光刻机是半导体工业皇冠上的明珠：半导体芯片制作分为 IC 设计、IC制造、IC 封测三大环节，光刻作为IC 制造的核心环节，其主要作用是将掩模版上的芯片电路图转移到硅片上。由于光刻的工艺水平直接决定芯片的制程水平和性能水平，光刻成为IC 制造中最复杂、最关键的工艺步骤，耗费时间约占整个硅片工艺的40—60%，支出约为整个硅片制造工艺的1/3。光刻的核心设备——光刻机更是被誉为半导体工业皇冠上的明珠。
报告价4500元1498052617
下游需求旺盛，上游技术亟待突破：光刻设备主要机台包括用于涂胶和显影的轨道机和对晶圆片施加射线光源的曝光机两部分，随着器件尺寸的不断缩小，光刻技术也从最初的接触式、接近式曝光发展到目前普遍使用的投影式曝光，经由5 代发展，如今主流高端机型为采用ArF/KrF 光源的浸没式光刻机，更高端的则为极紫外光（EUV）技术，前景广阔，有望实现7nm 甚至5nm 制程，下游市场供不应求。
全球格局三雄鼎立，ASML 霸主地位：全球光刻机市场长期由ASML、尼康和佳能把持，高端光刻机市场更是ASML 一家独大。通过收购光源大厂Cymer和电子束检测设备商HMI 以及入股镜头龙头卡尔蔡司，ASML 构建起完整的上游供应链，拥有三星、台积电和英特尔三大客户的资金支持，其牢牢把持着光刻机霸主的地位，市占率超过80%。ASML 对光刻设备的研发投入连年超过营收的13%，并且持续增加，其EUV 技术垄断行业，下游大客户三星、台积电和Intel、格罗方德等均采用ASML 的光刻机。从出货量上看，2019 年ASML第二季度出货 48 台光刻机，与第一季度持平。
从出货品种上看，2019 年前两季度出货量最高的仍然是 ArF i、KrF 光刻机；但是 ArF i 光刻机出货量出现减少趋势，其部分市场被 EUV 取代；EUV 光刻机出货量则出现高速增长趋势，2019 年前两季度共出货 11 台，较去年同期增长 37.5%。
图表 69：2018-2019年ASML光刻机季度出货量（台）
佳能和尼康业务模式较为类似，都以相机/镜头发家，并逐渐涉足打印/复印等办公设备、医疗健康设备和光刻设备领域。近年来其营收和盈利情况变动幅度较大，主要原因在于受相机/镜头市场系统性波动，并且附加值很大的光刻设备方面二者在市场上都很难与ASML 相竞争。而尼康和佳能研发投入不足营收的10%，研发创新模式不够灵活，在技术上很难取得突破，佳能更是自2010 年以来就没有重大光刻设备研发进展。
正文目录
1、光刻机概述
1.1、光刻：半导体制造的核心工艺
1.2、光刻机：光刻工艺的核心设备
1.2.1、光刻机原理与内部结构
1.2.2、光刻工艺流程详
1）、气相成底膜
2）、旋转涂胶
3）、软烘
4）、曝光
5）、显影
6）、坚膜
7）、检测
8）、刻蚀
9）、去胶
1.2.3、光刻机的演变
1.2.4、光刻机的发展本质是为了满足更高性能、更低成本芯片的生产需求
2、光刻机市场状况
2.1、光刻机产业链
2.2、光刻机价格
2.3、光刻机格局
2.3.1、1980-1990 年代：尼康崛起称王，占据近 50% 的市场份额
2.3.2、2000 年代：ASML跃居第一，占据70% 市场份额
2.4、全球光刻机出货分析
2.5、全球光刻机订单
2.5.1、2019年三季度半导体设备行业景气度显著上行
2.5.2、ASML、KLA 继续引领全球半导体设备业绩反转
3、光刻机下游需求
3.1、内存和逻辑芯片需求预期增长，推动光刻机需求增长
3.2、大数据、物联网、自动驾驶、人工智能等创新推动半导体终端市场健康增长
3.3、光刻机行业趋势
4、主要公司
4.1、ASML公司
4.2、尼康公司
4.3、佳能公司
5、国产化进程
5.1、上海微电子
5.2、长江存储
5.3、发展路径
图表目录
图表 1：IC 制造工艺流程
图表2：光刻胶极性与效果示意图
图表3：普通光刻技术（正性光刻）
图表4：双重图案技术
图表5：双重图案技术中的自对准间隔技术
图表6：自对准间隔技术的四重图案化
图表7：光刻机工作原理图
图表8：光刻机内部结构
图表9：在硅片表面构建半导体器件的过程
图表10：正性光刻与负性光刻对比
图表11：旋转涂胶步骤
图表12：涂胶设备
图表13：光刻原理图
图表14：显影过程示意图
图表15：干法（物理）、湿法（化学）刻蚀原理示意图
图表16：光刻机曝光分类
图表17：光刻机设备进阶历程
图表18：步进扫描投影式光刻机
图表19：光刻工艺结构对比简
图表20：局部浸没法示意图
图表21：按所用光源，光刻机经历了五代产品的发展
图表22：步进式投影示意图
图表23：双工作台光刻机系统样机
图表24：浸没式光刻机原理
图表25：ASMLTWINSCANNXE:3350B 型号 EUV 光刻机
