光刻機(jī)被譽(yù)為半導(dǎo)體工業(yè)皇冠上的明珠,什么是光刻？

半導(dǎo)體芯片制作分為 IC 設(shè)計(jì)、 IC 制造、 IC 封測(cè)三大環(huán)節(jié)， 光刻作為 IC 制造的核心環(huán)節(jié)，其主要作用是將掩模版上的芯片電路圖轉(zhuǎn)移到硅片上。 由于光刻的工藝水平直接決定芯片的制程水平和性能水平，光刻成為 IC 制造中最復(fù)雜、最關(guān)鍵的工藝步驟， 光刻的核心設(shè)備——***更是被譽(yù)為半導(dǎo)體工業(yè)皇冠上的明珠。

IC 制造工藝流程

什么是光刻？

光刻工藝是指光刻膠在光照作用下，將掩模版上的圖形轉(zhuǎn)移到硅片上的技術(shù)。 光刻的原理起源于印刷技術(shù)中的照相制版，是在一個(gè)平面上加工形成微圖形。 在半導(dǎo)體芯片制作過(guò)程中， 電路設(shè)計(jì)圖首先通過(guò)激光寫(xiě)在光掩模版上，然后光源通過(guò)掩模版照射到附有光刻膠的硅片表面，引起曝光區(qū)域的光刻膠發(fā)生化學(xué)效應(yīng)，再通過(guò)顯影技術(shù)溶解去除曝光區(qū)域或未曝光區(qū)域，使掩模版上的電路圖轉(zhuǎn)移到光刻膠上，最后利用刻蝕技術(shù)將圖形轉(zhuǎn)移到硅片上。

光刻膠極性與效果示意圖

光刻根據(jù)所采用正膠與負(fù)膠之分，劃分為正性光刻和負(fù)性光刻兩種基本工藝。 在正性光刻中，正膠的曝光部分結(jié)構(gòu)被破壞，被溶劑洗掉，使得光刻膠上的圖形與掩模版上圖形相同。相反地，在負(fù)性光刻中，負(fù)膠的曝光部分會(huì)因硬化變得不可溶解，掩模部分則會(huì)被溶劑洗掉，使得光刻膠上的圖形與掩模版上圖形相反。

普通光刻技術(shù)（正性光刻）

為了追求更小的工藝節(jié)點(diǎn)，在普通光刻之上已開(kāi)發(fā)出多重圖案光刻工藝，用來(lái)增加圖案密度， 最簡(jiǎn)單的多重圖案工藝是雙重圖案，它將特征密度提高了兩倍。最廣泛采用的雙圖案化方案之一是雙曝光/雙蝕刻（LELE）。該技術(shù)將給定的圖案分成兩個(gè)密度較小的部分。通過(guò)在光刻工藝中曝光光刻膠，然后蝕刻硬掩模，將第一層圖案轉(zhuǎn)移到下面的硬掩模上。然后將第二層圖案與第一層圖案對(duì)準(zhǔn)并通過(guò)第二次光刻曝光和刻蝕轉(zhuǎn)移到硬掩模上。最終在襯底上進(jìn)行刻蝕，得到的圖案密度是原始圖案的兩倍。

雙重圖案技術(shù)

自對(duì)準(zhǔn)雙重圖案(SADP)技術(shù)是通過(guò)沉積和刻蝕工藝在心軸側(cè)壁上形成的間隔物。然后通過(guò)一個(gè)額外的刻蝕步驟移除心軸，使用間隔物來(lái)定義所需的最終結(jié)構(gòu)，因此特征密度增加了一倍。 SADP 技術(shù)主要用于 FinFET 技術(shù)中的鰭片形成、線的互連以及存儲(chǔ)設(shè)備中的位線/字線的形成，其關(guān)鍵的優(yōu)點(diǎn)在于避免了在 LELE 期間時(shí)可能發(fā)生的掩模不對(duì)齊。

雙重圖案技術(shù)中的自對(duì)準(zhǔn)間隔技術(shù)

將 SADP 加倍可以得到四重圖案化工藝 (SAQP)。 193nm 浸沒(méi)式光刻的 SADP 可以實(shí)現(xiàn)~20nm 的半間距分辨率，但是 SAQP 可以實(shí)現(xiàn)~10nm 的半間距分辨率。

自對(duì)準(zhǔn)間隔技術(shù)的四重圖案化

光刻工藝定義了半導(dǎo)體器件的尺寸， 是 IC 制造中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 作為芯片生產(chǎn)流程中最復(fù)雜、最關(guān)鍵的步驟，光刻工藝難度最大，耗時(shí)最長(zhǎng)，芯片在生產(chǎn)過(guò)程中一般需要進(jìn)行 20~30次光刻，耗費(fèi)時(shí)間約占整個(gè)硅片工藝的 40～60%，成本極高，約為整個(gè)硅片制造工藝的 1/3。一般的光刻工藝要經(jīng)歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對(duì)準(zhǔn)曝光、后烘、顯影、硬烘、 刻蝕、檢測(cè)等工序。

