半导体行业专题报告：光刻机行业研究框架

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1. 证券研究报告半导体行业 2020年6月22日光刻机行业研究框架 ——专题报告分析师：陈杭执业证书编号： S1220519110008

2. 核心要点  重中之重，前道设备居首位。光刻机作为前道工艺七大设备之首（光刻机、刻蚀机、镀膜设备、量测设备、清洗机、离子注入机、其他设备），价值含量极大，在制造设备投资额中单项占比高达23%，技术要求极高，涉及精密光学、精密运动、高精度环境控制等多项先进技术。光刻机是人类文明的智慧结晶，被誉为半导体工业皇冠上的明珠。  冲云破雾，国产替代迎曙光。目前全球前道光刻机被ASML、尼康、佳能完全垄断 ,CR3高达99%。在当前局势下，实现光刻机的国产替代势在必行，具有重大战略意义。在02专项光刻机项目中，设定于2020年12月验收193纳米ArF浸没式DUV光刻机，其制程工艺为28纳米。考虑到此项目作为十三五目标，未来具有较大的明确性，结合 28nm作为当前关键技术节点的性能和技术优势，我们认为光刻机国产替代将迎来新的曙光，尤其是IC前道制造领域，将初步打破国外巨头完全垄断的局面，实现从0到1 的突破。  按图索骥，追根溯源寻标的。通过对即将交付的28nm光刻机进行剖析，建议关注以举国之力助力国产替代的光刻产业链，一是光刻机核心组件：负责整体集成的上海微电子、负责光源系统的科益虹源，负责物镜系统的国望光学，负责曝光光学系统的国科精密，负责双工作台的华卓精科，负责浸没系统的启尔机电；二是光刻配套设施：包括光刻胶，光刻气体，光掩模版，光刻机缺陷检测设备，涂胶显影设备等。

3. 目录一、光刻机投资逻辑框架国产光刻机产业链：按图索骥 ASML光刻机产业链：集成全球工艺光刻机公司地图概览：前道光刻，一家独大从0到1，国产光刻机如何破局二、光刻机详解：现代光学工业之花三、光刻机的全球视角四、国产光刻机之路：路漫漫其修远兮

4. 国产光刻机产业链：按图索骥双工作台国产光刻机产业链光华卓刻精科核心浸没系统组件启尔机电光刻配套设施光刻胶南大光电容大感光光源系统福晶科技科益虹源物镜系统奥普光电国望光学光刻气体曝光系统设计与整机集成 IC前道制造上微电国科精密华润微光栅系统上光所光掩模版芯硕影速半导体半导体缺陷检测涂胶显影华特气体华润微精测电子雅克科技菲利华东方晶源资料来源：各公司官网，方正证券研究所中芯国际华虹宏力后道封装长电科技芯源微晶方科技

5. 国产光刻机产业链：按图索骥  在02专项光刻机项目二期中，设定的时间为2020年12月验收193nmArF浸没式DUV光刻机，对标产品为ASML现阶段最强DUV光刻机：TWINSCAN NXT:2000i。以NXT:2000i为例，各子系统拆分如下：上海微电子负责光刻机设计和总体集成，北京科益虹源提供光源系统，北京国望光学提供物镜系统，国科精密提供曝光光学系统，华卓精科提供双工作台，浙江启尔机电提供浸没系统。资料来源：各公司官网，方正证券研究所

6. ASML光刻机产业链:集成全球工艺光刻机核心组件阿斯麦光刻机产业链整机集成激光光源物镜组浸没双工作台 Cymer 蔡司 ASML TSMC 光学组件精密加工 Berliner Glas heidenh ain 资料来源：各公司官网，方正证券研究所零部件 Kyocera 前道制造台积电 ASML 三星海力士英特尔东芝半导体

7. ASML最先进的浸没式光刻系统：DUV——全球工艺集大成者  TWINSCAN NXT:2000i DUV（双工作台深紫外光刻机）是ASML最先进的浸没式光刻系统，是极紫外光刻机EUV前的重要过渡产品，也是后期7nm/5nm产能的重要补充。资料来源：ASML官网，方正证券研究所

8. 从上下游利益链条看ASML是如何成功的  ASML的成功=上游供应商的顶尖技术+下游厂商的巨额投资+开放性研究网络。  高端光刻机集合了全球各国最顶尖的科技，如：德国的蔡司镜头技术、美国的控制软件和光源、日本的特殊复合材料等，下游厂商为了获得优先供货权纷纷投入巨额资金支持ASML研发。美国德国中国台湾蔡司 Brion Cymer HMI 镜头光刻光源电子束检测投资技术获取投资入股 … … 信邦电子汉微科公准精密光罩股份线材高科技服务零组件紫外光光照盒入股 ASML 并购资本注入优先供货定增三星资料来源：赛迪智库，方正证券研究所台积电英特尔

9. 光刻机公司地图概览：前道光刻，一家独大 CR3：99% 资料来源：芯思想研究院，方正证券研究所

10. 从0到1，国产光刻机如何破局  中国晶圆代工需求占全球代工总需求比重日益提升。根据IBS显示，2018年中国IC设计公司对晶圆制造需求约805亿元，占全球晶圆代工规模4,088亿元的19.7%，到2025年时需求上升涨至 30.5%。在这样的格局下，中国对于半导体制造设备的需求以及资本投入将会日益提高。  随着中国大陆代工厂的不断扩建，未来对于国产光刻机的需求不断提升，而当前国内与国外顶尖光刻机制程仍存在较大差距，国产光刻机应从如下几个方面寻求突破：1、产业分工：国内涉及相关光刻机零部件的企业形成产业分工，各取所长研发、提供相应的技术和零部件；2、科研投入：目前国内企业仍存有买办思维，光刻机作为人类智慧的结晶，高科技产物，科研投入必不可少；3、技术突破：汇集顶尖人才对于核心技术优先突破；4、人才积累：注重奖励机制。中国代工市场占比国产光刻机如何破局 6000 35% 5000 30% 25% 4000 20% 3000 15% 2000 10% 1000 5% 0 0% 2018 2019 2020 中国代工需求（亿元） 2021 2022 2023 全球代工需求（亿元）资料来源：IBS，方正证券研究所 2024 2025 中国市场占比

11. 目录一、光刻机投资逻辑框架二、光刻机详解：现代光学工业之花光刻机：半导体工业皇冠上的明珠光刻机的演变及历史性转折顶级光刻机的尖端工艺三、光刻机全球视角四、国产光刻机之路：路漫漫其修远兮

12. 核心要点  光刻机：半导体工业皇冠上的明珠。光刻工艺定义了半导体器件的尺寸，是芯片生产流程中最复杂、最关键的步骤。光刻机是光刻工艺的核心设备，也是所有半导体制造设备中技术含量最高的设备，集合了数学、光学、流体力学、高分子物理与化学、表面物理与化学、精密仪器、机械、自动化、软件、图像识别领域等多项顶尖技术。光刻的工艺水平直接决定芯片的制程和性能水平。  光刻机的演变及历史性转折。根据所用光源改进和工艺创新，光刻机经历了5代产品发展，每次光源的改进都显著提升了光刻机所能实现的最小工艺节点。在技术节点的更新上，光刻机经历了两次重大变革，在历次变革中，ASML都能抢占先机，最终奠定龙头地位。  顶级光刻机的尖端工艺。目前业内最先进的是采用波长13.5nm极紫外光的第五代 EUV光刻机，可实现7nm工艺制程，技术要求极高，单台价值为1.2亿欧元，ASML成为全球唯一一家能够设计和制造EUV光刻机设备的厂商。

13. 光刻：IC制造中的关键环节  半导体芯片产业链分为IC设计、IC制造、IC封测三大环节。光刻的主要作用是将掩模版上的芯片电路图转移到硅片上，是IC制造的核心环节，也是整个IC制造中最复杂、最关键的工艺步骤。  通过激光或电子束直接写在光掩模板上，然后用激光辐照光掩模板，晶圆上的光敏物质因感光而发生材料性质的改变，通过显影，便完成了芯片从设计版图到硅片的转移。 IC制作工艺流程光罩光胶光胶化合物化合物化合物基底基底基底晶圆清洗、薄膜沉积光刻涂光刻胶光胶光胶化合物化合物化合物基底基底基底去胶化合物基底光刻刻蚀化合物 n+ n+ p+ 离子注入资料来源：电子说，方正证券研究所 p+ 基底 n+ n+ p+ 薄膜沉积 p+

14. 光刻：IC制造中的关键环节  光刻工艺定义了半导体器件的尺寸，是IC制造中的关键环节。  作为芯片生产流程中最复杂、最关键的步骤，光刻工艺难度最大、耗时最长，芯片在生产过程中一般需要进行20~30次光刻，耗费时间约占整个硅片工艺的40～60%，成本极高，约为整个硅片制造工艺的1/3。  一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀、检测等工序。为了生产芯片，需重复该过程超过50次以构建三维结构产线中晶圆制造设备投资额占比 CMP设备, 4% 其他设备, 3% 清洗设备, 6% 离子注入光刻设备, 剥离 27% 掺杂设备, 10% 沉积量测设备, 10% 刻蚀刻蚀设备, 20% PVD设备, 10% 显影曝光光致抗蚀剂膜资料来源：ASML官网，芯智讯，方正证券研究所 CVD设备, 10%

15. 双重图案技术：用于增加一倍图案密度  最简单的多重图案工艺是双重图案，它将特征密度提高了两倍。  最广泛采用的双图案化方案之一是双曝光/双蚀刻（LELE）。  该技术将给定的图案分成两个密度较小的部分。通过在光刻工艺中曝光光刻胶，然后蚀刻硬掩模，将第一层图案转移到下面的硬掩模上。然后将第二层图案与第一层图案对准并通过第二次光刻曝光和刻蚀转移到硬掩模上。最终在衬底上进行刻蚀，得到的图案密度是原始图案的两倍。普通光刻技术双重图案技术资料来源：Lam Research官网，方正证券研

16. 自对准的双重图案技术  自对准双重图案（SADP）技术是通过沉积和刻蚀工艺在心轴侧壁上形成的间隔物，然后通过一个额外的刻蚀步骤移除心轴，使用间隔物来定义所需的最终结构。因此特征密度增加了一倍。SADP技术主要用于FinFET技术中的鳍片形成、线的互连以及存储设备中的位线/字线的形成，其关键的优点在于避免了在LELE期间时可能发生的掩模不对齐。  193nm浸没式光刻的SADP可以实现20nm的半间距分辨率。双重图案技术中的自对准间隔技术 SADP 资料来源：Lam Research官网，方正证券研

17. 多重图案技术的应用  在EUV技术出现之前，技术人员利用193nm的光刻机，通过把镜头放在水里、相移掩模、多重曝光的方法，一步步推进芯片技术节点，将摩尔定律一直延续到现在。  将SADP加倍可以得到四重图案化工艺SAQP，使得193nm浸没式光刻可以实现到10nm的分辨率。理论上是可以实现7nm节点工艺制程，但是需要的光罩数量非常多，工艺复杂，量产难度大。浸没多重图案 EUV 流程步骤 1 个图案化过程的工艺步骤资料来源：ASML官网，方正证券研究所 CMP 干蚀测量光刻跟踪沉积清洗硬掩模 LE3=3×光刻蚀刻，“三重图案” LE4=4×光刻蚀刻，“四重图案” SAQP=间隔辅助四元图案 Cut=分离刻蚀步骤

18. 光刻机：半导体工业皇冠上的明珠  光刻机是光刻工艺的核心设备，也是所有半导体制造设备中技术含量最高的设备，包含上万个零部件，集合了数学、光学、流体力学、高分子物理与化学、表面物理与化学、精密仪器、机械、自动化、软件、图像识别领域等多项顶尖技术。  作为整个芯片工业制造中必不可少的精密设备——光刻机，其光刻的工艺水平直接决定芯片的制程和性能水平，因此光刻机更是被誉为半导体工业皇冠上的明珠。光刻机工艺的发展史光源第一代波长 g-line 436nm 第二代 i-line 365nm 第三代 KrF 248nm ArF 193nm 对应设备最小工艺节点说明接触式光刻机 800-250nm 易受污染，掩模版寿命短接近式光刻机 800-250nm 成像精度不高接触式光刻机 800-250nm 易受污染，掩模板寿命短接近式光刻机 800-250nm 成像精度不高扫描投影式光刻机 180-130nm 步进扫描投影光刻机 130-65nm 浸没式步进扫描投影光刻机 45-22nm 采用投影式光刻机，大大增加掩模版寿命最具代表性的一代光刻机, 但仍面临45nm制程下的分辨率问题极紫外光刻机 22-7nm 成本过高，技术突破困难 UV 第四代第五代 DUV EUV 13.5nm 资料来源：ASML官网，方正证券研究所

