实现突破： 机潮有望带动消费电子复苏 光学晶体方面，福晶科技可供货LBO晶体、BBO晶体、Nd:YVO4晶体、磁光晶体；激光器方面，炬光科技提供的光源不均匀度控制在1%以下，国外FLSBA的光源不均匀度在3%~5%；晶方科技子公司控制的Anteryon为全球同时拥有混合镜头、晶圆级微型光学器件工艺技术设计、特性材料及量产能力的技术创新公司，其产品可广泛应用于半导体精密设备，目前为ASML持续供货。奥普光电为国内高端光栅编码器龙头，公司光栅编码器（用于测量对准精度）精度为1um/m，国外海德汉公司精准度为3um/m。 投资建议： 光刻机是“工业王冠上的宝石”,是芯片制造中最复杂、最昂贵的设备，国产替代势在必行，推荐炬光科技（688167）、晶方科技 （603005）;建议关注茂莱光学（688502）、福晶科技（002222）；光刻机光学镜头关注福光股份（688010）；光刻机光源系统关注波长光电（301421），奥普光电（002338）；合分束器关注腾景科技 （688195）;温控设备推荐同飞股份（300990）;陶瓷零部件推荐中瓷电子（003031），建议关注旭光电子（600353）；直写光刻设备建议关注芯碁微装（688630）、苏大维格（300331）等。 风险提示： 研发技术风险、运营资金风险、市场价格变动风险、供应链存在的风险、政策风险。 内容目录 1.光刻机：芯片制程升级的核心设备7 1.1.光刻机将电路图案转移硅片上，是芯片制程升级的核心设备7 1.2.光刻机的主要技术指标包含分辨率、光刻机精度、产能8 1.3.光刻机演进历程:从接触式到EUV10 2.光刻机市场达200多亿美元，ASML垄断高端市场13 2.1.光刻机约占半导体设备市场24%13 2.2.ASML垄断高端光刻机，国产光刻机28nm取得突破13 3.2022年全球光刻机零部件市场约124亿美元，光源、光学、双工台是核心系统15 3.1.光刻机系统构成15 3.2.光源系统：为光刻机提供合适波长和稳定光线19 3.3.光学系统：为光刻机提供精确投影和高效曝光22 3.4.双工台：助力光刻机实现高效并行处理24 4.相关标的25 4.1.茂莱光学：国内工业级精密光学龙头，半导体、AR/VR成长空间广阔25 4.2.福晶科技：全球光学晶体龙头，精密光学元件广泛布局VR/AR、半导体设备等领域27 4.3.福光股份：航天级高端镜头领导者，引领AI、泛半导体超高精密光学国产替代29 4.4.炬光科技：稀缺激光元器件厂商，激光雷达+泛半导体+医美多产业布局32 4.5.晶方科技：晶圆级封装龙头，汽车摄像头、微型光学镜头、GaN器件打开成长空间34 4.6.苏大维格：纳米压印光刻龙头，业务涉及半导体、无人驾驶、AR/VR检测等多领 域36 4.7.奥普光电：光刻机核心部件供应商，业务涵盖半导体、航空航天、医疗等多个领域39 4.8.波长光电：精密光学元件、组件主要生产商，主营业务营收稳步增长40 4.9.旭光电子：电真空+军工+电子陶瓷共同发力，发射管、氮化铝结构件打入半导体设备供应链42 4.10.腾景科技：精密光学元件主要提供商之一，半导体+AR有望打开成长空间44 4.11.同飞股份：数控温控装备龙头，半导体器件制造设备专用温控设备供应商45 4.12.中瓷电子：电子陶瓷产品龙头，资源整合切入化合物半导体领域47 4.13.芯碁微装：国产直写光刻设备龙头，业务布局包括PCB、泛半导体与光伏域49 5.风险提示51 5.1.研发技术风险51 5.2.运营资金风险51 5.3.市场价格变动风险51 5.4.供应链存在的风险51 5.5.政策风险51 图表目录 图1.ASML旗下EUV光刻机7 图2.光刻工艺流程图8 图3.光刻工艺技术图8 图4.TWINSCANNXT2100i光刻机内部结构8 图5.可见光谱图9 图6.物镜系统9 图7.双频激光干涉仪原理框图9 图8.LIGO激光干涉仪9 图9.Nikon基于TandemStage的双工件台光刻机10 图10.接触式光刻示意图11 图11.接近式光刻示意图11 图12.