***：光刻工藝的核心設(shè)備

***是光刻工藝的核心設(shè)備，價(jià)值含量大、技術(shù)要求高。 光刻是 IC 制造中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，工藝難度最大，對(duì)技術(shù)和設(shè)備的要求也最高。***作為光刻環(huán)節(jié)的核心設(shè)備，也是所有半導(dǎo)體制造設(shè)備中技術(shù)含量最高的設(shè)備，涉及精密光學(xué)、精密運(yùn)動(dòng)、高精度環(huán)境控制等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，其設(shè)備投入相應(yīng)最多，目前世界上最先進(jìn)的 ASML EUV ***單價(jià)達(dá)到近一億歐元。

***工作原理圖

***工作原理： ***是一種投影曝光系統(tǒng)，由紫外光源、光學(xué)鏡片、對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)等部件組裝而成。在半導(dǎo)體制作過(guò)程中，光刻設(shè)備會(huì)投射光束，穿過(guò)印著圖案的掩模及光學(xué)鏡片，經(jīng)物鏡補(bǔ)償各種光學(xué)誤差， 將線路圖曝光在帶有光感涂層的硅晶圓上， 然后使用化學(xué)方法顯影，得到刻在硅片上的電路圖。在***內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，激光器作為光源發(fā)射光線，物鏡系統(tǒng)補(bǔ)償各種光學(xué)誤差，是***的核心設(shè)備，也是***造價(jià)昂貴的重要原因，***物鏡系統(tǒng)一般由 15～20 個(gè)直徑為 200～300mm 的透鏡組成。

***價(jià)格路線圖

按半導(dǎo)體制造工序分類(lèi)，光刻設(shè)備有前道和后道之分。其中前道***又可根據(jù)下游適用產(chǎn)品分為面板***和芯片***，而后道***則為封裝***。封裝***對(duì)于光刻的精度要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于前道光刻要求，因此價(jià)值量也較低，不屬于本文探討之列。而面板***與芯片***工藝類(lèi)似，只不過(guò)不再作用于晶圓而是作用于薄膜晶體管，對(duì)技術(shù)精度要求不如后者，只需要達(dá)到微米級(jí)即可。本文主要關(guān)注 IC 前道制造光刻技術(shù)的演變。

尺寸更小的芯片，在電子速度一定的情況下，信號(hào)傳遞的速度就會(huì)越快，在一定時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)?a target="_blank">信息就會(huì)越多。隨著芯片尺寸的變小，相同面積下可以承載更多的晶體管，高集成度則意味著芯片的高性能?？梢?jiàn)晶體管的尺寸對(duì)于芯片的性能具有重大意義，而***決定了晶體管的尺寸。隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的向前發(fā)展，不斷追求著尺寸更小、速度更快、性能更強(qiáng)的芯片，摩爾定律提出：當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電路上可容納的元器件的數(shù)目，約每隔 18-24 個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。正是半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)于芯片的不斷追求推動(dòng)了***產(chǎn)品的不斷升級(jí)與創(chuàng)新。

***曝光分類(lèi)

按曝光方式分類(lèi)， ***可分為直寫(xiě)式光刻、 接近接觸式光刻和投影式光刻三種。 直寫(xiě)式由于曝光場(chǎng)太小，通常用于制作掩模板；接近接觸式是指光刻膠與掩模板接觸或略有縫隙，受氣墊影響，成像精度較低；投影式是指在掩膜板與光刻膠之間使用光學(xué)系統(tǒng)聚集光實(shí)現(xiàn)曝光，進(jìn)一步提高分辨率。芯片追求更快的處理速度，則需要縮短晶體管內(nèi)部導(dǎo)電溝道的長(zhǎng)度，而光刻設(shè)備的分辨率決定了 IC 的最小線寬。因而，***產(chǎn)品的升級(jí)就勢(shì)必要往更小分辨率水平上發(fā)展,***演進(jìn)過(guò)程是隨著光源改進(jìn)和工藝創(chuàng)新而不斷發(fā)展的。