19. 光刻机工作原理图  光刻机的工作原理：在IC制作过程中，光束穿过掩模及镜片，经物镜补偿光学误差，将线路图曝光在带有光感涂层的硅晶圆上，然后显影在硅片上。激光器作为光源，物镜补偿光学误差，是光刻机的核心设备，光刻机物镜系统一般由近20 个直径为200～300mm的透镜组成。  光刻机决定了晶体管的尺寸，晶体管的尺寸对于芯片的性能具有重大意义。随着半导体产业的向前发展，不断追求着尺寸更小、速度更快、性能更强的芯片。正是半导体行业对于芯片的不断追求推动了光刻机产品的不断升级与创新。 ASML Twinscan简易工作原理图内部封闭框架能量探测器掩模版能量控制器激光器光速矫正器（共3个）资料来源：电子发烧友网，方正证券研究所掩模台测量设备硅片测量台曝光台减振装置

20. 光刻机总体构造解析光刻机总体结构光刻机（激光器）光源激光光刻机的构造：      照明系统 Stage系统镜头组搬送系统 Alignment系统光刻机性能指标：        基片尺寸范围分辨率对准精度曝光方式光源波长光强均匀性生产效率晶圆传输系统光束传输投影镜片操作控制单元掩模台 Airmounts 扫描晶圆台光源系统环境控制系统掩模台系统掩模传输系统自动校准系统投影物镜系统调平调焦测量系统硅片传输系统框架减震系统工作台系统资料来源：ASML官网，电子发烧友，方正证券研究所整机控制系统整机软件系统

21. 光刻机的发展历程 Twinscan NXE ASML光刻机升级历程 Twinscan XT-NXT PAS 5500 PAS 5000 分辨率套刻误差 >1μm 250nm >500nm 100nm >400~90nm 100~12nm 2010s 2000s 1990s 1989 1984 PAS 2000 >100~38nm >32~16nm 20~4nm 2nm  ASML成立于1984年，当时正是日本半导体如日中天的时代。日本半导体的成功背后，是尼康和佳能两大光学巨头的光刻设备，以及东京电子、日立、迪恩士等一系列配套厂商的支持。  1994年ASML的市场份额只有18%，但设计超前的8英寸PAS5500以及1995年IPO给ASML带来了机遇。台积电、三星和现代（后来的Hynix）率先决定几乎全部改用ASML的机器，而1995年东芝、西门子和IBM联盟考虑到和佳能的合作，开始没有选择ASML。  最后的结局是：坚持尼康佳能的日系半导体厂商真正开始了长达数十年的衰败，而押宝ASML的三大东亚厂商迅速崛起直到今天称霸。资料来源：ASML官网，方正证券研究所

22. 光刻机发展的历史性转折点——浸没式光刻机技术  传统的光刻技术中，镜头与光刻胶之间的介质是空气，而浸没式技术是将空气介质换成液体，利用光通过液体介质后光源波长缩短来提高分辨率。  20世纪90年代干式微影技术发展遇到瓶颈：光刻光源的波长无法从193nm缩短到 157nm。林本坚（TSMC研发副总经理）提出将透镜和硅片间的介质换成水，当时两大巨头尼康、佳能选择开发波长更低的光源，独独ASML决定和台积电合作研究“浸没式 ”解决方案。  随着二者的合作开发，2003年成功推出第一台浸没式光刻机，成为市场上最先进的产品，收获大量客户，市场份额快速提高，宣告着浸没式技术将成为光刻界追逐的焦点。浸没式光刻技术与传统光刻技术对比图 45nm制程下一代光刻技术两种发展轨迹掩模 157nm 光源开发投影物镜浸没液体光刻胶传统光刻硅片浸没式光刻资料来源：智东西，方正证券研究所 193nm 浸没式光刻

23. 光刻机价格变化  由于光刻机涉及系统集成、精密光学、精密运动、精密物料传输、高精度微环境控制等多项先进技术，是所有半导体制造设备中技术含量最高的设备，因此也具备极高的价值，且价格增长极快。  2018年，中芯国际向芯片机器制造商ASML发出了第一张订单，订购了一台最新的EUV（极紫外线）技术光刻机，机器价格为1.2亿欧元，于2019年交货。但目前由于种种阻碍， ASML迟迟未向中芯国际交货。 1.2亿欧元光刻机价格每4年翻一番步进式扫描投影式光刻机 EUV （ASML垄断）反射扫描摄影式光刻机扫描投影式光刻机接近式光刻机 25-30万美元接触式光刻机 1970年资料来源：尼康官网，ASML官网，方正证券研究所 2020年

24. EUV LLC联盟  1997年Intel和美国能源部共同发起成立EUV LLC，汇聚了美国顶级的研究资源和芯片巨头，包括劳伦斯利弗莫尔实验室、劳伦斯伯克利实验室、桑迪亚国家实验室三大国家实验室，联合摩托罗拉、AMD等企业，集中数百位顶尖科学家，共同研究EUV光刻技术。  美国政府担心最前沿的技术落入外国公司手中，反对ASML和尼康加入。在ASML做出多项让步后，最后成功加入EUV LLC，能够享受其基础研究成果，尼康却没能加入。  2005年摩尔定律的延续再度陷入停滞，ASML仍坚持EUV研发，寻求政府经费帮助，吸收下游制造商投资，联合研究所等合作研发，最终于2010年成功推出第一台EUV光刻机。 ASML与客户共同开发EUV技术已超过10年资料来源：ASML官网，方正证券研究所

25. 光刻机发展的历史性转折点——极紫外光刻技术  1997年ASML加入EUV LLC后，享受到的研究成果大大加快了其EUV的研发进度，2005年摩尔定律陷入停滞，极紫外光刻技术被认为是制程突破10nm的关键，但由于技术难度极高，需要巨额的研发资金，尼康和佳能只得选择放弃。  而同时ASML仍然坚持投入研发，并积极向外寻求研发支持。2010年ASML推出第一台EUV 光刻机NXE：3100，2013年收购准分子激光源巨头Cymer，同年推出NXE：3300B，2017 年推出第三款EUV光刻机NXE：3400B。  自此，ASML成为全球唯一一家能够设计和制造EUV光刻机设备的厂商，成为超高端市场的独家垄断者。极紫外光刻技术示意图大功率激光步进扫描4倍反射投影掩模版多层涂层镜 EUV 投影掩模版的1/4图形等离子体靶材料真空腔资料来源：International SEMATECH，方正证券研究所步进扫描承片台

26. EUV光刻机的工艺需求  难点一：在ASML的光刻机中，光源需要以每秒五万次的频率，用20kW的激光来击打20微米的锡滴，使液态锡汽化为等离子体，从而产生极紫外光(EUV)。  难点二：ASML的EUV光刻机可以实现13纳米的分辨率。  难点三：ASML无尘室内的空气比外部干净1万倍，为了实现这个目标，无尘室的通风设备必须每小时净化30万立方米的空气。  难点四：在ASML的高数值孔径EUV设备中，为了能精确达到10纳米以下的线宽以及1纳米以内的套刻精度，聚焦反射器必须非常平整。 EUV光刻技术示意图大功率EUV电源激光等离子体收集镜磁极中间聚焦 EUV 收集镜磁极资料来源：ASML官网，方正证券研究所 13面镜的示例系统

27. EUV光刻机的技术优势  芯片追求更快的处理速度，需要缩短晶体管内部导电沟道的长度，而光刻设备的分辨率决定了IC的最小线宽，因此光刻机产品的升级就势必要往更小分辨率水平上发展。  根据所使用光源的改进以及双工作台、沉浸式光刻等新型光刻技术的创新与发展，光刻机共经历了5代发展，每次光源的改进都显著提升了光刻机的工艺制程水平，以及生产的效率和良率。  EUV光刻机主要技术优势如下：1）更高的光刻分辨率；2）生产效率高，光刻工艺简单。但同时EUV光刻机也存在着许多问题：1）耗能巨大，能量利用率低；2）光学系统设计与制造复杂；3）光罩掩模版表面缺陷。第五代EUV 与ArFi工艺对比 ArF浸没 EUV λ，准分子激光器输出激光波长 NA，投影光刻物镜数值孔径 EUV光刻技术，可提供 3-5倍的分辨率增强光刻分辨率最小间距资料来源：ASML官网，方正证券研究所 NA 0.33 现在 NA 1.35 最大值 76nm 38nm半节距 26nm 13nm半节距 NA＞0.5 未来＜16nm ＜8nm半节距

28. 光刻机上游核心：光学镜片  高端光刻机含有上万个零部件，而光学镜片则是核心部件之一。高数值孔径的镜头决定了光刻机的分辨率以及套值误差能力，重要性不言而喻。  EUV垄断者ASML的镜片便是以蔡司技术打底，Carl Zeiss（卡尔蔡司）是光学及光电子学领域的绝对权威，长期以来为ASML的光刻设备提供最关键且高效能的光学系统。  目前ASML已与卡尔蔡司公司合作开发出数值孔径为0.33的EUV光刻机镜头，并积极研发下一代0.55高数值孔径光学系统，为推进3纳米及以下制程做努力。该光学系统与多重成像技术相比，成本将降低50%，周期时间将缩短3~6倍，并具备一流的套刻和聚焦性能。蔡司主要光刻系统  13.5nm（EUV）的光刻 EUV是未来纳米技术的关键，使用具有极紫外光的创新EUV 光刻技术，可首次在晶圆中生成尺寸小于20nm的结构。  193nm（ArF）的光刻采用深紫外光（DUV），波长为193nm - 有或没有浸入式。来自两种系统类型的光都是通过带有氟化氩（ArF）的准分子激光器产生的。资料来源：蔡司官网，ASML官网，方正证券研究所光源掩模版光学镜片图案在晶圆上重复晶圆

29. 卡尔蔡司:光学领域的先驱者  蔡司是光学和光电行业国际领先的科技企业，研发并销售半导体制造设备、测量技术、显微镜、医疗技术、眼镜镜片、相机和摄影镜头、望远镜和天文馆技术。在半导体制造设备领域，卡尔蔡司在光刻领域提供了主流193纳米光刻光学系统和极紫外13.5纳米光学系统。  蔡司正塑造技术领域的未来，并通过解决方案不断推动光学和相关领域的发展。公司在研发方面的重大可持续投资为蔡司的技术和市场领导地位的成功和持续扩展奠定了基础。蔡司业务分类半导体制造技术半导体制造技术正在塑造微电子时代。蔡司半导体制造设备能让微芯片变得更小、更强大、更节能、更经济。工业质量与研究光学消费品市场医疗技术确保满足质量标准并应用于科研。工业和科学界使用蔡司坐标测量机、显微镜系统和软件解决方案以发现非常细小的结构和细微的过程。作为眼镜、电影和相机镜头以及双筒望远镜、观测镜和瞄准镜的优秀制造商，光学消费品市场创造了许多令人难忘的时刻。塑造医疗进步。蔡司为眼科、神经外科、耳鼻喉科、牙科和肿瘤学等提供的产品和解决方案帮助患者提高生活质量。资料来源：蔡司官网，方正证券研究所

30. 光刻机上游核心：光源  光源则是高端光刻机另一核心部件，光源波长决定了光刻机的工艺能力。光刻机需要体积小、功率高而稳定的光源。如EUV光刻机所采用的波长13.5nm的极紫外光，光学系统极为复杂。  2013年ASML收购了全球领先的准分子激光器厂商Cymer，加速了EUV光源技术的发展，为光源技术提供了保障。 CYMER ONLINE XLA 400 XLR 500i XLR 600ix … XLR 700IX … … 2015年 … Cymer部分新技术发布情况一览 2001年 2005年 2006年 2009年掩模版 EUV光源系统中间聚焦光源收集投影光学系统 CO2激光器晶圆台来源资料来源：Cymer官网，SpringerLink，方正证券研究所

