20180312-华创证券-机械设备_半导体设备深度报告（三）详解光刻机——半导体制造业皇冠上的明珠_24页_1mb

报告摘要

半导体设备深度报告：详解光刻机

核心内容

光刻机是半导体制造业中最核心的设备，直接影响芯片的制程水平和性能。其原理是通过光刻胶将掩模上的电路设计转移到硅片上，是芯片制造流程中耗时最长、成本最高的环节，占制造环节时间的50%左右，占芯片生产成本的1/3。光刻机技术含量高，涉及系统集成、精密光学、精密运动等，目前最先进的ASMLEUV光刻机单价近一亿欧元。

主要观点

光刻机是芯片生产的最关键环节
- 光刻机实现芯片设计图从掩模到硅片的转移。
- 芯片制造需进行20-30次光刻，其中光刻工艺直接决定芯片性能。
- 光刻机技术发展推动制程水平和芯片性能提升。
光刻机不断发展满足芯片更小制程、更低成本的需求
- 光刻机经历了五代产品的发展，从g-line、i-line到EUV，每次光源改进都显著提升制程能力。
- 通过工艺创新（如双工作台、浸没式光刻）在光源未改进的情况下也实现了制程提升和效率提高。
- 当前最先进的EUV光刻机可实现7nm制程芯片的生产。
ASML：全球光刻机绝对龙头
- ASML采用开放式创新模式，重视研发，与供应商合作，推动技术快速迭代。
- 通过与台积电合作研发浸没式光刻机，奠定了其龙头地位。
- ASML市占率近80%，垄断高端光刻机市场，订单排至2019年，为业绩增长提供保障。
上海微电子：国产光刻机的希望
- 上海微电子是国内光刻机龙头企业，承担多项国家重大科技专项。
- 公司前道光刻机已实现90nm制程，封装光刻机市占率全球达40%。
- 公司有望在不久的将来实现65nm、45nm制程的突破。
风险提示
- 行业发展不及预期。
- 下游需求不及预期。

关键信息

光刻机发展历史：经历了五代产品的发展，从接触式光刻到浸没式光刻。
光刻工艺流程：包括气相成底膜、旋转涂胶、软烘、曝光、显影、坚膜、刻蚀、去胶等步骤。
光刻机技术指标：最小分辨率由公式 $R = K_1 \cdot \frac{\lambda}{NA}$ 决定，$\lambda$ 为光源波长，$NA$ 为数值孔径。
ASML业绩：2017年营收达90.53亿欧元，净利润21.19亿欧元，同比增长显著。
EUV光刻机：是目前最先进的光刻机，实现7nm制程，单价近一亿欧元，供不应求。
上海微电子产品：包括IC前道制造、IC后道封装、面板光刻等，部分产品已实现批量销售。

图表与数据

图表1：IC芯片制造核心工艺主要设备全景图
图表2：在硅片表面构建半导体器件的过程
图表3：正性光刻与负性光刻对比
图表4：旋转涂胶步骤
图表5：涂胶设备
图表6：光刻原理图
图表7：显影过程示意图
图表8：干法、湿法刻蚀原理示意图
图表9：光刻机工作原理图
图表10：晶体管内部结构图
图表11：光刻机按光源分类的发展历程
图表12：步进式投影示意图
图表13：双工作台光刻机系统样机
图表14：浸没式光刻机原理
图表15：ASML EUV光刻机型号
图表16：ASML产品变迁史
图表17：ASML营业收入
图表18：ASML净利润
图表19：ASML下游客户结构
图表20：ASML客户地区分布
图表21：ASML设备产品结构
图表22：2017年ASML各类光刻机销售量
图表23：ASML成立初期的困境
图表24：ASML研发支出
图表25：ASML、尼康、佳能研发占比
图表26：上海微电子主要设备产品

行业评级与分析师信息

行业评级：推荐
分析师：
- 李佳：首席分析师，S0360514110001，电话：021-20572551，邮箱：lijia@hcyjs.com
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