机械设备行业周报：科技自立打头阵，重视光刻机产业链国产化机遇

光刻机：推动芯片晶体管尺寸微细化发展的核心设备 光刻是芯片制造流程中极为重要、难度极高的关键步骤。光刻的过程就是光透过掩膜版成像在晶圆表面的光刻胶上，一片晶圆可曝光多达百个单元。光刻机主要由光源系统、曝光系统（分为照明模组和投影物镜模组）、双工件台系统构成。 光源系统和曝光系统合称为光学系统，是光刻机最核心的部分，直接决定光刻机的工艺性能。光刻机分辨率的提升需要通过两个途径：缩小波长和增大物镜数值孔径（NA），增大NA并且减小像差主要通过增大投影物镜系统的直径以及增加透镜的数量实现。 市场空间：中国大陆未来三年每年对光刻机需求约为60亿欧元 作为完成光刻步骤的核心设备，光刻机约占半导体晶圆制造设备总市场规模的17%，与刻蚀、薄膜沉积设备一同构成市场空间最大的三种半导体晶圆制造设备。 全球晶圆产能需求增加是推动光刻机市场增长的主要动力，SEMI预计2024-2027年中国将保持其作为全球300mm设备支出第一的地位，总投资有望超过1000亿美元。ASML在FY2024Q3法说会上预计其2025财年总营收在300-350亿欧元，中国大陆地区营收占比回归常态，在20%左右，则对应60-70亿欧元。目前ASML仍占据中国大陆光刻机市场的绝大多数份额，因此可以认为国内未来3年每年对光刻机的增量需求约为60-70亿欧元。同时，考虑到国内在运营中的Fab厂还有大量存量光刻机，存量光刻机替换或翻新有望进一步扩容市场。 光刻设备出口管制条例频出，光刻产业链国产化重要性持续提升 2023年6月，荷兰政府颁布出口管制条例（2023年9月1日生效），对光刻设备的限制包括EUV光罩保护膜和EUV pellicle生产设备；DUV方面，限制最小可分辨特征尺寸（MRF） 45nm 以下且最大DCO值小于或等于 1.50nm 的光刻机。 2024年1月2日，荷兰政府部分撤销了此前颁发的NXT:2050i和NXT:2100i光刻机在2023年发货的出口许可证。2024年9月，荷兰政府发布更新后的条例，ASML后续需要向荷兰政府而非美国政府申请出口许可才能出货其TWINSCAN NXT:1970i和1980i DUV浸没式光刻系统。从2023年6月起，中国大陆进口荷兰光刻机金额和数量提升，主要为国内先进逻辑、存储产线扩产做准备。基于国际形势的变化，也为了满足国内高端芯片代工自给化的需求，光刻设备及零部件国产化的重要程度持续提升。 受益标的 目前，上海微电子是推动光刻整机国产化的主力。光学镜片、激光光源、光学晶体、光场匀化器、掩膜版等核心部件均有国产厂商在加速研发提高在高端市场的覆盖度、推动光刻机国产化。受益标的：茂莱光学、炬光科技、福晶科技、美埃科技、路维光电。推荐标的：奥普光电 风险提示：国际宏观形势变化、光刻产业链国产化进展不及预期。 1、光刻机：推动芯片晶体管尺寸微细化发展的核心设备 光刻是芯片制造流程中极为重要、难度极高的关键步骤。光刻的过程就是光透过掩膜版成像在晶圆表面的光刻胶上，一片晶圆可曝光大多百个单元。 图1：光刻的原理与照相相近 光刻机根据光源不同（对应波长不同）可分成紫外（UV）光刻机、深紫外（DUV）光刻机、极紫外（EUV）光刻机三类，对应不同纳米制程节点款芯片的制造需求。 表1：光刻机根据光源不同可分为三类 图2：NAND升级对光刻设备投资增速约10%，低于先进逻辑/DRAM的30%/20% 光刻机由三大子系统构成，分别是光源系统、曝光系统（分为照明模组和投影物镜模组）、双工件台系统。 光源系统和曝光系统合称为光学系统，是光刻机最核心的部分，直接决定光刻机的工艺性能。其中，照明模组的功能是提供投向掩膜版的光。光刻机分辨率的提升（即，制程节点的升级）需要通过两个途径：缩小波长和增大物镜数值孔径（NA），增大NA并且减小像差主要通过增大投影物镜系统的直径以及增加透镜的数量。现今，ASML DUV光刻机中的先进机种，投影物镜的高度超过1米，直径大于40厘米，物镜内各种镜片的数量超过15片。 双晶圆平台在一个晶圆平台在给晶圆进行曝光时，另一个平台可对下一片晶圆进行量测校正。实现测量和曝光的无缝衔接，提高了生产效率。 图3：照明模组的功能是提供投向掩膜版的光 图4：先进DUV中投影物镜镜片数量超过15片 图5：使用双工件台提升曝光效率 2、预计未来三年中国大陆每年对光刻机需求约为60亿欧元 作为完成光刻步骤的核心设备，光刻机约占半导体晶圆制造设备总市场规模的17%，与刻蚀、薄膜沉积设备一同构成市场空间最大的三种半导体晶圆制造设备。