31. 目录一、光刻机行业投资逻辑框架二、光刻机详解：现代光学工业之花三、光刻机的全球视角光刻机的全球市场空间光刻机的全球市场格局海外巨头概览四、国产光刻机之路：路漫漫其修远兮

32. 核心要点  光刻机的全球市场空间。受益于下游需求旺盛，光刻设备有望量价齐升带动市场空间不断增长。量：晶圆尺寸变大和制程缩小将使产线所需的设备数量加大，12寸晶圆产线中所需的光刻机数量相较于8寸晶圆产线将进一步上升。同时预计2020年随着半导体产线得到持续扩产，光刻机需求也将进一步加大。价：随着芯片制程的不断升级， IC前道光刻机制造日益复杂，其价格不断攀升。  光刻机的全球市场格局。目前光刻机行业已经成为一个高度垄断的行业，行业壁垒较高，全球前道制造光刻机市场基本被ASML、尼康、佳能垄断，CR3高达99%。 ASML一家独占鳌头，成为唯一的一线供应商，Nikon高开低走，但凭借多年技术积累，勉强保住二线供应商地位；而Canon只能屈居三线；上海微电子装备（SMEE）作为后起之秀，暂时只能提供低端光刻设备。  对标ASML：他山之石可以攻玉。在IC前道光刻机领域，ASML一家独大，高端EUV 光刻机市占率高达100%。总结ASML的崛起之路：1、在全球维度，通过并购、入股获取光刻机各项关键子系统的尖端技术，贯通上游产业链，再进行整机集成；2、针对顶尖工艺的巨额研发投入。

33. 晶圆厂资本开支加速带动设备需求  2021年将会是全球晶圆厂设备支出的标志性一年，增长率为24％，达到创纪录的677亿美元，比先前预测的657亿美元高出10％，所有产品领域都有望实现稳定增长。  存储器工厂将以300亿美元的设备支出领先全球半导体领域；其次是领先的逻辑和代工厂，预计将以290亿美元的投资排名第二。  从产业趋势来看，存储器厂成为投资主力，基于存储芯片龙头三星、海力士及美光二季度数据，服务器云计算、5G基础建设将会带动相关芯片需求增长。全球晶圆厂设备开支预测晶圆厂设备开支（前端）设备（百万美元）增长率 5月预测增长率从2月预测中推出的最低点资料来源：SEMI，OFweek，方正证券研究所 2月预测增长率

34. 光刻机全球市场未来预测  受益于下游需求旺盛，光刻设备有望量价齐升带动市场空间不断增长。  价：随着芯片制程的不断升级，IC前道光刻机制造日益复杂，其价格不断攀升。先进制程发展使得晶体管成本降低，但是光刻机价格不断增高。目前7nm EUV光刻机平均每台价格达到了1.2亿欧元。  量：晶圆尺寸变大和制程缩小将使产线所需的设备数量加大，性能要求变高。12 寸晶圆产线中所需的光刻机数量相较于8寸晶圆产线将进一步上升。同时预计 2020年随着半导体产线得到持续扩产，光刻机需求也将进一步加大。光刻机和晶体管的价格变化趋势 12寸晶圆产线需要的光刻设备更多 9 8 7 6 5 4 晶体管均价光刻机价格光刻机平均每像素成本 1960 1970 1980 1990 3 2 1 2000 2010 2020 0 8寸线 12寸线（成熟制程） 12寸线（先进制程）制造产线所需光刻机数量（台/1万晶圆/月）资料来源：中国产业信息网，方正证券研究所

35. 全球格局三足鼎立，ASML龙头地位突显  目前全球光刻设备的格局是：ASML一家独占鳌头，成为唯一的一线供应商，旗下产品覆盖了全部级别的光刻机设备；Nikon高开低走，但凭借多年技术积累，勉强保住二线供应商地位；而Canon只能屈居三线；上海微电子装备（SMEE）作为后起之秀，暂时只能提供低端光刻设备，由于光刻设备对知识产权和供应链要求极高，短期很难达到国际领先水平。  目前光刻机行业已经成为一个高度垄断的行业。如果没有特别原因，这一格局在未来的时间里都很难发生变化。资料来源：电子说，方正证券研究所

36. 全球格局三足鼎立，ASML龙头地位突显  从全球角度来看，半导体前道光刻机长期由ASML、尼康和佳能三家把持，从 2012-2019历年全球半导体前道光刻机出货比例可以看出，ASML，尼康，佳能三家公司几乎占据了99%的市场份额，其中ASML光刻机市场份额常年在60%以上，市场地位极其稳固。 2012-2019年的半导体前道光刻机市场份额变化 2011-2019年三大公司各品类累计出货量（台） 1800 70% 1600 60% 1400 50% 1200 40% 1000 30% 800 600 20% 400 10% 200 0% 2012 2013 2014 ASML 2015 2016 Nikon 2017 2018 2019 Canon 资料来源：ASML、Nikon、Canon官网，方正证券研究所 0 ASML EUV NIKON ARFI ArF CANON KrF i-line

37. 高端市场AMSL一枝独秀  顶级光刻机市场ASML一家独大。2019年的光刻机高端市场中，EUV方面ASML 独占鳌头，市占率100%。从EUV、ArFi、ArF机型的出货来看，全年共出货154台，其中ASML出货130台，在高端市场占有84%的份额。  Nikon在高端光刻机市场仍有一席之地，Canon则完全退出高端市场，将其业务重点集中于中低端光刻机市场。中低端光刻机市场竞争激烈，产品包括封装光刻机、LED光刻机以及面板光刻机等，与复杂的IC前道制造相比，工艺要求和技术壁垒较低， Canon凭借价格优势拿下不少的中低端市场份额。 2019年度全球高端光刻机市占率情况 2019年度全球高端光刻机销售情况 140 100% 120 80% 100 80 60% 60 40% 40 20% 20 0 0% ASML Nikon EUV ArFi Canon ArF 资料来源：ASML、Nikon、Canon官网，方正证券研究所 EUV ArFi ASML Nikon ArF Canon

38. ASML：高端光刻机的龙头  ASML成立于1984年，是世界领先的半导体设备制造商之一，其唯一产品类型就是集成电路制造环节中最核心的设备——光刻机。  对内：ASML不断投入巨额研发费用，集合美国、欧洲科研力量，掌握了EUV光刻机的核心技术，从而奠定了在高端光刻机的龙头地位。  对外：通过并购竞购竞争对手，不断布局光刻机领域关键技术；同时加强与三星，英特尔和台积电等世界顶级芯片制造商的通力合作。ASML通过携手行业上下游，不断巩固市场龙头地位。 1984 飞利浦和ASMI 成立了ASML开发光刻系统，推出了第一个系统PAS2000 步进器 1988 ASMI退出 ASML合资公司，并被飞利浦收购 1986 推出PAS 2500 步进器，与镜片制造商卡尔蔡司建立了密切的合作关系 2000 收购了硅谷集团，并将康涅狄格州的威尔顿作为研发和制造地点 1995 飞利浦出售其剩余股份，ASML 成为一家完全独立的上市公司，在阿姆斯特丹和纳斯达克证券交易所上市资料来源：ASML，方正证券研究所 2007 发运了第一个浸入式系统，收购了领先的半导体设计和制造优化解决方案提供商 BRION 2001 推出了 TWINSCAN系统及其革命性的双阶段技术 2013 收购了位于圣地亚哥的光刻光源制造商 Cymer 2012 与三个主要客户 -英特尔，台积电和三星共同开发了客户联合投资计划 2019 ASML宣布同意收购位于荷兰代尔夫特的高科技公司 Mapper的知识产权资产 2016-2017 通过收购HMI 扩展了Holistic Lithography 产品组合。联合ASML和 HMI工作于 2017年首次出货ePfm5

39. ASML：迭代产品，拉大差距  ASML旗下的TWINSCAN系列是目前世界上精度最高，生产效率最高，应用最为广泛的高端光刻机型。最新的TWINSCAN NXE:3400C可用于生产5nm的芯片，2019年共交付了9台。目前全球绝大多数半导体生产厂商，都向ASML采购TWINSCAN机型。  市场上主力机种是XT系列以及NXT系列，为ArF和KrF激光光源，XT系列是成熟的机型，分为干式和沉浸式两种，而NXT系列则是现在主推的高端机型，全部为沉浸式。  预估2021年将推出0.55NA的新机型EXE:5000样机，可用于2纳米生产。 ASML产品对比：ArFi vs EUV ArFi (193nm) EUV (13.5nm) 透射光学（透镜）反射光学（布拉格反射镜）准分子激光源激光等离子体源浸没式（NA of water=1.33）真空度（NA=0.33）资料来源：ASML，方正证券研究所

40. ASML：创新的股权结构  ASML为了筹集EUV光刻机的研发资金，于2012年提出“客户联合投资计划”：客户可通过注资的方式成为股东后拥有优先订货权。这样一来，ASML的研发资金压力转移到了客户身上，客户需要为先进光刻技术的研发买单，但同时也会拥有对先进技术的优先使用权。该计划一经推出，ASML以23%的股权共筹得53亿欧元资金。  ASML在2019年共向客户交付了26台极紫外光刻机。其中，有9台是最新型号，即 NXE:3400C，这些新型号的光刻机被用于7nn EUV工艺的制造。其中有一半给了台积电，其余给了三星、英特尔等有晶圆业务的公司。 2012年ASML研发获得注资 2020年1月ASML股权结构变化美国三星 5.03亿欧元股权投资 2.75亿欧元研发支持台积电英特尔 8.38亿欧元股权投资 41亿美元股权投资 10亿美元研发支持注资 ASML 资料来源：ASML，方正证券研究所资本国际集团 15.2% 英国贝莱德集团 6.52% ASML 吉福德集团 4.35%

41. ASML：稳固的产业生态塑造极强的护城河资料来源：半导体设备资讯站，方正证券研究所

42. ASML：营收及净利润情况  在2019年下半年，内存芯片客户需求趋弱，而逻辑芯片客户需求走强。2019年ASML的净销售额为118.2亿欧元（约907.3亿人民币），同比增长8%，净利润为25.9亿欧元（约198.9亿人民币），同比增长3%。  未来逻辑芯片客户强劲的需求将弥补在存储芯片方面的需求减缓。由于半导体领域的技术创新，以及5G技术的成熟推动多种场景的落地，ASML预计未来营收将实现稳步增长。 ASML2014-2019年营收及增长 ASML2014-2019年归母净利润及其增长 140 35% 30.00 120 30% 25.00 100 25% 80 20% 60 15% 5% 5.00 0 0% 0.00 营业收入(亿欧元) 2017 2018 营收同比增长资料来源：ASML年报，方正证券研究所 2019 20% 10.00 20 2016 30% 15.00 10% 2015 40% 20.00 40 2014 50% 10% 0% 2014 2015 2016 2017 归母净利润(亿欧元) 2018 同比增速 2019

43. ASML:2019年营收重点由存储转为逻辑  从光刻机收入按下游应用拆分可以看出，逻辑芯片在2019年按下游应用拆分的光刻收入中占比73%，存储芯片占比27%，逻辑芯片成为主要来源。  从ASML营业收入按下游应用拆分可以看出，2019年之前ASML营收增长的主要动力来源于存储芯片，其营收占比从2016的22.1%，一路增长至2018的41.5%，但是在2019年实现反转，存储芯片市场需求疲软，而逻辑芯片需求逆势走强。 ASML2019年光刻机收入按下游应用拆分 ASML2014年以来光刻机收入按下游应用拆分 140 120 100 27.00% 80 60 40 73.00% 20 0 2014 逻辑存储资料来源：ASML年报，方正证券研究所 2015 2016 已安装的基础管理 2017 逻辑 2018 存储 2019

