光刻机行业深度报告：自主可控攻坚正当时，产业链迎突破黄金期

挖掘价值投资成长 强于大市（维持） 2025年04月11日 证券分析师：李双亮证书编号：S1160524100007证券分析师：王佩麟证书编号：S1160524100001 光刻机为半导体制造核心设备，空间巨大、高度垄断。光刻工艺是半导体制造最核心的工艺之一，光刻机也是技术壁垒最高、市场空间最大的细分设备大类之一。根据AMAT资料，2023年全球957亿美元WFE市场中，光刻机占比约26%、近250亿美元。而光刻机市场高度垄断，荷兰ASML一家便占据绝大多数市场，尤其是在高端产品如EUV、ArFi等领域呈绝对领先，此外日本Nikon、Canon也有一定市场份额。 光刻机壁垒高筑，核心指标持续迭代演进。光刻机对芯片的曝光效果和大规模量产时的良率、效率都有着极为重要的影响，其首要的核心指标是分辨率，以顺应摩尔定律，进而需要追求波长的缩短（光源）、数值孔径NA的提高（物镜和浸没式）、k1因子的降低（照明条件、计算光刻等），以及催生出了多重曝光技术。此外，光刻机的套刻精度提高、产能提高也是持续迭代的重要方向。 核心子系统空间可观、供应链稳定集中。荷兰ASML公司2024年系统销售成本为104亿欧元，上游采购空间巨大，其中核心子系统作用关键，主要包括光源（ASML子公司Cymer垄断）、曝光光学系统（照明+物镜，德国Zeiss为核心供应商）、工件台（整机厂商自研）。此外，对准系统、环境控制系统、软件等也是光刻机不可或缺的重要组成。 《美国关税落地，看好自主可控》2025.04.08 《多款AI大模型陆续发布，积极关注AI产业链变化》2025.04.01《存储涨价周期开启，关注供需格局变化》2025.03.31《SEMICON China 2025大会召开，半导体产业迎来新突破》2025.03.31《消费电子进入AI时代，苹果手机引领产业链创新》2025.03.28 国产化攻坚正当时，积极关注产业链公司。在外部贸易环境的不确定性下，同时得益于国内下游土壤丰厚以及产业链自身技术突破，光刻机产业链正面临着自主可控攻坚的紧要关头，整机及上游子系统/零部件厂商将迎来国产化突破及加速的黄金发展期，建议关注细分环节优质厂商茂莱光学、福晶科技、福光股份、菲利华等。 【风险提示】 国际局势等宏观因素影响需求复苏、关键技术突破不及预期、中美摩擦加剧带来全球产业链重构。 正文目录 1.光刻机：晶圆制造核心卡脖子环节，市场空间巨大且高度垄断....................52.光刻机壁垒高筑，核心指标持续迭代演进........................................................72.1.分辨率：光刻机最核心的参数指标，遵循瑞利判据....................................72.1.1.减小光源波长λ为光刻机最重要的技术演进方向....................................82.1.2.提升数值孔径NA同样为光刻机的重要演进方向......................................92.1.3.多措并举，降低k1因子............................................................................102.1.4.多重曝光（Multi-patterning）技术......................................................132.2.套刻精度（Overlay）：影响成像效果和良率的重要因素..........................152.3.产出（Throughput）：直接影响规模量产的效率和成本............................172.4.光刻机迭代的核心追求..................................................................................183.光刻机零部件市场空间巨大，供应链稳定集中..............................................193.1.光源：决定λ的关键，数代演进、原理不一..............................................213.2.曝光光学系统：光刻机的核心子系统，Zeiss为核心供应商...................243.2.1.曝光光学系统之照明模组：调整光照条件，影响k1因子....................243.2.2.曝光光学系统之物镜：影响NA的关键，设计复杂、加工要求高........263.2.3.曝光光学系统格局：光学元件为核心，Zeiss为关键供应商...............283.3.双工件台：承载和移动晶圆，极大影响套刻精度和产出..........................293.4.其他子系统/零部件........................................................................................323.4.1.对准系统和调焦调平系统..........................................................................323.4.2.环境控制系统..............................................................................................343.4.3.软件 ..............................................................................................................343.5.ArFi和EUV光刻机的特点.............................................................................353.5.1.ArFi光刻机的特点.....................................................................................353.5.2.EUV光刻机的特点.......................................................................................364.国内攻坚正当时，积极关注产业链公司..........................................................375.投资建议.............................................................................................................436.风险提示.............................................................................................................44 图表目录 图表1：光刻流程....................................................................................................5图表2：2023年WFE市场结构..............................................................................5图表3：光刻机种类................................................................................................6图表4：2024年全球主要厂商的半导体光刻机销量（台）...............................6图表5：ASML机台系统销售额结构（百万欧元）...............................................6图表6：ASML机台系统销量结构（台）...............................................................6图表7：ASML不同种类光刻机季度均价（百万欧元/台）.................................7图表8：ASML光刻机分辨率不断提高...................................................................7图表9：光刻机光源波长从g-line演进至EUV...................................................8图表10：主流光刻机光源种类及原理..................................................................8图表11：同一波长大类光刻机NA不断提高........................................................9图表12：孔径角......................................................................................................9 3图表13：浸没式光刻............................................................................................10图表14：k1因子发展历程...................................................................................10图表15：在轴照明和离轴照明............................................................................11图表16：常规照明和双极照明............................................................................11图表17：四级照明和环形照明............................................................................11图表18：自由形式的光照....................................................................................12图表19：一些典型的分辨率增强技术................................................................12图表20：现代芯片制造过程中的计算光刻工具................................................12图表21：基于模型的光学邻近效应修正（Model-Based OPC）......................13图表22：反向光刻技