2020年中國(guó)光刻機(jī)行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模及市場(chǎng)發(fā)展前景分析：光刻設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模將不斷增長(zhǎng)[圖]

    一、光刻技術(shù)是實(shí)現(xiàn)先進(jìn)制程的關(guān)鍵設(shè)備

    光刻機(jī)應(yīng)用廣泛，包括IC前道光刻機(jī)、用于封裝的后道光刻機(jī)以及用于LED領(lǐng)域及面板領(lǐng)域的光刻機(jī)等等。封裝光刻機(jī)對(duì)于光刻的精度要求低于前道光刻要求，面板光刻機(jī)與IC前道光刻機(jī)工藝相比技術(shù)精度也更低，一般為微米級(jí)。IC前道光刻機(jī)技術(shù)最為復(fù)雜，光刻工藝是IC制造的核心環(huán)節(jié)，利用光刻技術(shù)可以將掩模版上的芯片電路圖轉(zhuǎn)移到硅片上。光刻機(jī)是一種投影曝光系統(tǒng)，包括光源、光學(xué)鏡片、對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)等。在制造過(guò)程中，通過(guò)投射光束，穿過(guò)掩膜板和光學(xué)鏡片照射涂敷在基底上的光敏性光刻膠，經(jīng)過(guò)顯影后可以將電路圖最終轉(zhuǎn)移到硅晶圓上。

光刻工藝步驟繁多

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EUV光刻機(jī)設(shè)備十分復(fù)雜

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    智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國(guó)光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀及發(fā)展前景分析報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示：光刻機(jī)分為無(wú)掩模光刻機(jī)和有掩模光刻機(jī)。無(wú)掩模光刻機(jī)可分為電子束直寫光刻機(jī)、離子束直寫光刻機(jī)、激光直寫光刻機(jī)。電子束直寫光刻機(jī)可以用于高分辨率掩模版以及集成電路原型驗(yàn)證芯片等的制造，激光直寫光刻機(jī)一般是用于小批量特定芯片的制造。有掩模光刻機(jī)分為接觸/接近式光刻機(jī)和投影式光刻機(jī)。接觸式光刻和接近式光刻機(jī)出現(xiàn)的時(shí)期較早，投影光刻機(jī)技術(shù)更加先進(jìn)，圖形比例不需要為1:1，減低了掩膜板制作成本，目前在先進(jìn)制程中廣泛使用。隨著曝光光源的改進(jìn)，光刻機(jī)工藝技術(shù)節(jié)點(diǎn)不斷縮小。

    目前最先進(jìn)的光刻機(jī)來(lái)自ASML的EUV光刻機(jī)，采用13.5nm光源，最小可以實(shí)現(xiàn)7nm的制程。此設(shè)備的開發(fā)難度更高，使用條件更復(fù)雜目前只有ASML攻破此項(xiàng)技術(shù)。因?yàn)樗形镔|(zhì)吸收EUV輻射，用于收集光（收集器），調(diào)節(jié)光束（照明器）和圖案轉(zhuǎn)移（投影光學(xué)器件）的光學(xué)器件必須使用高性能鉬硅多層反射鏡，并且必須容納整個(gè)光學(xué)路徑在近真空環(huán)境中，整個(gè)設(shè)備十分復(fù)雜。

光刻機(jī)經(jīng)歷了五代發(fā)展

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    芯片尺寸的縮小以及性能的提升依賴于光刻技術(shù)的發(fā)展。光刻設(shè)備光源波長(zhǎng)的進(jìn)一步縮小將推動(dòng)先進(jìn)制程的發(fā)展，進(jìn)而降低芯片功耗以及縮小芯片的尺寸。高精度EUV光刻機(jī)的使用將使die和wafer的成本進(jìn)一步減小，但是設(shè)備本身成本也會(huì)增長(zhǎng)。

光刻機(jī)解析度是決定芯片集成度的關(guān)鍵因素

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利用高端光刻機(jī)實(shí)現(xiàn)的先進(jìn)制程可以進(jìn)一步降低芯片尺寸和成本

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先進(jìn)制程發(fā)展使得晶體管成本降低但是光刻機(jī)價(jià)格不斷增高

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    目前光刻工藝是IC制造中最關(guān)鍵也是最復(fù)雜步驟，光刻機(jī)是目前成本最高的半導(dǎo)體設(shè)備，光刻工藝也是制造中占用時(shí)間比最大的步驟。其約占晶圓生產(chǎn)線設(shè)備成本30%，占芯片制造時(shí)間40%-50%。以光刻機(jī)行業(yè)龍頭ASML為例，其研發(fā)投入每年在10億歐元左右，并且逐年增長(zhǎng)。高端EUV價(jià)格不斷攀升。2018年單臺(tái)EUV平均售價(jià)1.04億歐元，較2017年單臺(tái)平均售價(jià)增長(zhǎng)4%。而在2018年一季度和第四季的售價(jià)更是高達(dá)1.16億歐元。