44. ASML:光刻机营收按产品及地区划分  从光刻机收入按产品拆分可以看出，目前ASML的主流光刻机仍为ArFi，2019年营收占比为 53%，但随着EUV被更多大厂采用，我们认为EUV占比在未来几年会迅速增长。  从ASML光刻机销售净额可以看到，三星，海力士，台积电，英特尔作为ASML的大客户，韩国，中国台湾以及美国成为了ASML光刻机的主要出货地区，2019年销售净额占比分别为 18%、45%和17%。 ASML2019年光刻机销售收入按产品拆分资料来源：ASML，方正证券研究所 ASML2019年光刻机销售净额按地区拆分

45. ASML：出货统计及销售额情况  从ASML光刻机2017-2019年出货统计图可以发现，其出货增长主要来源于EUV，其中EUV2019年较2018年增长8台，若以1亿欧元计价，营收将贡献8亿欧元，高端光刻机成为ASML出货增长的主要驱动力。  从ASML2019年光刻机销售额统计图可以看出，ASML2019年全球光刻机总销售额为90亿欧元，光刻机总出货为229台，平均每台光刻机价格价格为0.39亿欧元， 2020年将有望迎来量价齐升。 ASML2017年以来光刻机出货统计（台） 250 ASML2017-2019年销售额变化 100 90.0 90 200 82.6 80 70 150 63.7 60 50 100 40 30 50 20 10 0 2017 EUV 2018 ArF ArFdry 2019 KrF 资料来源：ASML，方正证券研究所 i-line 0 2017 2018 光刻机销售总额（亿欧元） 2019

46. ASML:盈利能力及研发支出  从长期的盈利能力来看，ASML盈利能力稳健增长。毛利率从2008年34.4%，增长到 2019年的44.7%，净利率从2008年10.9%，增长到2019年的21.9%，但近几年盈利能力保持稳定。  ASML2019年研发费用高达19.6亿欧元，占营业收入比重为16.6%。ASML在光刻设备市场具有不可撼动的霸主地位，尼康和佳能难以与之抗衡的一大重要原因在于其巨额研发投入撑起高端产品的竞争力，对于ASML来讲，研发其实是研发组装技术和核心部件，因为光刻机有90%的部件是全球采购的，不是ASML生产的，这种模式比佳能和尼康的“单枪匹马”研发模式更具效率和灵活性。 2016年以来ASML毛利率与净利率变化 ASML 2016年以来研发支出情况 50 25 17% 40 17% 20 16% 30 16% 15 15% 20 15% 10 14% 10 14% 5 0 13% 2016 2017 销售净利率% 2018 销售毛利率% 资料来源：wind，方正证券研究所 2019 0 13% 2016 2017 研发费用（亿欧元) 2018 2019 研发费用占营收比例

47. ASML：拳头产品EUV的优势对比传统光刻机，EUV光刻为客户所带来的价值商业上的巨大前景技术领域的革命性突破 EUV13.5nm光刻分辨率 VS 传统光刻机193nm紫外光 EUV14层掩膜层 VS 传统光刻机27层掩膜层 5nm及以下制程， EUV将成为必备工具大幅度减少工艺时间 EUV 光刻机全新晶体管结构全新工艺材料 1.2倍的密度提升同等功耗下 10%的性能增幅成本降低15~50% EUV单一图案鳍式场效应晶体管金属栅电极叠层技术大幅提升客户的销售净利润 EUV突破了传统光刻机的7nm技术瓶颈，拥有巨大的商业前景资料来源：ASML，方正证券研究所

48. 光刻机行业发展趋势：EUV成为大势所趋 AMSL光刻机收入占比波长（nm）光源：g-line 接触接近式 800-250nm制程 500 目前AMSL一半以上的收入来自于ArFi，但是预计 2025年EUV将会给ASML 带来超过75%的营收 436 400 365 300 2025E 光源：i-line 接触接近式 800-250nm制程 ArFi Dry 248 光源：KrF 扫描投影式 180-130nm制程 200 193 EUV 光源：ArF 步进投影式130-65nm制程浸没步进式45-22nm制程 100 13.5 0 第一代第二代第三代资料来源：中国产业信息，ASML，方正证券研究所第四代第五代光源：EUV 极紫外式 22-7nm制程

49. EUV光刻机：引领未来  ASML当前的生产是使用0.33NA数值孔径系统完成的，未来计划在3nm处引入 0.55NA的形变镜头，可以提高光刻机的分辨率和生产率。  毫无疑问，EUV现在是用于领先工艺的关键光刻的首选解决方案，将支持未来十年的应用。 EUV技术扩展到0.33NA和0.55NA 支持超出了未来十年的应用分辨率分辨率 EUV将延伸到0.33NA以提供最先进广泛的覆盖和节点到节点的生产力改进 EUV0.33NA 2016 EUV 0.33NA NXE3350B 2017 NXE:3400B •2.5nm|125wph •2.0nm|125wph 2018 2019 2020 2021 2022 2023 Overlay Tput NXE:3400C NXE Next •1.5nm •155 •1.5nm|170wph •<1.1nm|≥185wph High NA 0.55NA •1.1nm |185wph 3nm处引入 0.55NA EUV0.55NA 资料来源：ASML，方正证券研究所 …2025

50. ASML客户扩建情况各大代工厂扩建来安装EUV系统，用以提升工艺水平资料来源：ASML，方正证券研究所

51. ASML中国业务随着行业的发展而增长  ASML在中国的布局逐渐深化，设立了多家工厂、研发中心，拥有1000多名员工。随着国产光刻机业务的不断发展，ASML在中国的业务也不断增长。 ASML在中国的系统销售和员工中国北部（2个新晶圆厂）系统销售额员工中国西部（2个新晶圆厂）通过在中国开设公司，ASML在中国的销售快速增长： 13 2 1 遍布中国的办事处研发中心培训中心 1 仓库 1000 员工资料来源：ASML，方正证券研究所中国东部（3个新晶圆厂）上海（2个新晶圆厂）中国中部（2个新晶圆厂）中国南部（4个新晶圆厂）

52. 光刻机未来前景  受益于5G时代、AI、自动驾驶等技术的普及，ASML 光刻机的订单和收入强劲增长有望在未来几年持续，2025 年ASML预计实现收入500亿美元左右，年均复合增长率为15.8%。自动驾驶人工智能大数据虚拟现实智能手机+APP时代百万 600 500 个人电脑+浏览器时代 CAGR=15.8% 400 300 200 100 0 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 全球光刻机市场规模（亿美元）资料来源：ASML，方正证券研究所

53. 尼康：发挥面板光刻比较优势  尼康（Nikon），是日本的一家著名相机制造商，成立于1917年，当时名为日本光学工业株式会社。1988年该公司依托其照相机品牌，更名为尼康株式会社。  尼康最早通过相机和光学技术发家，1980年开始半导体光刻设备研究，1986年推出第一款FPD光刻设备，2006推出ArF液浸式扫描光刻机。如今，尼康既是相机制造商，也是半导体和面板光刻设备制造商，还生产护目镜，双筒望远镜，显微镜，勘测器材等，业务覆盖范围广泛。资料来源：尼康，方正证券研究所

54. 尼康：业务拆分及应用领域  尼康的业务可拆分成四大事业部：影像事业、精机事业、医疗健康事业以及工业仪器及其他。  其中，精机事业是指通过制造LCD液晶面板和有机电致发光（OLED）面板的平板显示（ FPD）曝光装置，以及制造用于半导体生产的半导体曝光装置的开发与研究，推动超智能社会的实现。  集成电路芯片和高分辨率平板显示器是推动IoT和AI进步的关键。尼康从事这些部件的电路图曝光制造系统的研发和生产，助力智能社会的创建。尼康产品主要应用领域资料来源：尼康，方正证券研究所

55. 尼康：发挥面板光刻比较优势  在FPD光刻方面，尼康则可发挥其比较优势。尼康的机器范围广泛，从采用独特的多镜头投影光学系统处理大型面板到制造智能设备中的中小型面板，为全球领先的制造商提供多样化的机器。尼康平板显示器的制造工艺以及FPD曝光装置掩模板整列工艺（TFT制作工艺）电池和模块工艺玻璃面板接收测试曝光玻璃面板尺寸第六代:1500*1850 mm 第8代:2200*2500mm 第10.5代:2940*3370mm 资料来源：尼康，方正证券研究所 FPD曝光装置检测和维修

56. 尼康：营收下降加速，归母净利下滑  尼康在经历了2017年和2018年利润的大幅增长后，2019年遭遇业绩大幅滑坡。据尼康2019 年（2019年4月至2020年3月）财报显示，该年度公司合并年营收下滑至5,910.12亿日元，下滑幅度16.6%，扣非后归母净利润下滑至76.93亿日元，下滑幅度高达88.40%。  图像产品收入同比减少最为严重，2020年受到舆情的影响，市场对于高端产品的需求反弹缓慢，不排除连续明年亏损的可能性。尼康2014-2019年营收及增长率尼康2014-2019年扣非后归母净利润及增长率 1,000,000 900,000 15% 70,000 900% 10% 60,000 5% 50,000 0% 40,000 400% -5% 30,000 300% -10% 20,000 -15% 10,000 -20% 0 800% 700% 800,000 700,000 600,000 500,000 400,000 300,000 200,000 100,000 0 2014 2015 2016 营收（百万日元） 2017 2018 同比增长% 资料来源：尼康，方正证券研究所 2019 600% 500% 200% 100% 0% -100% -200% 2014 2015 2016 2017 归母净利润（百万日元） 2018 2019 同比增长

57. 尼康：营收结构分析  从营收产品结构来看，影像事业和精密设备2019年分别实现营收2973亿日元以及2749 亿日元，合计占比超过70%，成为支撑营收的主要来源。  从营收地区结构来看，尼康面向全球，提供用于智能设备高清晰面板的制造装置、长期以来深受人们喜爱的照相机等各种产品，其销售额的80%以上来自日本以外，2019年日本地区营收占比只有13%。尼康2019年营收地区结构尼康2019年营收产品结构 17.27% 17.86% 13.02% 38.57% 8.44% 24.29% 28.15% 16.68% 35.58% 影像产品精密设备医疗健康工业设备及其他资料来源：Wind，方正证券研究所日本美国欧洲中国其他

58. 尼康：光刻机贡献利润巨大  从毛利率走势来看，尼康毛利率整体呈现上涨走势，从2009的29.7%，不断增长至2019年的超过40%，盈利能力不断增强。而其净利率也在19年翻了一番。  从营业利润结构来看，精密设备以35%的营收占比，支撑75%的营收利润，可见在尼康的盈利体系中，光刻机占据主导地位，是盈利的主要来源。尼康2016-2019年毛利率走势图尼康2019年营业利润结构 50% -2% 6% 45% 20% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 75% 0% 2016 2017 销售毛利率 2018 销售净利率资料来源：Wind，方正证券研究所 2019 影像产品精密设备医疗健康工业设备及其他

59. 尼康：光刻机出货量结构  从尼康光刻机出货量可以看出，尼康光刻机以面板光刻为主，通过发挥面板光刻的比较优势，尼康历年FPD光刻机的出货量在70%左右。2019年，Nikon面板（FPD）用光刻机出货40台，较2018年减少33台。但其10.5代线用光刻机出货量从2018年出货14台增长到2019年的22台。  从芯片光刻机出货量可以看出，尼康在芯片光刻技术上远不及ASML，目前的产品还停留在ArF和KrF光源，和ASML的EUV难以相提并论。尼康芯片光刻机出货量（单位：台）尼康光刻机出货量（单位：台） 120 50 45 100 40 35 80 30 60 25 20 40 15 10 20 5 0 0 2017 2018 芯片光刻机面板光刻机资料来源：Wind，方正证券研究所 2019 2017 2018 ArFi ArF KrF 2019 i-line

60. 尼康：研发投入情况  尼康研发投入持续增长，但其中对于光刻设备的投入比重却在下降。从2008年260亿日元一路下降至2017年160亿日元，到2019年才勉强恢复到2016年的水平。可以看出，随着芯片光刻机进入EUV时代，尼康在高端光刻机领域逐渐力不从心，佳能更是直接退出高端的竞争，ASML从此奠定垄断地位。  佳能与尼康2019年研发占营业收入比重仅为8%左右，远低于ASML17%。尼康FY2016年以来研发支出情况 2015年以来三家公司研发占营收比重对比 18% 16% 14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% 2015 2016 ASML 资料来源：Wind，方正证券研究所 2017 Nikon 2018 Cannon 2019