***設(shè)備進(jìn)階歷程

根據(jù)所用光源改進(jìn)和工藝創(chuàng)新，***經(jīng)歷了 5 代產(chǎn)品發(fā)展，每次改進(jìn)和創(chuàng)新都顯著提升了***所能實(shí)現(xiàn)的最小工藝節(jié)點(diǎn)。 前兩代均為接觸接近式***，曝光方式為接觸接近式，使用光源分別為 g-line 和 i-line，接觸式***由于掩模與光刻膠直接接觸，所以易受污染，而接近式***由于氣墊影響，成像精度不高；第三代為掃描投影式***，利用光學(xué)透鏡可以聚集衍射光提高成像質(zhì)量將曝光方式創(chuàng)新為光學(xué)投影式光刻，以掃描的方式實(shí)現(xiàn)曝光，光源也改進(jìn)為 KrF 激光，實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，將最小工藝推進(jìn)至 180-130nm； 1986 年ASML 首先推出第四代步進(jìn)式掃描投影***，采用 ArF 激光光源，通過(guò)實(shí)現(xiàn)光刻過(guò)程中掩模和硅片的同步移動(dòng)和縮小投影鏡頭，將芯片的最小工藝節(jié)點(diǎn)提升一個(gè)臺(tái)階。

步進(jìn)掃描投影式***

此外雙工作臺(tái)、沉浸式光刻等新型光刻技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展也在不斷提升第四代***的工藝制程水平，以及生產(chǎn)效率。 2001 年 ASML 推出了雙工作臺(tái)系統(tǒng)（圖 5），將測(cè)量、對(duì)準(zhǔn)與光刻流程相分離，實(shí)現(xiàn)曝光與預(yù)對(duì)準(zhǔn)同時(shí)進(jìn)行，大幅提高了生產(chǎn)效率。而浸沒(méi)式光刻工藝更成為 ASML 強(qiáng)勢(shì)崛起的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

光刻工藝結(jié)構(gòu)對(duì)比簡(jiǎn)圖

與傳統(tǒng)光刻技術(shù)相比，浸沒(méi)式光刻技術(shù)需要在***投影物鏡最后一個(gè)透鏡下表面與硅片光刻膠之間充滿高折射率的液體，以提高分辨率；目前主要有三種液體浸沒(méi)方法：硅片浸沒(méi)法，工作臺(tái)浸沒(méi)法，局部浸沒(méi)法，業(yè)界多采用局部浸沒(méi)法。

局部浸沒(méi)法示意圖

尼康、佳能由盛轉(zhuǎn)衰， ASML 強(qiáng)勢(shì)崛起。 在 45nm 制程下 ArF ***遇到了分辨率不足的問(wèn)題，業(yè)內(nèi)對(duì)下一代***的發(fā)展提出了兩種路線。一是開(kāi)發(fā)波長(zhǎng)更低的 157nmF2 準(zhǔn)分子激光做為光源， 二是林本堅(jiān)（臺(tái)積電研發(fā)副總經(jīng)理）提出的浸沒(méi)式光刻。

45nm 制程下一代光刻技術(shù)兩種路線

2002 年以前，業(yè)界普遍認(rèn)為 193nm 光刻無(wú)法延伸到 65nm 技術(shù)節(jié)點(diǎn)，而 157nm 將成為主流技術(shù)，但 157nm光刻技術(shù)同樣遭遇到了來(lái)自***透鏡的巨大挑戰(zhàn)。在時(shí)代的十字路口上， TSMC 提出了193nm 浸入式光刻的概念，尼康、佳能則倒向了開(kāi)發(fā)波長(zhǎng)更低的光源；隨著 ASML 與臺(tái)積電合作開(kāi)發(fā)，于 2007 年成功推出第一臺(tái)浸沒(méi)式***。 193nm 光波在水中的等效波長(zhǎng)縮短為 134nm，足可超越 157nm 的極限，193nm 浸入式光刻的研究隨即成為光刻界追逐的焦點(diǎn)。

到 2010 年， 193nm 液浸式光刻系統(tǒng)已能實(shí)現(xiàn) 32nm 制程產(chǎn)品，并在 20nm 以下節(jié)點(diǎn)發(fā)揮重要作用，浸沒(méi)式光刻技術(shù)憑借展現(xiàn)出巨大優(yōu)勢(shì)，成為 EUV 之前能力最強(qiáng)且最成熟的技術(shù)。

從液浸式到 EUV，第五代***迎頭趕上。 前四代***使用都屬于深紫外光， ArF 已經(jīng)最高可以實(shí)現(xiàn) 22nm 的芯片制程，但在摩爾定律的推動(dòng)下，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對(duì)于芯片的需求已經(jīng)發(fā)展到 14nm，甚至是 7nm，浸入式光刻面臨更為嚴(yán)峻的鏡頭孔徑和材料挑戰(zhàn)。第五代 EUV***，采用極紫外光，可將最小工藝節(jié)點(diǎn)推進(jìn)至 7nm。