全球晶圆产能需求增加是推动光刻机市场增长的主要动力。根据SEMI，2025年全球300mm晶圆厂设备资本开支预计同比增长24%，2025年到2027年，全球300mm晶圆厂设备支出预计将达到创纪录的4000亿美元。 图6：光刻设备约占半导体晶圆制造设备总市场规模的17% 图7：SEMI预测2025年全球300mm晶圆厂设备资本开支预计同比增长24% 中国大陆在全球晶圆产能投资浪潮中表现尤为突出。2023年全球半导体设备销售额为1056亿美元，同比下降1.9%，但中国大陆地区半导体设备销售额同比增长28.3%。SEMI预计，2024-2027年，中国将保持其作为全球300mm设备支出第一的地位，总投资有望超过1000亿美元。ASML在FY2024Q3法说会上预计其2025财年总营收在300-350亿欧元，中国大陆地区营收占比回归常态，在20%左右，则对应60-70亿欧元。目前ASML仍占据中国大陆光刻机市场几乎全部的份额，因此我们大致估算国内未来3年每年对光刻机的增量需求约为60-70亿欧元。同时，考虑到国内在运营中的Fab厂还有大量存量光刻机，存量光刻机替换或翻新将进一步扩容市场。 3、海外出口管制愈发严苛，光刻机国产化重要性增强 2023年6月至今，荷兰政府多次颁布光刻机出口管制条例。 2023年6月颁布出口管制条例（2023年9月1日生效），其中对光刻设备限制为： （1）EUV光罩保护膜和EUV pellicle生产设备 （2）使用光电或X射线方法对准和曝光芯片的直接步进式芯片或扫描仪设备，具有以下任一项或两项：a.光源的波长短于 193nm ；b.光源的波长等于或大于 193nm ：能够产生具有 45nm 或更小的最小可分辨特征尺寸（MRF）的图案；和小于或等于 1.50nm 的最大专用卡盘覆盖（DCO，是通过相同的光刻系统在芯片上曝光的现有图案上对准新图案的准确度）值。 根据ASML公布的数据显示，其NXT1980系列的分辨率为40 nm(C-quad) and 38 nm (dipole)左右，但是其DCO值是小于等于 1.6nm 。 荷兰政府的要求似乎是需要同时满足最小可分辨特征尺寸小于或等于45nm 和DCO值小于或等于 1.50nm 这两个条件，因此，ASML的NXT1980系列依然可以不受出口限制影响。 2024年1月2日，ASML官网显示荷兰政府部分撤销了此前颁发的NXT:2050i和NXT:2100i光刻机在2023年发货的出口许可证，这将对ASML在中国内地的个别客户产生影响。 2024年9月6日，荷兰政府发布了关于两款浸没式DUV（深紫外光）光刻机出口的最新许可要求，该规定将于9月7日正式生效。根据更新后的许可要求，并根据美国出口管理条例734.4.(a).(3)，ASML后续需要向荷兰政府而非美国政府申请出口许可，才能出货其TWINSCAN NXT:1970i和1980i DUV浸没式光刻系统。 从中国海关数据也可以看到，从2023年6月起，中国大陆进口荷兰光刻机金额和数量提升，主要为后续国内先进逻辑、存储产线扩产做准备。基于国际形势的变化，也为了满足国内高端芯片代工自给化的需求，光刻设备国产化的重要程度持续提升。 图8：中国从荷兰进口光刻机金额提升 4、国产供应链奋力追赶，加速攻关芯片制造最尖端设备 目前，上海微电子是推动光刻整机国产化的主力。光学镜片、激光光源、光学晶体、光场匀化器、掩膜版等核心部件均有国产厂商在加速研发提高在高端市场的覆盖度： 茂莱光学：向上海微电子供应光刻机照明以及曝光物镜系统中的光学元器件。 奥普光电：控股股东为长春光学精密机械与物理研究所，其生产的光栅编码器及光栅尺可应用于数控机床。 炬光科技：生产的光场匀化器是光刻机制造的重要元器件 福晶科技：主要生产研发非线性光学晶体、激光晶体、精密光学元件等，曾通过欧洲代理向ASML提供极少量的光学元件。 路维光电：实现了 180nm 及以上制程节点半导体掩膜版量产，并储备了 150nm 制程节点及以下成熟制程半导体掩膜版制造关键核心技术。 美埃科技：公司为上海微电子所需的光刻机机台内国际最高洁净等级标准（ISO Class 1级）洁净环境提供EFU（超薄型设备端自带风机过滤机组）及ULPA（超高效过滤器）等产品。 华卓精科（未上市）、国望光学（未上市）、科益虹源（未上市）。 5、风险提示 国际宏观形势变化、光刻产业链国产化进展不及预期。