图表26：45nm 制程下一代光刻技术两种路线
图表27：EUV 工作原理示意图
图表28：EUV 研发五大难题
图表29：ASMLEUV光刻机
图表30：晶体管内部结构图
图表31：光刻机上下游市场产业链及关键企业
图表32：光刻机价格路线图
图表33：全球光刻机市场竞争格局演变
图表34：1984 年全球光刻机市场竞争格局
图表35：1980 年代末期全球光刻机市场竞争格局
图表36：ASML、尼康、佳能生产的光刻机情况
图表37：2011-2017年全球光刻机出货比例
图表38：2011-2017年三大公司各品类累计出货量（单位：台）
图表39：2011-2017年光刻机各品类累计出货量来源
图表40：2017 年光刻机各品类出货量及来源（单位：台）
图表41：2017-2019年TSMC月度营收维持在高位
图表42：2012-2019年9月北美半导体设备制造商出货
图表43：TSMC7nm节点制程收入占比迅速攀升
图表44：TSMC 三季度16nm-7nm 节点制程收入占比超 1/2
图表45：2014-2019年三季度ASML、KLA、Applied Materials 等的单季度收入企稳回升
图表46：2014-2019年四季度全球部分半导体设备上市公司为样本的毛利率回升
图表47：2012-2019年4季度ASML单季度毛利率回升
图表48：2017-2019年KLA 按下游客户类型分类的季度收入结构
图表49：2014-2019年Lam Research 按下游客户类型分类的季度收入结构
图表50：2014-2019年TEL按下游客户类型分类的季度收入结构
图表51：全球半导体设备公司2019年三季度收入的平均地域分布
图表52：全球半导体设备行业2014 年以来单季度收入的地域分布
图表53：ASML对市场增长的预测情况
图表54：2020年DRAM 和和 NAND市场增长情况
图表55：半导体终端市场的增长
图表56：沉浸式设备是下一个计算浪潮
图表57：5G对芯片性能的要求
图表58：成本降低趋势
图表59：分辨率提高趋势
图表60：光刻机行业发展趋势：继续摩尔定律
图表61：ASML 未来产品路线图
图表62：ASML公司 35年发展历程
图表63：ASML 产品升级历程
图表64：ASML 打通上下游价值链
图表65：ASML打通上下游价值链，建立开放研究网络
图表66：ASML的战略并购线路图
图表67：公司主要系统型号及其工艺特征
图表68：2018-2019年ASML光刻机季度出货量（台）
图表69：2018-2019年ASML光刻机季度出货量（台）
图表70：2018-2019年ASML净销售收入占比情况
图表71：ASML1993-2018年度净销售收入情况
图表72：ASML1993-2018年度净利润情况
图表73：ASML2005-2018年度净销售收入来源情况
图表74：ASML2005-2018年度净销售收入地区分布情况
图表75：ASML1993-2018年度利润率情况
图表76：ASML2010Q1-2019Q2季度净销售收入情况
图表77：ASML2010Q1-2019Q2季度净利润情况
图表78：ASML2010Q1-2019Q2季度利润率情况
图表79：ASML2014-2018年研发支出情况
图表80：2008-2017年ASML、Nikon 和Canon 研发支出比较
图表81：2018Q3收入占比按产品类别分
图表82：2015-2019年Q3ASML按下游客户类型分类的季度收入结构
图表83：20015-2019年Q3ASML 季度收入的地域分布
图表84：EUV技术性能提升示意图
图表85：光刻机上下游市场产业链及关键企业
图表86：尼康主要光刻设备产品及工艺
图表87：尼康2018Q3 营业收入结构情况（单位：十亿日元）
图表88：尼康营业利润结构情况（单位：十亿日元）
图表89：尼康2008-2018年光刻设备营收及占比
图表90：尼康2008-2017年研发支出情况
图表91：光刻机上下游市场产业链及关键企业
图表92：佳能FY2008-2017光刻机销售额及其部门占比
图表93：佳能FY2016-2018光刻设备销售量构成（单位：台）
图表94：上海微电子公司IC前道制造用光刻设备
图表95：上海微电子公司IC后道封装用光刻设备
图表96：上海微电子公司TFT曝光设备
图表97：上海微电子公司LED、MEMS、Power Devices 制造用光刻设备
图表98：上海微电子公司主要设备产品及工艺
图表99：上海微电子装备有限公司光刻机产品列表
图表100：上海微电子与ASML公司最领先的光刻机设备情况对比
閱讀更多 產業深度 的文章