EUV 工作原理示意圖

EUV 的發(fā)展過(guò)程面臨有五大問(wèn)題，這也是 EUV 造價(jià)極其昂貴的重要原因。

第一，真空環(huán)境約束。光蝕刻系統(tǒng)制造的精細(xì)程度取決于很多因素。但是實(shí)現(xiàn)跨越性進(jìn)步的有效方法是降低使用光源的波長(zhǎng)。幾十年來(lái)，***廠商的做法都是將晶圓曝光工具從人眼可見(jiàn)的藍(lán)光端開(kāi)始逐漸減小波長(zhǎng)，直到光譜上的紫外線端（UV）。ASML 最終選擇的 13.5nm 波長(zhǎng)射線，可以輕易地被很多材料吸收，所以 EUV ***只能在真空下運(yùn)行。

第二，彎曲射線。由于 EUV 能被玻璃吸收，所以必須在機(jī)器中改變其走向，如此一來(lái)則必須用反射鏡來(lái)代替透鏡，而且必須使用布拉格反射器（一種多層鏡面，可以將很多小的反射集中成一個(gè)單一而強(qiáng)大的反射）。

第三，強(qiáng)大光源。一個(gè) EUV 光束在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)途跋涉后，只有不到 2% 的光線能保留下來(lái)。為了減少成本，射線光源必須足夠強(qiáng)，這個(gè)強(qiáng)度需要達(dá)到中心焦點(diǎn)功率達(dá)到 250W。這種強(qiáng)度的光可以使機(jī)器每小時(shí)處理約 125 個(gè)晶片，其批量處理的效率僅有現(xiàn)今使用的高級(jí)193nm 技術(shù)的一半。目前全球最領(lǐng)先的技術(shù)也不過(guò)是能夠在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn) 200W 功率（ASML2017 年上半年實(shí)現(xiàn)）。

第四，獨(dú)特光刻膠?，F(xiàn)有的光刻膠是化學(xué)放大光刻膠，由分子鏈聚合而成，可以增強(qiáng)入射光子的效果。但這些材料對(duì) EUV 的吸收效果并不好。此外，由于入射光引起的放大反應(yīng)在材料內(nèi)部散射，光刻膠形成的圖像會(huì)有輕微模糊。

第五，保護(hù)掩模板。 在 193nm 液浸式***中，掩模版由一層被薄膜（即護(hù)膜）保護(hù)著，這層薄膜距離掩模版有一點(diǎn)懸空的距離，像保鮮膜一樣緊繃在上方，其作用在于當(dāng)灰塵落在護(hù)膜上時(shí)影響聚焦而不能在晶圓上形成圖案，因此不會(huì)損壞整個(gè)晶圓。但 193nm 的護(hù)膜不適用于 13.5nm 的光， EUV 會(huì)損壞護(hù)膜，若不使用護(hù)膜則很可能是最終良率為 0。所以解決這個(gè)難題的關(guān)鍵在于研究制造出能夠抵抗 EUV 破壞的護(hù)膜。

EUV 研發(fā)五大難題

事實(shí)上， ASML 從 1999 年就已開(kāi)始 EUV ***的研發(fā)工作，但由于上述五大難題，難以支付高昂的研發(fā)費(fèi)用，其三大客戶三星、臺(tái)積電和英特爾加大投資 52 億歐元，積極支持 EUV 的研發(fā)和生產(chǎn)。原計(jì)劃在 2004 年推出產(chǎn)品，直到 2010 年 ASML 才研發(fā)出第一臺(tái)EUV 原型機(jī)， 2016 年才實(shí)現(xiàn)下游客戶的供貨，比預(yù)計(jì)時(shí)間晚了十幾年，也正是這一滯后使得摩爾定律的更替時(shí)間從理論上的 18-24 個(gè)月延長(zhǎng)至 3-4 年。 目前， ASML 在 EUV 技術(shù)上具有絕對(duì)領(lǐng)先地位。

***上下游市場(chǎng)。 從***結(jié)構(gòu)來(lái)看，它由光源、光學(xué)鏡片和對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)等部件組成，其工藝中十分關(guān)鍵的兩個(gè)元素是光刻膠和掩膜版。而光刻處理后的晶圓片再經(jīng)刻蝕和沉積等過(guò)程制成芯片成品，用于電腦、手機(jī)等各種設(shè)備之中。下游旺盛的終端市場(chǎng)需求決定了光刻設(shè)備必然也面臨巨大的需求。目前光刻系統(tǒng)市場(chǎng)供給遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足需求，很重要的原因在于上游原材料/部件精度不符要求，譬如上文總結(jié)出的 EUV 面臨的五大問(wèn)題（光源功率、掩膜版、光刻膠、鏡頭等）都是上游技術(shù)難關(guān)。