61. 尼康：最新的顶尖制程光刻机产品  尼康旗下最新的光刻机产品为ArF液浸式扫描光刻机NSR-S635E，搭载高性能对准站 inline Alignment Station（iAS），曝光光源ArF 准分子激光器（193纳米波长），分辨率≦38nm，这款光刻机专为5nm工艺制程量产而开发，与阿斯麦的高端光刻机 NXT2000i可以一较高下。尼康NSR-S635E ArF液浸式扫描光刻机NSR-S635E指标分辨率 NA 1.35 曝光光源 ArF 准分子激光器（193纳米波长）缩小倍率 1:4 最大曝光范围重合精度产出资料来源：尼康，方正证券研究所

62. 佳能：光电为主，光刻为辅  佳能是日本的一家全球领先的生产影像与信息产品的综合集团，在20世纪90年代早期，佳能推出了其i-line光刻设备，并实现了小型化水平，使350nm模式成为可能。后来，开发了更短波长的光源，最终在21世纪后期开发了ArF浸没式光刻设备，实现了 38nm模式。资料来源：佳能官网，方正证券研究所

63. 佳能：主营业务拆分  佳能一般将业务划分为四个分部：办公产品、影像系统产品、医疗系统和产业设备及其他。  通过能够实现半导体电路图案小型化的技术，芯片性能得到了显著提高。佳能开发和制造最先进的半导体光刻设备，用于压印电路图案，实现小型化和提高生产率。目前，我们正在进行纳米压印光刻技术的下一代半导体制造设备的研发，这将进一步实现小型化和降低成本。芯片光刻设备全球占比第二办公产品佳能业务拆分产业设备及其他全球占比26% FPD 全球占比第一影像系统产品医疗系统资料来源：佳能官网，方正证券研究所全球占比56%

64. 佳能：光刻工艺与纳米压印光刻对比  随着各公司试图在EUV光源等方面取得突破，佳能选择了不同的方法。该公司试图通过一种以更低成本实现小型化的新技术，而不是试图缩短光波长。该技术被称为纳米压印光刻（NIL），并且预期其将导致半导体工业中的创新，因为其使得可以通过使用简单工艺以15nm或更小的规模以更低成本制造图案。光刻工艺与纳米压印光刻对比抗蚀剂（树脂）光刻光线移除硅片化学反应抗蚀剂（树脂）紫外线 NIL 硅片资料来源：佳能官网，方正证券研究所模具模具

65. 佳能：营收和利润均下滑  2019年营业收入下降9.07％至3.59万亿日元，扣非后归母净利润下降50％至1251亿日元。  随着智能手机功能升级，数码相机市场缩小，半导体市场行情恶化，这些因素对佳能业绩造成打击。不过，佳能从东芝手中收购的医疗器械部门等表现坚挺，预计下一财年将转为利润增加。佳能2016年以来扣非后归母净利润及增长佳能2016年以来营收及增长 4200 25% 300 80% 250 60% 20% 4000 15% 3800 10% 200 5% 150 40% 20% 3600 0% 0% 3400 100 -20% -5% 3200 50 -40% 0 -60% -10% 3000 -15% 2016 2017 营收（十亿日元） 2018 2019 同比（%）资料来源：Wind，方正证券研究所 2016 2017 2018 扣非后归母净利润（十亿日元） 2019 同比增长%

66. 佳能：光刻设备出货量和营收情况  从2016年到2018年光刻设备尤其是芯片光刻设备的销售量显著上升。但在2019年Canon 光刻机遭到了大幅冲击，营收约为1650亿日元，较2018年下降21.3%。Canon半导体用光刻机出货达84台，较2018年出货量114台，减少30台，下滑26.3%。  2019年受到半导体行情下滑的影响以及不断被ASML不断压制夺走市场份额，佳能光刻机设备业绩下滑，反映出佳能在光刻设备市场上竞争力下降，议价能力不足，归根结底还是研发投入不足，技术无法满足高端市场要求，与ASML差距越拉越大。佳能FY2016以来光刻设备营收佳能FY2016以来光刻设备出货量情况（台） 200 2.5 180 160 2 140 120 1.5 100 芯片光刻机 80 60 40 20 1 0.5 0 0 2016 2017 KrF 2018 i-Line 资料来源：Wind，方正证券研究所 FPD 2019 2016 2017 2018 光刻机销售额（千亿日元） 2019

67. 佳能：毛利率和净利率及研发费用  2019年毛利率和净利率较2018年双双下滑。欧洲经济放缓和芯片市场下滑，同时日益萎缩的相机消费市场也将对佳能造成不利影响。2019年佳能的研发费用触底反弹，但还是低于2017年的水平，其产品缺乏竞争力是毛利率和净利率下滑的主要原因。佳能2016-2019年毛利率和净利率走势图佳能2016-2019年研发费用走势图 60% 50% 340 9% 335 9% 330 9% 325 40% 9% 320 30% 315 8% 310 8% 305 20% 8% 300 8% 295 10% 0% 2016 2017 2018 销售毛利率销售净利率资料来源：Wind，方正证券研究所 2019 290 8% 285 7% 2016 2017 研发费用（十亿日元） 2018 2019 研发占比

68. 目录一、光刻机行业投资逻辑框架二、光刻机概览：现代光学工业之花三、光刻机的全球视角四、光刻机国产化之路：前路漫漫，曙光微现 02专项：众志成城，技术突破国产光刻机市场空间与工艺水平剖析探寻国产光刻机产业链投资机会

69. 核心要点  02专项：众志成城，技术突破。在 02专项的十三五规划中，突破28nm浸没式光刻机及核心组件被列入战略目标，举全国之力，汇集顶级科研人才开启“光刻机双工件台系统样机研发”项目、“超分辨光刻装备研制”项目、“极紫外光刻关键技术研究” 项目，现均取得重大突破。  国产光刻机市场空间与工艺水平剖析。随着第三次全球半导体产业向中国转移，国内晶圆厂投资加速，光刻机作为新建晶圆厂的核心资本支出，市场空间进一步打开。 28nm作为当前关键技术节点，工艺制程从90nm突破至28nm，对于国产替代具有重大战略意义。  探寻国产光刻机产业链投资机会。实现光刻机的国产替代并不是某一企业能够单独完成的，需要光刻产业链的顶尖企业相互配合。光刻产业链可拆分为两个部分，一是光刻机核心组件，包括光源、镜头、双工作台、浸没系统等关键子系统，二是光刻配套设施，包括光刻胶、光掩模版、涂胶显影设备等。上海微电子将在2021年交付的 28nm光刻机正是源于以下核心企业以举国之力在各自细分领域的技术突破：上海微电子负责光刻机设计和总体集成，北京科益虹源提供光源系统，北京国望光学提供物镜系统，国科精密提供曝光光学系统，华卓精科提供双工作台，浙江启尔机电提供浸没系统。

70. 光刻机国产化之路：路漫漫其修远兮  中国的光刻机发展起源于20世纪70年代，伴随着半导体行业研究的兴起，中国于1977年研发成功第一台光刻机，1978-1985年先后研制成功三台光刻机，当时中国的半导体产业虽然没有达到当时世界先进水平，但是差距并不大。80年代底，由于中国信奉“造不如买” 的发展理念，导致中国半导体行业停滞不前，直到2002年，国家开始重视光刻机的研发。至今18年的时间里，中国在逐步缩小和国际光刻机巨头的差距，路漫漫其修远兮，上海微电子等光刻机企业的崛起，表明中国正在追赶的路上坚定不移、勇往无前。中国光刻机发展历程图资料来源：中科院长春光机所官网，上海微电子官网，方正证券研究所

71. 02专项——极大规模集成电路制造技术及成套工艺专项  为推动我国集成电路制造产业的发展，提升我国集成电路制造装备、工艺及材料技术的自主创新能力，充分调动国内力量为重大专项的有效实施发挥作用，国家决定实施科技重大专项《极大规模集成电路制造装备及成套工艺》项目。  《极大规模集成电路制造技术及成套工艺》项目，因次序排在国家重大专项所列16个重大专项第二位，在行业内被称为“02专项”。 02专项十三五目标资料来源：科塔学术，方正证券研究所 02专项部分参与单位部分参与单位参与项目中电科电子装备集团有限公司电科装备重点突破了离子注入、化学机械抛光（CMP ）、先进封装等集成电路关键工艺装备核心技术北方华创科技集团股份有限公司 65-45nm PVD设备研发项目； “45-32nmLPCVD设备产业化” 项目；“14nm立体栅等离子体刻蚀机研发及产业化”项目等上海微电子装备 (集团)股份有限公司高端扫描投影光刻机研制和先进封装光刻机产业化；“浸没光刻机关键技术预研项目”；90nm、 65nm光刻机样机研制等天水华天科技股份有限公司 “多圈V/UQFN、FCQFN和 AAQFN封装工艺技术研发及产业化”项目；课题“通讯与多媒体芯片封装设备与材料应用工程”

72. 02专项“光刻机双工件台系统样机研发”项目  2016年4月，清华大学牵头的02专项“光刻机双工件台系统样机研发”项目成功通过验收，标志中国在双工件台系统上取得技术突破。  研究团队历经5年时间突破了平面电机、微动台、超精密测量、超精密运动控制、系统动力学分析、先进工程材料制备及应用等若干关键技术，攻克了光刻机工件台系统设计和集成技术，通过多轮样机的迭代研发，最终研制出2套光刻机双工件台掩模台系统α样机，达到了预定的全部技术指标，关键技术指标已达到国际同类光刻机双工件台的技术水平。光刻机双工作台样机资料来源：清华大学新闻网，方正证券研究所项目验收现场

73. 02专项“极紫外光刻关键技术研究”项目  光刻技术是集成电路制造产业的核心，决定着集成电路的元件特征尺寸。伴随半导体产业摩尔定律延续，极紫外光刻（EUVL）被公认为是最具潜力的下一代光刻技术。  极紫外光刻：使用波长为13.5nm的极紫外光，是传统投影光刻技术向更短波长的延伸，正处于产业化的临界点。作为工业制造领域尖端技术的融合，世界上只有少数几家研究机构及公司掌握此技术。目前，EUV光刻技术的国际垄断局面已经初步形成，目前全球只有 ASML一家能够提供波长为13.5nm的EUV光刻设备。光刻机历代工艺 EUV光刻技术，可提供3倍 →5倍的分辨率增强资料来源：ASML官网，方正证券研究所第五代光刻机光源

74. 02专项“极紫外光刻关键技术研究”项目  2016年11月15日，由长春光机所牵头承担的国家科技重大专项02专项——“极紫外光刻关键技术研究”项目顺利完成验收前现场测试。在长春光机所、成都光电所、上海光机所、中科院微电子所、北京理工大学、哈尔滨工业大学、华中科技大学等参研单位的共同努力下，历经八年的戮力攻坚，圆满地完成了预定的研究内容与攻关任务，为我国光刻技术的可持续发展奠定了坚实的基础。突破了现阶段制约我国极紫外光刻发展的核心光学技术，初步建立了适应于极紫外光刻曝光光学系统研制的加工、检测、镀膜和系统集成平台，  项目成果：在EUV光学系统协同设计、膜厚控制精度达原子量级的EUV多层膜技术、深亚纳米量级的超光滑非球面加工与检测技术、超高精度物镜系统波像差检测及集成技术等方面，突破了一系列EUVL工程化关键技术瓶颈；成功研制了小视场EUVL曝光光学系统，投影物镜波像差优于0.75nm(RMS)，构建了EUVL静态曝光装置，获得32nm线宽的光刻胶曝光图形；建立了 EUVL关键技术验证及工艺测试平台。 EUV研发的五大难题问题类型光线吸收问题射线弯曲射线功率掩膜板光刻胶原因 13.5nm波长的射线非常容易被各种材料吸收措施保证真空环境，使用气闸改变射线走向，用布拉格反射镜代替透镜多重吸收损耗过多保证射线中心焦点功率需制造出能够抵抗 EUV 破坏的保护掩膜板&高效方式验证其无暇护膜对EUV吸收效果&量子随机性仍然难以克服应对EUV被玻璃吸收问题资料来源：中科院长春光机所官网，电子发烧友网，方正证券研究所

