光刻機是半導體工業皇冠上的明珠：半導體芯片製作分為 IC 設計、IC製造、IC 封測三大環節，光刻作為IC 製造的核心環節，其主要作用是將掩模版上的芯片電路圖轉移到硅片上。由於光刻的工藝水平直接決定芯片的製程水平和性能水平，光刻成為IC 製造中最複雜、最關鍵的工藝步驟，耗費時間約佔整個硅片工藝的40—60%，支出約為整個硅片製造工藝的1/3。光刻的核心設備——光刻機更是被譽為半導體工業皇冠上的明珠。
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下游需求旺盛，上游技術亟待突破：光刻設備主要機臺包括用於塗膠和顯影的軌道機和對晶圓片施加射線光源的曝光機兩部分，隨著器件尺寸的不斷縮小，光刻技術也從最初的接觸式、接近式曝光發展到目前普遍使用的投影式曝光，經由5 代發展，如今主流高端機型為採用ArF/KrF 光源的浸沒式光刻機，更高端的則為極紫外光（EUV）技術，前景廣闊，有望實現7nm 甚至5nm 製程，下游市場供不應求。
全球格局三雄鼎立，ASML 霸主地位：全球光刻機市場長期由ASML、尼康和佳能把持，高端光刻機市場更是ASML 一家獨大。通過收購光源大廠Cymer和電子束檢測設備商HMI 以及入股鏡頭龍頭卡爾蔡司，ASML 構建起完整的上游供應鏈，擁有三星、臺積電和英特爾三大客戶的資金支持，其牢牢把持著光刻機霸主的地位，市佔率超過80%。ASML 對光刻設備的研發投入連年超過營收的13%，並且持續增加，其EUV 技術壟斷行業，下游大客戶三星、臺積電和Intel、格羅方德等均採用ASML 的光刻機。從出貨量上看，2019 年ASML第二季度出貨 48 臺光刻機，與第一季度持平。
從出貨品種上看，2019 年前兩季度出貨量最高的仍然是 ArF i、KrF 光刻機；但是 ArF i 光刻機出貨量出現減少趨勢，其部分市場被 EUV 取代；EUV 光刻機出貨量則出現高速增長趨勢，2019 年前兩季度共出貨 11 臺，較去年同期增長 37.5%。
圖表 69：2018-2019年ASML光刻機季度出貨量（臺）
佳能和尼康業務模式較為類似，都以相機/鏡頭髮家，並逐漸涉足打印/複印等辦公設備、醫療健康設備和光刻設備領域。近年來其營收和盈利情況變動幅度較大，主要原因在於受相機/鏡頭市場系統性波動，並且附加值很大的光刻設備方面二者在市場上都很難與ASML 相競爭。而尼康和佳能研發投入不足營收的10%，研發創新模式不夠靈活，在技術上很難取得突破，佳能更是自2010 年以來就沒有重大光刻設備研發進展。
正文目錄
1、光刻機概述
1.1、光刻：半導體制造的核心工藝
1.2、光刻機：光刻工藝的核心設備
1.2.1、光刻機原理與內部結構
1.2.2、光刻工藝流程詳
1）、氣相成底膜
2）、旋轉塗膠
3）、軟烘
4）、曝光
5）、顯影
6）、堅膜
7）、檢測
8）、刻蝕
9）、去膠
1.2.3、光刻機的演變
1.2.4、光刻機的發展本質是為了滿足更高性能、更低成本芯片的生產需求
2、光刻機市場狀況
2.1、光刻機產業鏈
2.2、光刻機價格
2.3、光刻機格局
2.3.1、1980-1990 年代：尼康崛起稱王，佔據近 50% 的市場份額
2.3.2、2000 年代：ASML躍居第一，佔據70% 市場份額
2.4、全球光刻機出貨分析
2.5、全球光刻機訂單
2.5.1、2019年三季度半導體設備行業景氣度顯著上行
2.5.2、ASML、KLA 繼續引領全球半導體設備業績反轉
3、光刻機下游需求
3.1、內存和邏輯芯片需求預期增長，推動光刻機需求增長
3.2、大數據、物聯網、自動駕駛、人工智能等創新推動半導體終端市場健康增長
3.3、光刻機行業趨勢
4、主要公司
4.1、ASML公司
4.2、尼康公司
4.3、佳能公司
5、國產化進程
5.1、上海微電子
5.2、長江存儲
5.3、發展路徑
圖表目錄
圖表 1：IC 製造工藝流程
圖表2：光刻膠極性與效果示意圖
圖表3：普通光刻技術（正性光刻）
圖表4：雙重圖案技術
圖表5：雙重圖案技術中的自對準間隔技術
圖表6：自對準間隔技術的四重圖案化
圖表7：光刻機工作原理圖
圖表8：光刻機內部結構
圖表9：在硅片表面構建半導體器件的過程
圖表10：正性光刻與負性光刻對比
圖表11：旋轉塗膠步驟
圖表12：塗膠設備
圖表13：光刻原理圖
圖表14：顯影過程示意圖
圖表15：幹法（物理）、溼法（化學）刻蝕原理示意圖
圖表16：光刻機曝光分類
圖表17：光刻機設備進階歷程
圖表18：步進掃描投影式光刻機
圖表19：光刻工藝結構對比簡
圖表20：局部浸沒法示意圖
圖表21：按所用光源，光刻機經歷了五代產品的發展
圖表22：步進式投影示意圖
圖表23：雙工作臺光刻機系統樣機
圖表24：浸沒式光刻機原理
圖表25：ASMLTWINSCANNXE:3350B 型號 EUV 光刻機