深紫外（DUV）光刻术12 图13.浸没式光刻的技术原理及系统结构12 图14.EUV光刻机原理13 图15.半导体市场主要设备占比13 图16.全球光刻机三大供应商市场占比14 图17.上海微电子600系列光刻机15 图18.光刻机总体结构16 图19.科益虹源准分子激光器17 图20.Cymer193nm准分子激光器17 图21.炬光科技光场匀化器17 图22.ASML大孔径物镜系统18 图23.ASMLTWINSCANNXE:3600D18 图24.2018-2022年ASML销售毛利率19 图25.纳米级电驱动光源19 图26.光刻机结构20 图27.高压汞灯光刻光源系统结构图20 图28.紫外激光器照明系统结构图20 图29.OSRAM超高压汞灯21 图30.XLA105HP激光器21 图31.ASML的EUV系统21 图32.Gigaphoton的EUV光源系统21 图33.高NAEUV光学系统22 图34.摄像机物镜内部结构22 图35.投影物镜22 图36.第二代EUV光学曝光的图形拼接技术23 图37.福晶科技LBO晶体23 图38.炬光科技半导体激光元器件23 图39.双工件台示意图24 图40.TWINSCAN双工件台内部结构24 图41.Nikon基于TandemStage的双工件台光刻机24 图42.ASML双工件台25 图43.国产双工件台25 图44.茂莱光学公司发展历程25 图45.茂莱光学营收及同比增速（单位：万元）26 图46.茂莱光学归母净利润及同比增速（单位：万元）26 图47.福晶科技发展历程28 图48.福晶科技营收及同比增速（单位：万元）28 图49.福晶科技归母净利润及同比增速（单位：万元）28 图50.福光股份公司发展历程30 图51.福光股份营收及同比增速（单位：万元）30 图52.福光股份归母净利润及同比增速（单位：万元）30 图53.2022年福光股份营收占比31 图54.炬光科技销售网络遍布全球32 图55.炬光科技营收及同比增速（单位：万元）33 图56.炬光科技归母净利润及同比增速（单位：万元）33 图57.集成电路封装在产业链中的角色34 图58.晶方科技营收及同比增速（单位：万元）35 图59.晶方科技归母净利润及同比增速（单位：万元）35 图60.2022年晶方科技营收占比35 图61.Anteryon光表面处理技术36 图62.公司产业布局图36 图63.苏大维格营收及同比增速（单位：万元）37 图64.苏大维格归母净利润及同比增速（单位：万元）37 图65.新材料应用场景37 图66.光刻机应用场景图38 图67.奥普光电发展历程39 图68.奥普光电营收及同比增速（单位：万元）39 图69.奥普光电归母净利润及同比增速（单位：万元）39 图70.公司产品应用场景41 图71.波长光电营收及同比增速（单位：万元）41 图72.波长光电归母净利润及同比增速（单位：万元）41 图73.旭光电子发展历程42 图74.旭光电子营收及同比增速43 图75.旭光电子归母净利润及同比增速43 图76.2022旭光电子营收占比43 图77.2022，2021年旭光电子产品营收及毛利率43 图78.腾景科技主营产品应用领域44 图79.腾景科技营收及同比增速45 图80.腾景科技归母净利润及同比增速45 图81.公司发展历史46 图82.同飞股份营收及同比增速46 图83.同飞股份归母净利润及同比增速46 图84.中瓷电子发展历程48 图85.中瓷电子营收及同比增速48 图86.中瓷电子归母净利润及同比增速48 图87.公司直写光刻技术下游应用包括PCB、泛半导体、光伏等50 图88.芯碁微装营收及同比增速50 图89.芯碁微装归母净利润及同比增速50 图90.直写光刻的优势51 图91.WLP200051 表1：2022年全球三大光刻机厂商出货量14 表2：光刻机分系统及其作用16 表3：茂莱光学主要产品26 表4：福晶科技主要产品29 表5：福光股份核心技术31 表6：炬光科技半导体激光核心技术33 表7：苏大维格公司主要产品及应用37 表8：奥普