75. 02专项“超分辨光刻装备研制”项目  2018年11月，中科院光电技术研究所承担的“超分辨光刻装备研制”项目通过验收，该装备在365nm光源波长下，单次曝光最高线宽分辨力达到22nm，项目在原理上突破分辨力衍射极限，建立了一条高分辨、大面积的纳米光刻装备研发新路线。  此次装备打破了传统路线格局，形成一条全新的纳米光学光刻技术路线，具有完全自主知识产权，为超材料/超表面、第三代光学器件、广义芯片等变革性领域的跨越式发展提供了制造工具。装备制造的相关器件已在中国航天科技集团公司第八研究院、电子科技大学、四川大学华西医院、中科院微系统所等多家科研院所和高校的重大研究任务中得到应用。光电所研制的超分辨光刻机资料来源：中新网，方正证券研究所超分辨光刻机研制的意义

76. 瓦森纳协定及新增——中国光刻机发展的坎坷之旅  《瓦森纳协定》：又称瓦森纳安排机制，全称为《关于常规武器和两用物品及技术出口控制的瓦森纳协定》，目前共有包括美国、日本、英国、俄罗斯等42个成员国（不包括中国）。  瓦森纳协定新增：2019年年底，就在国内12英寸大硅片（300mm晶圆）项目纷涌而起之际新修订的《瓦森纳协议》中，增加了两条有关半导体领域的出口管制内容，主要涉及计算光刻软件以及12英寸大硅片生产制造技术。  控制清单： 1、军品清单，包含各种武器弹药、军事装备等；2、针对军民两用的一些产品及技术的清单，包括特殊材料及相关设备、材料加工、电子、计算机、电子通信与信息安全、传感与激光、航海与航空、船舶、航空推进系统共九个大类。协议中针对军民两用的产品和技术控制清单资料来源：瓦森纳协定，方正证券研究所 1、特殊材料及设备 2、材料加工 3、电子 6、传感与激光 5、电子通信与网安 4、计算机 7、航海与航空 8、船舶 9、航空推进系统

77. ASML光刻设备技术服务（无锡）基地签约仪式顺利举行  由于缺乏关键性技术，国外很多企业都只能够从荷兰进口光刻机，供不应求，这就使得中芯国际购买ASML的光刻机需要等待较长的时间，再加上瓦森纳协定对我国芯片技术的限制，使得这台光刻机的交付经历了一波波折。如今荷兰ASML的光刻机到位，中芯国际将通过这台光刻机实现该企业生产线的扩张，从而保障及时为华为供给麒麟系列芯片。  2020年5月14日，ASML光刻设备技术服务（无锡）基地签约仪式举行。阿斯麦（ASML）光刻设备技术服务（无锡）升级后的基地涵盖两大业务板块：一是专业团队的技术中心，从事光刻设备的维护、升级等技术服务；二是供应链服务中心，为客户提供高效的供应链服务，为设备安装，升级及生产运营等所需的物料提供更高水准的物流支持。 ASML光刻机到达国内资料来源：中芯国际，ASML,方正证券研究所光刻设备技术服务基地签约仪式

78. 中国晶圆厂布局现状  光刻机作为集成电路设备产业的重要组成环节，二者之间的关系密不可分，国内晶圆厂的扩建速度越快，对于光刻机的需求越迫切。  近年来，多个12英寸晶圆厂项目落地中国大陆。SEMI的数据显示，2017-2020年间全球投产的半导体晶圆厂为62座，其中有26座设于中国大陆，占全球总数的42%。  目前中国大陆12英寸晶圆厂的投资及生产情况：中国大陆在12英寸晶圆厂方面已投资数千亿美元，产品涉及多个领域与制程，多个项目已经在运行当中，其余项目将在未来2-3年内陆续投产。除去目前已经停摆的两个项目（成都格芯和德科玛南京），目前中国大陆共计有31座在建/已建的12英寸晶圆厂，28座8英寸在建/已建/规划中的8英寸晶圆厂，项目主要集中在北京、成都、重庆及江浙一带。 2017-2020年全球新建晶圆厂数量 58% 42% 全球其他国家晶圆厂数量资料来源：国产IC，方正证券研究所 26 中国晶圆厂数量

79. 中国大陆12英寸Fab项目布局情况公司产线地点投资额中芯国际中芯国际（多数控股）中芯国际S2A 中芯国际SN1 中芯国际SN2 中芯国际华虹电力（华虹Fab7) 华力微电子（华虹Fab5) 华力微电子（华虹Fab6) 紫光集团紫光集团武汉新芯长江存储晋华集成合肥长鑫晶合集成联芯集成台积电三星（一期）三星（二期扩建）格芯海力士海力士 AOS 粤芯积塔半导体江苏时代士兰微英特尔芯恩集成矽力杰北京北京上海上海上海深圳无锡上海上海南京成都武汉武汉泉州合肥合肥厦门南京西安西安成都无锡无锡重庆广州上海淮安厦门大连青岛青岛 N/A N/A N/A 合计102亿美元 106亿美元 100亿美元 219亿元 387亿元 300亿美元 30亿美元 N/A 240亿美元 370亿元 72亿美元 128亿元 62亿美元 70亿美元 100亿美元 70亿美元 N/A N/A N/A 10亿美元 70亿元 N/A 130亿元 170亿元 N/A 150亿元 180亿元资料来源：国产IC，方正证券研究所规划产能（万片/月） 5 3.5 1 3.5 3.5 0.5 4 3.5 4 10 10 6-7 12 6 12.5 6 5 12 10 10 2+6 10 2+5 3 6 1 8 12 N/A 4 制程/产品状态 0.18um-55mm 65-28um HKMG FinFET 14-10nmFinFET 28-14nmCMOS 90-40nmCMOS 90-65/55nm特色工艺 55-40-28nmCMOS 28-20-14nmCMOS Dram/NAND Dram/NAND NOR Flash 14-20nm 32-20nmDram 19nmDRAM 66-65nmLCD驱动 40-28nmCMOS 16nmFinFET 20-10nmNAND 20-10nmNAND 0.18-0.13um及22nmFD-SOI 90-40nmDRAM 45-25nmDRAM 功率器件 0.18-0.13umCMOS 运行中运行中研发用布建产能设备已搬入运行中试生产运行中开工建设中建设中扩产中运行中建设中良率提升及量产准备中运行中运行中运行中运行中在建停工运行中扩建中试生产已投片建设中运行中尚未开工扩建中 N/A N/A 相变存储器 90-65nm特色工艺 60-40nmNAND 模拟IC

80. 大陆半导体晶圆代工厂资本支出和设备需求  SEMI预估中国大陆资本支出历经2019年小幅衰退后，2020年可望回温，2021年同比增长率超过20%，再写历史新高纪录。  中国大陆晶圆代工厂商扩产计划较为明确，展望2020年，中芯国际预计增加8英寸晶圆月产能25K，12英寸晶圆月产能30K；华虹半导体则计划补足12英寸晶圆规划的总产能，加上两家厂商皆有发展先进制程规划，未来资本支出还可望持续提升。 2021年的大陆半导体设备需求（亿美元） 2018-2021年大陆晶圆代工厂资本支出（亿美元） 25% 180 160 140 20% CAGR=12.9% 160 120 140 100 15% 120 80 10% 100 80 60 5% 40 0% 20 0 -5% 2018 2019 2020E 中国大陆晶圆厂资本支出（亿美元） 2021E 同比增长 60 40 20 0 2019 2021 大陆半导体设备需求(亿美元) 资料来源：SEMI，方正证券研究所

81. 当前中国光刻机工艺水平  从2009年开始算起，中国研究团队一路攻坚克难，国产首套90纳米高端光刻机已经成功研制。2020年6月，上海微电子设备有限公司透露，将在2021-2022年交付首台国产28nm工艺浸没式光刻机。消息一出，意味着国产光刻机工艺从以前的90nm一举突破到28nm。  国产90nm光刻机交付意义：对于7nm顶尖制程存在较大差距，但像手机内部主板上的射频芯片、蓝牙芯片、功放芯片、路由器上的芯片、各种电器的驱动芯片等用的还是28-90nm工艺的芯片。  光电所微细加工光学技术国家重点实验室研制出来的SP光刻机是世界上第一台单次成像达到 22纳米的光刻机，结合多重曝光技术，可以用于制备10纳米以下的信息器件。这不仅是世界上光学光刻的一次重大变革，也将加快推进工业4.0，实现中国制造2025的美好愿景。 90nm单工件台步进扫描投影光刻机步进扫描投影光刻机资料来源：上海微电子官网，中新网，方正证券研究所光电所研制的SP光刻机

82. 28纳米工艺突破的战略意义  在工艺进入28nm以下制程之后的较长一段时间里，20nm和16/14nm制程的成本一度高于 28nm，与摩尔定律60多年的运行规律相反。这也使得28nm制程工艺极具性价比。  虽然目前手机芯片即将进入5nm制程，但是在物联网等众多市场，28nm仍然是主流制程工艺节点，不少晶圆厂基于28nm推出了在成本、功耗、性能等方面更具优势的工艺。  在实际应用里， 28nm 光刻机并不是仅能用来生产 28nm 芯片，经多重曝光后可生产 14nm/10nm/7nm芯片，这与目前主流芯片已无本质区别。在EUV出现前，台积电第一代7nm 工艺芯片即采用多重曝光的方法制作 28nm为单位晶体管成本最低的节点 4.5 4 4.01 3.5 2.82 3 2.5 1.94 2 1.28 1.5 1.42 1.49 EUV尚未堪用 1.31 1 0.5 0 90nm 65nm 45/40nm 28nm 20nm 16/14nm 10/7nm 单位晶体管成本（美元/每亿颗晶体管）资料来源：赛迪顾问，方正证券研究所 14nm 两次三次曝光曝光 28nm 10/7nm

83. 28纳米工艺生命周期较长，市场空间较大  在成本几乎相同的情况下，使用28纳米工艺制程可以给产品带来更加良好的性能优势。  与40纳米工艺相比，28纳米栅密度更高、晶体管的速度提升了约50%，每次开关时的能耗则减小了50%。而从技术可控方面，由于20/22纳米一直无法实现很好的控制。因此，综合技术和性能等各方面因素，28纳米都将成为未来很长一段时间内的关键工艺节点。  目前28纳米在非核心芯片领域应用广泛，如消费电子领域、微控制器领域、射频领域、手机AP及基带领域、图形传感器领域、混合信号领域等。 40nm和28nm工艺技术实现同样性能的静态功耗对比 28nm性能优势 40nm 50% 50% 28nm 相 120% 对静 100% 态功 80% 耗赛灵思40nm技术可选的28nm高性能工艺赛灵思的28nm高性能低功耗工艺 60% 40% 20% 开关能耗运行速率资料来源：电子信息产业网，方正证券研究所 0% 40nm 28nm 高性能HP 28nm 高性能低功耗HPL

84. 当前中国光刻机工艺进程  IC前道光刻机：由于技术最为复杂、难度最大，因此需求量和价值量在所有光刻机中都是最高的，中国目前与国外先进水平存在不小差距，也是急需突破的关键领域。  国内光刻机市场，除了应用于 IC 前道的光刻机在不断的发展之外，封装光刻机以及 LED/MEMS/功率器件光刻机的市场也不断的发展壮大中。其中后面两者国产化率较高。  上海微电子在封装光刻机领域已经实现了批量供货，是多家封测龙头企业（日月光、通富微电、长电科技等）的主要供货商，国内封装光刻机市场占有率高达80%。不只在国内市场有所建树，上海微电子的封装光刻机还出口海外市场，在全球市场的占有率高达40%。  面板（FPD）领域：国产光刻机厂商也在不断渗透，国际光刻机巨头尼康、佳能在FDP光刻机市场处于垄断地位，但FPD产能正在不断向国内转移，国内FPD产业正处于高速发展阶段。封装光刻机市场占有率中国光刻机发展水平阶梯图封装光刻机 LED/MEMS/功率器件光刻机 FPD光刻机 IC前道光刻资料来源：电子发烧友网，方正证券研究所