除了來(lái)自蔡司的鏡頭的供應(yīng)不足之外，還有設(shè)備上的芯片保護(hù)膜仍需要改進(jìn)。 此外，光刻作用基礎(chǔ)硅片/硅基材純度要求極高，通常 11 個(gè) 9（即99.999999999%）的級(jí)別以上。光刻設(shè)備廠商的下游客戶主要在于存儲(chǔ)和邏輯芯片制造商。我們認(rèn)為未來(lái)下游內(nèi)存市場(chǎng)需求將繼續(xù)保持強(qiáng)勁，存儲(chǔ)芯片尤其是 DRAM 價(jià)格仍然持續(xù)增長(zhǎng)。

***上下游市場(chǎng)產(chǎn)業(yè)鏈及關(guān)鍵企業(yè)

全球局勢(shì)：三分天下，高端市場(chǎng)一家獨(dú)大

從全球角度來(lái)看， 高精度的 IC 芯片***長(zhǎng)期由 ASML、尼康和佳能三家把持， 從2011-2017 歷年全球***出貨比例可以看出， ASML，尼康，佳能三家公司幾乎占據(jù)了 99%的市場(chǎng)份額，其中 ASML ***市場(chǎng)份額常年在 60%以上，市場(chǎng)地位極其穩(wěn)固。

2011-2017 年全球***出貨比例

頂級(jí)***市場(chǎng) ASML 一家獨(dú)大。 2011-2017 年頂級(jí)***累計(jì)出貨量中， EUV 完全由 ASML 壟斷，出貨來(lái)源達(dá)到 100%， ArFi ***超過(guò) 80%也都由 ASML 提供。英特爾、臺(tái)積電、三星用來(lái)加工 14/16nm 芯片的高端***均來(lái)自 ASML。 相對(duì)而言，尼康和佳能的先進(jìn)制程遠(yuǎn)落后于 ASML，主要市場(chǎng)在中低端，最大優(yōu)勢(shì)僅在于成本，很多同類(lèi)機(jī)型價(jià)格甚至低于 ASML 的 1/2。

2011-2017 年三大公司各品類(lèi)累計(jì)出貨量（單位：臺(tái)）

2011-2017 年***各品類(lèi)累計(jì)出貨量來(lái)源

2017 年***各品類(lèi)出貨量及來(lái)源（單位：臺(tái)）

（一）ASML：高端***壟斷者

ASML Holding NV(ASML)是世界領(lǐng)先的半導(dǎo)體設(shè)備制造商之一，總部位于荷蘭，向全球復(fù)雜集成電路生產(chǎn)企業(yè)提供領(lǐng)先的綜合性關(guān)鍵設(shè)備。 它為亞洲， 歐洲和美國(guó)的半導(dǎo)體生產(chǎn)商提供提供***及相關(guān)服務(wù)。它還為客戶提供一系列的支持服務(wù)，包括先進(jìn)的工藝和產(chǎn)品應(yīng)用知識(shí)，并以二十四小時(shí)服務(wù)支持。 2006 年， ASML 交付第一臺(tái)***； 2007 年成功推出第一臺(tái)浸沒(méi)式*** TWINSCANXT:1990i，采用折射率達(dá)到 1.44 的去離子水做為媒介，實(shí)現(xiàn)了 45nm 的制程工藝，并一舉壟斷市場(chǎng)。當(dāng)時(shí)的另兩大光刻巨頭尼康、佳能主推的157nm 光源干式***被市場(chǎng)拋棄。

ASML 產(chǎn)品升級(jí)歷程

外延并購(gòu)，加速研發(fā)。 ASML 為加速 EUV 發(fā)展， ASML 于 2013 年 5 月以 31 億歐元收購(gòu) Cymer。 2016 年， ASML 終于實(shí)現(xiàn)首次發(fā)貨 EUV，并預(yù)計(jì)在 2018 年可實(shí)現(xiàn)最新的微處理器和存儲(chǔ)器的批量生產(chǎn)。同時(shí)， 2016 年 6 月收購(gòu)擁有最先進(jìn)的電子束檢測(cè)技術(shù)廠商 HMI，與 ASML 現(xiàn)有曝光技術(shù)互補(bǔ)，有助于控制半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)良率。 2017 年，以 24.8%股權(quán)收購(gòu)鏡頭老字號(hào)生產(chǎn)商卡爾蔡司，進(jìn)一步為其 EUV 光刻設(shè)備的鏡頭部分提供競(jìng)爭(zhēng)力。

公司的主要產(chǎn)品是光刻系統(tǒng)，也稱(chēng)為掃描儀，有 PAS5500 和 TWINSCAN 系列產(chǎn)品，從低端到高端系列依次為 XT， NXT 和 NXE。另外近年來(lái)還推出測(cè)量工具 YieldStar。 其技術(shù)實(shí)力在光刻設(shè)備領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先， 根據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)觀察數(shù)據(jù)， 45nm 以下的高端***的市場(chǎng)中，占據(jù) 80%以上的份額，尤其在極紫外光（EUV）領(lǐng)域，目前處于壟斷地位。