圖表26：45nm 製程下一代光刻技術兩種路線
圖表27：EUV 工作原理示意圖
圖表28：EUV 研發五大難題
圖表29：ASMLEUV光刻機
圖表30：晶體管內部結構圖
圖表31：光刻機上下游市場產業鏈及關鍵企業
圖表32：光刻機價格路線圖
圖表33：全球光刻機市場競爭格局演變
圖表34：1984 年全球光刻機市場競爭格局
圖表35：1980 年代末期全球光刻機市場競爭格局
圖表36：ASML、尼康、佳能生產的光刻機情況
圖表37：2011-2017年全球光刻機出貨比例
圖表38：2011-2017年三大公司各品類累計出貨量（單位：臺）
圖表39：2011-2017年光刻機各品類累計出貨量來源
圖表40：2017 年光刻機各品類出貨量及來源（單位：臺）
圖表41：2017-2019年TSMC月度營收維持在高位
圖表42：2012-2019年9月北美半導體設備製造商出貨
圖表43：TSMC7nm節點製程收入佔比迅速攀升
圖表44：TSMC 三季度16nm-7nm 節點製程收入佔比超 1/2
圖表45：2014-2019年三季度ASML、KLA、Applied Materials 等的單季度收入企穩回升
圖表46：2014-2019年四季度全球部分半導體設備上市公司為樣本的毛利率回升
圖表47：2012-2019年4季度ASML單季度毛利率回升
圖表48：2017-2019年KLA 按下游客戶類型分類的季度收入結構
圖表49：2014-2019年Lam Research 按下游客戶類型分類的季度收入結構
圖表50：2014-2019年TEL按下游客戶類型分類的季度收入結構
圖表51：全球半導體設備公司2019年三季度收入的平均地域分佈
圖表52：全球半導體設備行業2014 年以來單季度收入的地域分佈
圖表53：ASML對市場增長的預測情況
圖表54：2020年DRAM 和和 NAND市場增長情況
圖表55：半導體終端市場的增長
圖表56：沉浸式設備是下一個計算浪潮
圖表57：5G對芯片性能的要求
圖表58：成本降低趨勢
圖表59：分辨率提高趨勢
圖表60：光刻機行業發展趨勢：繼續摩爾定律
圖表61：ASML 未來產品路線圖
圖表62：ASML公司 35年發展歷程
圖表63：ASML 產品升級歷程
圖表64：ASML 打通上下游價值鏈
圖表65：ASML打通上下游價值鏈，建立開放研究網絡
圖表66：ASML的戰略併購線路圖
圖表67：公司主要系統型號及其工藝特徵
圖表68：2018-2019年ASML光刻機季度出貨量（臺）
圖表69：2018-2019年ASML光刻機季度出貨量（臺）
圖表70：2018-2019年ASML淨銷售收入佔比情況
圖表71：ASML1993-2018年度淨銷售收入情況
圖表72：ASML1993-2018年度淨利潤情況
圖表73：ASML2005-2018年度淨銷售收入來源情況
圖表74：ASML2005-2018年度淨銷售收入地區分佈情況
圖表75：ASML1993-2018年度利潤率情況
圖表76：ASML2010Q1-2019Q2季度淨銷售收入情況
圖表77：ASML2010Q1-2019Q2季度淨利潤情況
圖表78：ASML2010Q1-2019Q2季度利潤率情況
圖表79：ASML2014-2018年研發支出情況
圖表80：2008-2017年ASML、Nikon 和Canon 研發支出比較
圖表81：2018Q3收入佔比按產品類別分
圖表82：2015-2019年Q3ASML按下游客戶類型分類的季度收入結構
圖表83：20015-2019年Q3ASML 季度收入的地域分佈
圖表84：EUV技術性能提升示意圖
圖表85：光刻機上下游市場產業鏈及關鍵企業
圖表86：尼康主要光刻設備產品及工藝
圖表87：尼康2018Q3 營業收入結構情況（單位：十億日元）
圖表88：尼康營業利潤結構情況（單位：十億日元）
圖表89：尼康2008-2018年光刻設備營收及佔比
圖表90：尼康2008-2017年研發支出情況
圖表91：光刻機上下游市場產業鏈及關鍵企業
圖表92：佳能FY2008-2017光刻機銷售額及其部門佔比
圖表93：佳能FY2016-2018光刻設備銷售量構成（單位：臺）
圖表94：上海微電子公司IC前道製造用光刻設備
圖表95：上海微電子公司IC後道封裝用光刻設備
圖表96：上海微電子公司TFT曝光設備
圖表97：上海微電子公司LED、MEMS、Power Devices 製造用光刻設備
圖表98：上海微電子公司主要設備產品及工藝
圖表99：上海微電子裝備有限公司光刻機產品列表
圖表100：上海微電子與ASML公司最領先的光刻機設備情況對比
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