85. 探寻国产光刻产业链的投资机会公司名称公司简介产品上海微电子装备有限公司上海微电子的芯片后道封装光刻机在国内的市占率有80%，在全球的市占率达40% 自主研发的600系列光刻机，已实现 90nm的量产，将交付第一台28nm 工艺的国产沉浸式光刻机北京华卓精科科技股份有限公司由清华IC装备团队在清华大学及其下属和02专项的支持下创立，是国内唯一一家研制光刻机双工件台的设备企业双台系列主要应用于65nm及以下节点的ArF干式、浸没式步进扫描光刻机等北京科益虹源光电技术有限公司北京科益虹源光电技术有限公司是中国唯一、世界第三家高能准分子激光器研发制造企业光刻用248nm准分子激光器/光刻用干式193nm准分子激光器/光刻用浸没式193nm准分子激光器长春国科精密光学技术有限公司国科精密致力于极大规模集成电路光刻投影光学、高端光刻机曝光光学系统、日盲紫外显微光学、多光谱融合成像探测、超精密光机制探测模组、高端光学检测产品造与检测等领域的高技术研究我国首套90nm节点ArF投影光刻机曝光光学系统、110nm节点KrF光刻机曝光光学系统北京国望光学科技有限公司国望光学是北京亦庄、长光所、上光所整合完成的企业，核心团队成员全部来自于长春国科精密光学技术有限公司。浙江启尔机电技术有限公司启尔机电主要从事微电子制造装备，前身为浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室的科研团队，主要产品为沉浸式光刻机的浸液系统流体净化、流体测量、流体控制，光刻机浸液系统东方晶源微电子科技公司东方晶源微电子科技（北京）有限公司掌握行业最前端的技术和市场动向，与中国科学院微电子研究所等建立了广泛的合作关系主要用于20纳米以下极大规模半导体芯片制程的电子束图像检测装备和综合优化系统的开发及生产，为关键工序提供高速高精度的检测系统资料来源：各公司官网，方正证券研究所

86. 上海微电子装备有限公司（SMEE)  目前国内光刻机设备商较少，在技术上与国外还存在巨大差距，且大多以激光成像技术为主，在IC前道光刻设备方面，上海微电子装备（集团）股份有限公司（SMEE）代表了国内顶尖水平。  上微电成立于2002年3月，一直在光刻机领域深耕，于2008年十五光刻机重大科技专项通过了国家科技部组织的验收。上微电透露将在2021-2022年交付第一台28nm工艺的国产沉浸式光刻机，国产光刻机将从此前的90nm工艺一举突破到28nm工艺。 2002/3 上海微电子装备有限公司在张江高科技园区正式成立 2009/12 首台先进封装光刻机产品 SSB500/1 0A交付用户 2008/11 十五光刻机重大科技专项通过了国家科技部组织的验收 2012/5 SSB500 系列先进封装光刻机首次实现海外销售 2011/10 SSB500系列先进封装光刻机产品被批准为“2011年度国家级重点新产品计划项目 ” 2013/8 国产首台用于 2.5代AM- OLED TFT电路制造的 SSB225/10 成功交付用户 2012/6 SSB500系列先进封装光刻机产品荣获“上海市专利新产品” 资料来源：SMEE官网，方正证券研究所 2017/12 中国首台新型显示用6 代高分辨率 TFT曝光机发运 2017/1 公司完成股改，正式更名为上海微电子装备（集团）股份有限公司 2018/6 获得由上海市人民政府授予的“上海品牌 ”认证荣誉称号，成为首批获得该认证的企业 2018/3 90nm光刻机项目通过正式验收 2018/9 600系列IC 前道投影光刻机荣获第 20届中国国际工业博览会银奖 2019/12 获批海关总署 AEO高级认证，SSB300系列光刻机入选制造业单项冠军产品 2020/1 公司荣获“ 第三届浦东新区区长质量奖”

87. 上海微电子装备有限公司主营业务  主要业务：半导体装备、泛半导体装备、高端智能装备的开发、设计、制造、销售及技术服务。公司设备广泛应用于集成电路前道、先进封装、FPD面板、 MEMS、LED、Power Devices等制造领域。  知识产权：截至2020年3月，SMEE直接持有各类专利及专利申请超过3200项，同时通过建设并参与产业知识产权联盟，进一步整合共享了大量联盟成员知识产权资源，涉及光刻机、激光与检测、特殊应用类等各大产品技术领域，全面覆盖了SMEE产品的主要销售地域。 SMEE主营介绍资料来源：SMEE官网，中国半导体行业协会，方正证券研究所国产半导体设备龙头

88. SMEE股权结构  上海电气作为一家大型国有企业，是SMEE的第一大股东，持有32.09%的股权，是 SMEE的实际控股人。上海科技创业投资有限公司次之，所占股权比例为 13.27%。可以发现，前五大股东除了上海电气这一国企，其他均为上海本土的投资公司，这也说明SMEE的发展前景得到了外界的认可，作为国内光刻机代表企业，SMEE的未来被大众看好。 SMEE股权穿透图资料来源：wind，方正证券研究所

89. SMEE光刻机总览前道后道 LED PAD SSB500/40 SSB300 TFT曝光 SSB225 SSA600/20 SSB245 SSC600/10 SSB260 SSB600/10 SSB320 SSB500/50 资料来源：SMEE官网，方正证券研究所 SSB380

90. 600系列光刻机 —— IC前道制造  前道制造光刻机对制程要求较高，目前SMEE量产的是90nm制程，未来1～2年可实现最高 28nm制程。目前，我国从事集成电路前道制造用光刻机的生产厂商只有上海微电子装备(集团)股份有限公司(SMEE)和中国电科(CETC)旗下的电科装备。  SSX600系列步进扫描投影光刻机作为前道制造光刻机，采用四倍缩小倍率的投影物镜、工艺自适应调焦调平技术，以及高速高精的自减振六自由度工件台掩模台技术，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。该设备可用于8寸线或12寸线的大规模工业生产。 SSC600/10 SSA600/20 主要参数 SSB600/10 型号 SSA600/20 SSC600/10 SSB600/10 分辨率 90nm 110nm 280nm 曝光光源 ArF excimer laser KrF excimer laser i-line mercury lamp 镜头倍率 1:4 1:4 1:4 硅片尺寸 200mm或300mm 200mm或300mm 200mm或300mm 资料来源：SMEE官网，方正证券研究所

91. 500系列光刻机 —— IC后道先进封装  作为IC后道先进封装设备，SSB500系列步进投影光刻机不仅适用于晶圆级封装的重新布线（ RDL）以及Flip Chip 工艺中常用的金凸块、焊料凸块、铜柱等先进封装光刻工艺，还可以通过选配背面对准模块，满足MEMS 和2.5D/3D封装的TSV光刻工艺需求。  由于前道光刻机的产业化应用难度非常高，相比较而言，后道的先进封装对光刻机的应用越来越广泛，门槛也相对较低，可以先行进入。SMEE抓住这个契机，开发了适用于先进封装行业的500系列光刻机。此前，后道光刻机完全依赖于进口，而今SMEE已经占领了80%以上的国内市场。 SSB500/40 产品特征 ● 支持翘曲片、键合片曝光 ● 超大视场（33mm×53.5mm、44mm×44mm），实现高产率生产 ● 高精度套刻能力 ● 高精度温度控制能力，实现高能量曝光条件下的稳定生产 ● 多种双面对准装置，配备红外支持可见光直接测量 SSB500/50 资料来源：SMEE官网，方正证券研究所型号 SSB500/40 SSB500/50 分辨率 2μm 1μm 曝光光源 ghi-line/gh line/i- line mercury lamp ghi-line/gh line/i- line mercury lamp 硅片尺寸 200mm/300mm 200mm/300mm 背面对准可选可选

92. 300系列光刻机 —— LED、MEMS、Power Devices制造  SSB300系列光刻机面向6英寸以下中小基底先进光刻应用领域，满足HB-LED、 MEMS和Power Devices等领域单面或双面光刻工艺需求，占有率达20%左右。  产品特征：高分辨率，分辨率可达0.8μm；高速在线MAPPING技术；高精度拼接；多尺寸基底自适应切换；高产能；高精度套刻；完美匹配ALIGNER SSB300 主要参数 SSB320 SSB380 型号 SSB300 SSB320 SSB380 分辨率 0.8μm 2μm 1.5μm 曝光光源 i-line mercury lamp i-line mercury lamp i-line mercury lamp 基底尺寸 100/150 mm 100/150 mm 100/150mm 工艺应用支持LED PAD/PSS工艺支持LED PAD工艺支持LED PAD工艺可选配置背面对准和可变狭缝背面对准和可变狭缝背面对准和可变狭缝资料来源：SMEE官网，方正证券研究所

93. 200系列光刻机 —— TFT曝光  SSB200系列投影光刻机采用先进的投影光刻机平台技术，专用于AM-OLED和LCD显示屏TFT电路制造，可应用于2.5代～6代的TFT显示屏量产线。该系列设备具备高分辨率、高套刻精度等特性，支持6英寸掩模，显著降低用户使用成本。  产品特征：高精度，分辨率可达1.5μm；支持小Mask，可用6英寸掩模实现12英寸屏幕制造；具备智能化校准及诊断功能，方便设备参数校调及用户周期性维护；快速灵活的客制化服务 SSB225 主要参数 SSB245 SSB260 型号分辨率套刻精度 SSB225/10 2μm L/S 0.6μm SSB225/20 1.5μm L/S 0.5μm SSB245/10 SSB245/20 2μm L/S 1.5μm L/S 0.6μm 0.5μm SSB260/10T 2μm L/S 0.6μm SSB260/20T 1.5μm L/S 0.5μm 资料来源：SMEE官网，方正证券研究所基板尺寸 370mm×470mm 500mm×500mm 370mm×470mm 500mm×500mm 730mm×920mm 730mm×920mm 1300mm×1500mm 1500mm×1850mm 1300mm×1500mm 1500mm×1850mm

94. 华卓精科-国内唯一一家研制光刻机双工件台的设备企业  2012年5月9日，北京华卓精科科技股份有限公司由清华IC装备团队在清华大学及其下属“北京-清华工业技术研究院”和02专项的支持下创立，是一家肩负着专项重大科研成果产业化重任的高新技术企业。公司建立初衷在于将清华大学在02专项中积累的高端垄断技术落地产业化，通过“技术辐射＆下行”的方式，面向国内市场提供产业界急需的高端零部件、子系统类产品。华卓精科主要从事半导体制造装备及其关键零部件研发、设计、生产、销售与技术服务。  主营业务&产品：面向国内外的IC制造、光学、超精密制造等行业，致力于为行业提供整机装备、核心子系统、关键零部件和定制服务，主营产品包含高端整机、超精密运动系统、精密仪器设备和高端特种制造等方面。发展历程资料来源：华卓精科官网，方正证券研究所

95. 华卓精科-国内唯一一家研制光刻机双工件台的设备企业  华卓精科面向国内外的IC制造、光学、超精密制造等行业，致力于为行业提供整机装备、核心子系统、关键零部件和定制服务，主营产品包含高端整机、超精密运动系统、精密仪器设备和高端特种制造等方面。华卓精科以国内著名高校的原发技术为基础，经过多年技术攻关和客户实用，形成了坚实规范的技术研发体系，现在已经成功推出了光刻机双工件台、精密隔振、超精密运动系统、关键零部件等系列化产品。  气浮平面电机的硅片台双台交换系统，具有两个结构相同的分别工作于预处理工位和曝光工位的硅片台，采用平面电机和气浮结构进行驱动和支承，该发明解决了提高硅片台运动速度、加速度和运动定位精度过程中出现的多项技术难题。简化了系统结构降低了系统负载提高了控制精度资料来源：华卓精科官网，方正证券研究所第二十届中国专利银奖采用气浮平面电机的硅片台双台交换系统