公司主要系統(tǒng)型號(hào)及其工藝特征

ASML 2018Q1 實(shí)現(xiàn)營(yíng)收 22.85 億歐元，主要來(lái)自系統(tǒng)銷(xiāo)售，占比 73%；其中 ArF 浸沒(méi)式設(shè)備貢獻(xiàn) 72%的營(yíng)收， KrF 型以 14%的貢獻(xiàn)居于第二。 平均來(lái)說(shuō)， ASML 中高端設(shè)備單臺(tái)售價(jià)超過(guò) 7000 萬(wàn)美元，高端 EUV 設(shè)備單臺(tái)售價(jià)超過(guò) 1 億美元。 從 Q1 業(yè)務(wù)拆分情況看出，高價(jià)值的 EUV 銷(xiāo)售量?jī)H一臺(tái)就貢獻(xiàn) 7%的營(yíng)收，公司預(yù)計(jì) 2018 全年 EUV 收入將達(dá)到 21 億歐元。從終端市場(chǎng)看來(lái)，主要下游市場(chǎng)在于存儲(chǔ)芯片，營(yíng)收 1227 百萬(wàn)歐元，占比達(dá) 53.7%，較之 2017 年的 32.8%有很大提升。

FY2017 前三大下游市場(chǎng)是韓國(guó)、***、美國(guó)，占比分別達(dá)到 34%、 24%、 17%，主要原因在于 ASML 的三大主要客戶為三星、臺(tái)積電和英特爾。 大陸市場(chǎng)位居第四，營(yíng)收占比為 10%，達(dá) 9.21 億歐元。到 2018Q1， 格局發(fā)生了較大變化， 韓國(guó)市場(chǎng)比重躍升到 51%，主要原因在于三星加大 EUV 投資。大陸市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)高端機(jī)型的限制逐漸放開(kāi)，占比提升到 20%，美國(guó)和***市場(chǎng)占比有較大下滑。

ASML 2013 年以來(lái)毛利率和凈利率

公司營(yíng)業(yè)收入和凈利潤(rùn)始終保持較高水平，但變化幅度較大。 自 2016 年真正意義上推出 EUV 設(shè)備后，營(yíng)收和凈利潤(rùn)實(shí)現(xiàn)大幅增長(zhǎng)。自 2013 年以來(lái)毛利率和凈利率均實(shí)現(xiàn)穩(wěn)步增長(zhǎng)， 18Q1 毛利率達(dá) 48.7%，凈利率達(dá) 23.6%。

其中系統(tǒng)設(shè)備尤其是光刻設(shè)備貢獻(xiàn)在各個(gè)季度均超過(guò) 60%， 2018Q1 設(shè)備營(yíng)收環(huán)比有所下降， 但同比實(shí)現(xiàn) 37.2%增長(zhǎng) YoY。***訂單量與訂單額有類(lèi)似的趨勢(shì)。

ASML 在光刻設(shè)備市場(chǎng)具有不可撼動(dòng)的霸主地位，尼康和佳能難以與之抗衡的一大重要原因在于其積極研發(fā)和開(kāi)放式創(chuàng)新發(fā)展思路，在新品研發(fā)和工藝改進(jìn)上充分發(fā)揮其網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)，比佳能和尼康的“孤島式”研發(fā)模式更具效率和靈活性。

（二）尼康：發(fā)揮面板光刻比較優(yōu)勢(shì)

尼康是日本的一家著名相機(jī)制造商，成立于 1917 年，當(dāng)時(shí)名為日本光學(xué)工業(yè)株式會(huì)社。 1988 年該公司依托其照相機(jī)品牌，更名為尼康株式會(huì)社。最早通過(guò)相機(jī)和光學(xué)技術(shù)發(fā)家， 1980 年開(kāi)始半導(dǎo)體光刻設(shè)備研究， 1986 年推出第一款 FPD 光刻設(shè)備，如今業(yè)務(wù)線覆蓋范圍廣泛。尼康既是半導(dǎo)體和面板光刻設(shè)備制造商，同時(shí)還生產(chǎn)護(hù)目鏡，眼科檢查設(shè)備，雙筒望遠(yuǎn)鏡，顯微鏡，勘測(cè)器材等健康醫(yī)療和工業(yè)度量設(shè)備。