96. 华卓精科-主营业务&产品光刻机工件台系统超精密运动定位平台高性能主动隔振系统激光快速退火设备静电卡盘主要应用于 65nm及以下节点的ArF干式、浸没式步进扫描光刻机、KrF步进扫描光刻机，单台系列产品应用于i线、g线步进扫描光刻机及封装光刻机等。广泛应用于光学高分辨率检测、电子及半导体制造装备、激光精密加工等行业领域。采用了先进的模块化、标准化、快速集成模式，能够提供高端个性化定制服务。广泛应用于制造、检测领域的精密/ 超精密仪器、设备的隔振与减震。也可应用于科研院所的精密/超精密仪器、设备隔振。主要应用于 IGBT（绝缘栅场效应晶体管）背退火，还可应用于集成电路超浅结快速退火以及太阳能、TFT、 LED、MEMS 等领域。利用静电吸附原理进行超薄晶圆片的平整均匀夹持该产品广泛应用于 PVD、 PECVD、 ETCH、EUVL 、离子注入等高端半导体制造装备。资料来源：华卓精科官网，方正证券研究所

97. 华卓精科——财务表现分析  由于公司在2018年退市，因此从2018年中报及以前所披露的数据来看，营业收入呈逐年上升的趋势，但增长率逐年下降。  2013年至2017年归母净利润不稳定，除2016年外大体呈上升趋势，其中2016 年度归母净利润骤减的原因是政府补助仅增加营业外收入1097万元，研发支出费用化，增加管理费用1893万元，导致2016年营业利润下降； 2017 年度大幅增加是源于会计政策变更，政府补助部分不计入营业外收入。华卓精科2013年以来营收及增长华卓精科2013年以来扣非后归母净利润及增长 6,000 250% 5,000 200% 150% 4,000 100% 3,000 50% 2,000 0% 1,000 -50% 0 -100% 2013 2014 2015 2016 营业总收入（百万元） 2017 2018H1 同比增长资料来源：华卓精科官网，方正证券研究所 1,400 3000% 1,200 2500% 1,000 2000% 800 600 1500% 400 1000% 200 500% 0 -200 2013 2014 2015 2016 2017 2018H1 0% -400 -500% -600 -1000% 扣非后归属母公司股东的净利润(百万元）同比增长

98. 华卓精科——盈利能力分析  从毛利润走势来看，呈稳步上升的趋势，从 2013 年的 43.37%增至2018 年的 60.68%，盈利能力逐渐增强；净利率2013年至2015年增幅最大，从-9.65%增至 26.76%，之后有小幅下降，降至2018年的21.41%。  华卓精科研发费用除2017年外均保持相对稳定，2017年突增至1666万元；研发占比逐年下降，2015年之后在15%上下浮动。2017 年研发费用突增的原因主要是承担了国家02专项中浸没式工件台项目，此项目是面向28nm节点浸没式光刻机的需求，突破一批制约浸没式双工件台产品研制的关键技术和核心工艺。华卓精科2013-2018年Q2毛利率走势图 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 -20 2013 2014 2015 2016 2017 华卓精科2013-2018Q2年研发费用和研发占比 1,800 1,600 1,400 1,200 1,000 800 600 400 2018Q2 200 0 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0% 2013 销售毛利率(%) 资料来源：wind，方正证券研究所销售净利率(%) 2014 2015 研发费用(万元） 2016 2017 2018Q2 研发费用占比

99. 科益虹源——国产光刻机光源  上微电即将交付的28nm光刻机光源部分将由科益虹源完成，科益虹源属于北京国资委旗下企业，中科院子公司。  北京科益虹源光电技术有限公司是中国唯一、世界第三家高能准分子激光器研发制造企业，2018年自主研发设计生产成功后，打破了国外厂商对该技术产品的长期垄断。  科益虹源承担国家02项光刻机核心部件准分子激光器，全面开展28nm浸没式曝光光源项目开发，完成了193nm样机实验，进入国际最高端的DUV光刻光源产品系列。目前已完成 6khz、60w光刻机光源的制造，该光源即为现阶段主流ArF光刻机光源。科益虹源股权结构图科益虹源所获奖项北京经济技术开发区财政审计局实际控制人最终受益人中国科学院光电研究院 31.25% 100% 北京亦庄国际投资发展有限公司 30% 中国科学院控股有限公司 100% 国科科仪控股有限公司 … 19% 北京科益虹源光电技术有限公司资料来源：Wind，方正证券研究所中国科学院微电子研究所 6.25% 2016年度中科院成果在京转化特等奖 2018年度中关村-中科院成果转化最具潜力奖 2018年度北京双创周“十大双创硬创科技示范成果”

100. 科益虹源——国产光刻机光源  科益虹源主要有三个系列产品：光刻用 248nm准分子激光器、光刻用干式 193nm准分子激光器和光刻用浸没式193nm准分子激光器，主要用于90nm和 65nm以下节点光刻机。  科益虹源研发的光刻用准分子激光系统打破了美国和日本的长期垄断地位。样机完成相关实验验证后，将开始向上海微电子装备集团提供订单。  科益虹源集成电路光刻光源制造项目将在徐州开工，项目总投资约5亿元，建筑面积约1.2万平方米，年产RS222型光刻准分子激光器、光刻用准分子激光器、 405光纤耦合头等各类设备30台（套）。资料来源：乐居网，方正证券研究所

101. 国科精密——国内首个曝光光学系统与物镜系统  长春国科精密光学技术有限公司通过承担“国家科技重大专项02专项”核心光学任务，建立了专业的研发团队，建成了国际水平的超精密光机系统研发与制造平台。  2016年公司研发的我国首套用于高端IC制造的NA0.75投影光刻机物镜系统顺利交付用户，标志着我国超精密光学技术已跻身国际先进行列。  Epolith A075型曝光光学系统是“国家科技重大专项02专项”的核心研究成果之一，是我国首套具有全部自主知识产权的90nm节点光刻机曝光光学系统，为浸没式光刻机曝光光学系统的研发与产业化奠定了良好的技术与产业化基础。 Epolith A075型曝光光学系统规格参数型号 Epolith A075 工作波长 193 nm 数值孔径 0.75 视场 26 mm×10.5 mm 波前像差（RMS, Z5-Z37） ≤5.1 nm 畸变（NCE） ≤5.7 nm Y向照明分布的静态积分沿X轴的分布均匀性 ≤0.8% 光瞳椭圆度 ≤4% 资料来源：国科精密官网，方正证券研究所 90nm密集线电镜检测照片 90nm水平/垂向密集线顶部视图分辨率测试：90nm密集线，线与空隙比为1： 1，截距Pitch为180nm 国产设备SSA600 LER 4.9nm@BF 线宽边缘粗糙度测试： 90nm线宽边缘粗糙度 LER~5.0nm

102. 国望光学——国产光刻机物镜组  国望光学是北京亦庄、长光所、上光所整合完成的企业，核心团队成员全部来自于长春国科精密光学技术有限公司。国望光学研发的我国首套90nm节点ArF投影光刻机曝光光学系统已于2016年顺利交付，此项成果标志着我国超精密光学技术已全面形成并跻身国际先进行列。所承接的110nm节点KrF光刻机曝光光学系统的产品研发工作也近尾声。  国望光学承担国家02专项核心任务——面向28nm节点的ArF浸没式光刻曝光光学系统的研发攻关，目前任务进展顺利。  2019年下半年国望光学启动亦庄园区B13地块的开发，该项目规划投资60亿元，占地近 110亩，预计3年完工。基地建成后，国望光学将拥有110nm/90nm/28nm及以下节点极大规模IC制造投影光刻机曝光光学系统产品的研发、设计与批量生产供货能力。国望光学与国科精密北京经济技术开发区财政审计局 100% 北京亦庄国际投资发展有限公司 66.7% 国科精密同时担任国望光学与国科精密的总经理一职杨怀江 64.81%控股中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 13.3% … 14.7% 北京国望光学科技有限公司资料来源：Wind，方正证券研究所 12.963% 控股长春光机所（物镜系统） 02专项：光学部分产业转化中国科学院上海光学精密机械研究所 2% 上海光机所（照明系统）长春国科精密公司股东战略重组，全资收购

103. 启尔机电——国产光刻机浸液系统  启尔机电主要从事微电子制造装备，公司前身为浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室的科研团队，主要产品为沉浸式光刻机四大核心部件之一的浸液系统，目前研发进度仅次于荷兰ASML及日本Nikon。  该科研团队在国家863计划和国家重大专项等科研项目支持下，对“光刻机浸液系统”开展了十余年的技术攻关和产品研发，拥有国内领域最强技术积累和100余项发明专利。浙江启尔机电青山湖基地项目是国家02科技重大专项，专攻浸液系统，整个项目共占地25亩。启尔机电浸没式系统研发总体方案启尔机电发展历程 2013年5月，浙江启尔机电技术有限公司成立。 2017年8月，签约入驻杭州青山湖科技城。 2017年9月，获批承担国家科技重大专项。 2019年12月，启尔电机担负的浸液系统完成国家02专项项目审查。资料来源：启尔机电官网，浙江大学，方正证券研究所

104. 东方晶源——国产光刻机缺陷检测及优化系统  东方晶源微电子科技（北京）有限公司成立于2014年，总部位于北京亦庄园区。  东方晶源的产品主要用于20纳米以下极大规模半导体芯片制程的电子束图像检测装备和综合优化系统的开发及生产，为关键工序提供高速高精度的检测系统。  东方晶源掌握行业最前端的技术和市场动向，与中国科学院微电子研究所等建立了广泛的合作关系，并得到包括中国科技部的认可和支持。  集成电路产业是国家战略性新兴产业的重要组成部分，在国家大力扶持的利好形势下，东方晶源的全力支持将会为成功提供有力保障。 SEpAI新型CD-SEM/EDS 主要特点：  适用于硅片量产的检测需求  高空间分辨率（最高可达3nm）  高稳定度全自动检测（检测误差可控制在1%以内）  低真空技术（有效抑制样品表面荷电效应）  能量色散X射线光谱（EDS）（快捷简易的缺陷分析）资料来源：东方晶源官网，方正证券研究所

105. 风险提示  1、光刻机核心组件研发不及预期；  2、半导体行业景气度不及预期；  3、国外顶尖制程工艺再度突破。

106. 分析师声明作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格，保证报告所采用的数据和信息均来自公开合规渠道，分析逻辑基于作者的职业理解，本报告清晰准确地反映了作者的研究观点，力求独立、客观和公正，结论不受任何第三方的授意或影响。研究报告对所涉及的证券或发行人的评价是分析师本人通过财务分析预测、数量化方法、或行业比较分析所得出的结论，但使用以上信息和分析方法存在局限性。特此声明。免责声明本研究报告由方正证券制作及在中国（香港和澳门特别行政区、台湾省除外）发布。本研究报告仅供方正证券的客户使用，本公司不会因接收人收到本报告而视其为本公司的当然客户。在任何情况下，本报告的内容不构成对任何人的投资建议，也没有考虑到个别客户特殊的投资目标、财务状况或需求，方正证券不对任何人因使用本报告所载任何内容所引致的任何损失负任何责任，投资者需自行承担风险。

107. 本报告版权仅为方正证券所有，本公司对本报告保留一切法律权利。未经本公司事先书面授权，任何机构或个人不得以任何形式复制、转发或公开传播本报告的全部或部分内容，不得将报告内容作为诉讼、仲裁、传媒所引用之证明或依据，不得用于营利或用于未经允许的其它用途。如需引用、刊发或转载本报告，需注明出处且不得进行任何有悖原意的引用、删节和修改。公司投资评级的说明强烈推荐：分析师预测未来半年公司股价有20%以上的涨幅；推荐：分析师预测未来半年公司股价有10%以上的涨幅；中性：分析师预测未来半年公司股价在-10%和10%之间波动；减持：分析师预测未来半年公司股价有10%以上的跌幅。行业投资评级的说明推荐：分析师预测未来半年行业表现强于沪深300指数；中性：分析师预测未来半年行业表现与沪深300指数持平；减持：分析师预测未来半年行业表现弱于沪深300指数。

108. THANKS 专注专心专业方正证券研究所北京市西城区展览路48号新联写字楼6层上海市浦东新区新上海国际大厦33层广东省深圳市福田区竹子林四路紫竹七路18号光大银行大厦31楼湖南省长沙市天心区湘江中路二段36号华远国际中心37层