在 FPD 光刻方面，尼康則可發(fā)揮其比較優(yōu)勢(shì)， 尼康的機(jī)器范圍廣泛，從采用獨(dú)特的多鏡頭投影光學(xué)系統(tǒng)處理大型面板到制造智能設(shè)備中的中小型面板，為全球領(lǐng)先的制造商提供多樣化的機(jī)器。

尼康主要光刻設(shè)備產(chǎn)品及工藝

尼康 FY2017 營(yíng)收 5.25 千億日元，同比下降 7.2%，在成像產(chǎn)品和精密設(shè)備（光刻設(shè)備）領(lǐng)域利潤(rùn)均有增長(zhǎng)，經(jīng)營(yíng)利潤(rùn)達(dá) 4.15 百億日元，增長(zhǎng) 123.2%，歸母凈利潤(rùn)達(dá) 2.23 百億日元，增長(zhǎng) 56.7%。 2018Q3 營(yíng)收下降 11%，由于成像產(chǎn)品和 FPD 及芯片光刻設(shè)備單位產(chǎn)品銷(xiāo)售額下降，但成像產(chǎn)品業(yè)務(wù)高附加值產(chǎn)品和精密設(shè)備領(lǐng)域的重大技術(shù)突破帶來(lái)了經(jīng)營(yíng)利潤(rùn)上漲。預(yù)計(jì)全年?duì)I收下降 7%，主要在于 FPD 光刻設(shè)備單位產(chǎn)品銷(xiāo)售額下降，但成像產(chǎn)品和芯片光刻設(shè)備扭轉(zhuǎn)了上半年的敗局，使得經(jīng)營(yíng)利潤(rùn)增加 124%。

尼康 FY2008 以來(lái)光刻設(shè)備營(yíng)收及占比

尼康雖然在芯片光刻技術(shù)上遠(yuǎn)不及 ASML，目前的產(chǎn)品還停留在 ArF 和 KrF 光源， 且售價(jià)也遠(yuǎn)低于 ASML，和 EUV 更加難以相提并論。但目前其盈利性也很大程度上依賴(lài)光刻設(shè)備，尤其是芯片光刻設(shè)備。雖然研發(fā)投入也持續(xù)增長(zhǎng)，但其中對(duì)于光刻設(shè)備的投入比重卻在下降。

（三）佳能：光電為主，光刻為輔

佳能是日本的一家全球領(lǐng)先的生產(chǎn)影像與信息產(chǎn)品的綜合集團(tuán)， 1937 年憑借光學(xué)技術(shù)起家、并以制造世界一流相機(jī)作為目標(biāo)，此后逐漸進(jìn)入復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、光刻設(shè)備和機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)，如今業(yè)務(wù)已經(jīng)擴(kuò)展到各個(gè)領(lǐng)域并成功全球化。佳能目前有四大業(yè)務(wù)線，即辦公設(shè)備（包括打印機(jī)、復(fù)印機(jī)等）、成像系統(tǒng)（相機(jī)及其零配件）、工業(yè)設(shè)備（包括芯片***、面板***、網(wǎng)絡(luò)攝像頭和商用打印機(jī)等）以及醫(yī)療系統(tǒng)（包括視網(wǎng)膜相機(jī)、角膜曲率機(jī)等）。佳能最早從 1970 年開(kāi)始光刻相關(guān)業(yè)務(wù)，但近幾年來(lái)并無(wú)技術(shù)突破，推出的新產(chǎn)品均非光刻設(shè)備領(lǐng)域。

單看佳能工業(yè)設(shè)備銷(xiāo)售業(yè)績(jī)，整體上處于上升態(tài)勢(shì)，但光刻設(shè)備的比重越來(lái)越低，盡管從 2016 年到 2018 年光刻設(shè)備尤其是芯片光刻設(shè)備的銷(xiāo)售量有顯著上升，但價(jià)值量貢獻(xiàn)卻并無(wú)相同趨勢(shì)。 FY2017，其他工業(yè)設(shè)備如網(wǎng)絡(luò)攝像頭、商用打印機(jī)和三維機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)加總銷(xiāo)售額貢獻(xiàn)超過(guò) 80%，反映出佳能在光刻設(shè)備市場(chǎng)上議價(jià)能力不足，深層原因還是技術(shù)精度未能達(dá)到高端市場(chǎng)要求，僅能通過(guò)價(jià)格優(yōu)勢(shì)獲得銷(xiāo)售量的提升。

佳能 FY2008-2017 ***銷(xiāo)售額及其部門(mén)占比

國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程：前路漫漫，曙光微現(xiàn)

***研發(fā)的技術(shù)門(mén)檻和資金門(mén)檻非常高， 也正是因此，能生產(chǎn)高端***的廠商非常少，到最先進(jìn)的 14-7nm ***就只剩下 ASML 能生產(chǎn)，日本佳能和尼康已經(jīng)基本放棄 EUV***的研發(fā)。***國(guó)產(chǎn)化仍有很長(zhǎng)的路要走，處于技術(shù)領(lǐng)先的上海微電子裝備有限公司已量產(chǎn)的***中性能最好的是 90nm ***，制程上的差距非常大， 國(guó)內(nèi)晶圓廠所需的高端***只能完全依賴(lài)進(jìn)口。多種原因造成自主技術(shù)成長(zhǎng)困難重重，光刻設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，前路漫漫。上海微電子則是國(guó)產(chǎn)***的星星之火。

目前國(guó)內(nèi)***設(shè)備商較少，在技術(shù)上與國(guó)外還存在巨大差距， 且大多以激光成像技術(shù)為主，在 IC 前道光刻設(shè)備方面， 上海微電子裝備（集團(tuán)）股份有限公司（SMEE） 代表了國(guó)內(nèi)頂尖水平。

公司主要致力于半導(dǎo)體裝備、泛半導(dǎo)體裝備、高端智能裝備的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、銷(xiāo)售及技術(shù)服務(wù)。設(shè)備廣泛于集成電路前道、先進(jìn)封裝、 FPD 面板、 MEMS、 LED、 Power Devices等制造領(lǐng)域。 公司的封裝***在國(guó)內(nèi)市占率高達(dá) 80%，全球市占率也可達(dá)到 40%；前道制造***最高可實(shí)現(xiàn) 90nm 制程，有望快速將產(chǎn)品延伸至 65nm 和 45nm。上海微電子承擔(dān)著多項(xiàng)國(guó)家重大科技專(zhuān)項(xiàng)以及 02 專(zhuān)項(xiàng)***科研任務(wù)，有望實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)光刻設(shè)備的重大突破。

SMEE 前道光刻產(chǎn)品為 660 系列，為步進(jìn)掃描投影型， 采用四倍縮小倍率的投影物鏡、工藝自適應(yīng)調(diào)焦調(diào)平技術(shù)，以及高速高精的自減振六自由度工件臺(tái)掩模臺(tái)技術(shù)， 曝光光源有ArF、 KrF 和 i-line，目前只能達(dá)到 90nm 制程，與國(guó)際先進(jìn)水平差距較大。

上海微電子公司 IC 前道制造用光刻設(shè)備

500 系列步進(jìn)投影***不僅適用于晶圓級(jí)封裝的重新布線以及 Flip Chip 工藝中常用的金凸塊、焊料凸塊、銅柱等先進(jìn)封裝光刻工藝，還可以通過(guò)選配背面對(duì)準(zhǔn)模塊，滿足 MEMS和 2.5D/3D 封裝的 TSV 光刻工藝需求。

上海微電子公司 IC 后道封裝用光刻設(shè)備

除芯片光刻設(shè)備，公司還有 FPD 光刻設(shè)備。 200 系列投影***采用先進(jìn)的投影***平臺(tái)技術(shù)，專(zhuān)用于 AMOLED 和 LCD 顯示屏 TFT 電路制造，可應(yīng)用于 2.5 代～6 代的 TFT 顯示屏量產(chǎn)線。該系列設(shè)備具備高分辨率、高套刻精度等特性，支持 6 英寸掩模，顯著降低用戶使用成本。

上海微電子公司 TFT 曝光設(shè)備

另外， SSB300/30 投影***適用于 2-6 英寸基底 LED 的 PSS 和電極光刻工藝，該設(shè)備具有高分辨率、高線寬均勻性等特點(diǎn)； SSB320/10 投影***專(zhuān)用于 LED 生產(chǎn)中芯片制作光刻工藝，采用超大曝光視場(chǎng)，通過(guò)掩模優(yōu)化設(shè)計(jì)減少曝光場(chǎng)，減少重復(fù)芯片損失，顯著提高產(chǎn)能。

上海微電子公司 LED、 MEMS、 Power Devices 制造用光刻設(shè)備

截至 2018 年 1 月， SMEE 直接持有各類(lèi)專(zhuān)利及專(zhuān)利申請(qǐng)超過(guò) 2000 項(xiàng)，同時(shí)通過(guò)建設(shè)并參與產(chǎn)業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)聯(lián)盟，進(jìn)一步整合共享了大量聯(lián)盟成員知識(shí)產(chǎn)權(quán)資源，涉及光刻設(shè)備、激光應(yīng)用、檢測(cè)類(lèi)、特殊應(yīng)用類(lèi)等各大產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域，全面覆蓋了 SMEE 產(chǎn)品的主要銷(xiāo)售地域，上海微電子公司承接著我國(guó)光刻設(shè)備星火燎原的希望。

上海微電子公司主要設(shè)備產(chǎn)品及工藝