光刻機(jī)是半導(dǎo)體制造產(chǎn)線中的高投入型設(shè)備

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光刻設(shè)備龍頭ASML研發(fā)投入呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)（單位：億歐元）

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光刻機(jī)價(jià)格呈現(xiàn)上升趨勢(shì)

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    二、光刻機(jī)市場(chǎng)空間廣闊，高低端市場(chǎng)格局迥異

    1、光刻機(jī)市場(chǎng)龍頭集中，中低端市場(chǎng)廣闊競(jìng)爭(zhēng)激烈

    光刻機(jī)設(shè)備市場(chǎng)龍頭集中，EUV光刻機(jī)被ASML壟斷。全球光刻機(jī)出貨量99%集中在ASML，尼康和佳能。其中ASML份額最高，達(dá)到67.3%，且壟斷了高端EUV光刻機(jī)市場(chǎng)。ASML技術(shù)先進(jìn)離不開高投入，其研發(fā)費(fèi)用率始終維持在15%-20%，遠(yuǎn)高于Nikon和Canon。

光刻機(jī)廠商市場(chǎng)份額

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三大光刻機(jī)設(shè)備巨頭市場(chǎng)份額變化情況

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ASML研發(fā)費(fèi)用率最高

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ASML技術(shù)先進(jìn)

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    ASML在高端EUV、ArFi、ArF機(jī)型市場(chǎng)占有率不斷提升。2017年ASML上述三種機(jī)型出貨量總計(jì)為101臺(tái)，市場(chǎng)份額占比為78.29%，到2018年ASML出貨量增長(zhǎng)到120臺(tái)，市場(chǎng)份額約90%。2018年ASML共出貨224臺(tái)光刻機(jī)，較2017年198年增加26臺(tái)，增長(zhǎng)13.13%。Nikon2018年度（非財(cái)年）光刻機(jī)共出貨106臺(tái)，半導(dǎo)體用光刻機(jī)出貨36臺(tái)，同比增長(zhǎng)33.33%，面板（FPD）用光刻機(jī)出貨70臺(tái)。2018年Canon光刻機(jī)出貨183臺(tái)，同比增1.6%。半導(dǎo)體用光刻機(jī)出貨達(dá)114臺(tái)，增長(zhǎng)62.85%。但是主要是i-line、KrF兩個(gè)低端機(jī)臺(tái)出貨，其面板（FPD）用光刻機(jī)出貨69臺(tái)。

    IC前道光刻機(jī)國(guó)產(chǎn)化嚴(yán)重不足。目前國(guó)內(nèi)光刻機(jī)處于技術(shù)領(lǐng)先的是上海微電子，其最先進(jìn)的ArF光源光刻機(jī)節(jié)點(diǎn)為90nm，中國(guó)企業(yè)技術(shù)整體較為落后，在先進(jìn)制程方面與國(guó)外廠商仍有較大差距。

ASML出貨量逐年上升

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2018年三大光刻機(jī)巨頭各類光刻機(jī)出貨量情況（單位：臺(tái)）

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    Nikon和Canon目前在高端市場(chǎng)技術(shù)與ASML相差甚遠(yuǎn)幾乎完全退出市場(chǎng)，Canon也退出了ArF光源光刻機(jī)研發(fā)與銷售，將其業(yè)務(wù)重點(diǎn)集中于中低端光刻機(jī)市場(chǎng)，包括封裝光刻機(jī)、LED光刻機(jī)以及面板光刻機(jī)等，與復(fù)雜的IC前道制造相比，工藝要求和技術(shù)壁壘較低。

在先進(jìn)封裝與MEMS中的光刻技術(shù)

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中低端光刻機(jī)出貨量不斷上升

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    封裝光刻機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。與前端區(qū)域相關(guān)。翹曲處理以及異質(zhì)材料對(duì)光刻技術(shù)構(gòu)成了巨大挑戰(zhàn)。此外，一些MEMS制造設(shè)備需要精確的層層對(duì)準(zhǔn)，步進(jìn)和掩模對(duì)準(zhǔn)器是目前大批量制造中使用的兩種主要光刻技術(shù)。激光直接成像（LDI）和激光燒蝕等新的光刻技術(shù)也不斷涌現(xiàn)。

    中低端光刻機(jī)需求量不斷增長(zhǎng)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇。2015-2020年先進(jìn)封裝、MEMS以及LED光刻機(jī)出貨量將持續(xù)增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2020年總數(shù)將超過(guò)250臺(tái)/年。中低端市場(chǎng)的不斷增長(zhǎng)主要受先進(jìn)封裝的推動(dòng)，隨著步進(jìn)技術(shù)發(fā)展，2015年到2020年先進(jìn)封裝光刻設(shè)備出貨量年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到15%。MEMS光刻市場(chǎng)主要受益于IC前道制造光刻機(jī)的重復(fù)使用與改裝。中低端光刻機(jī)市場(chǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和相對(duì)于前道制造較低的技術(shù)壁壘，競(jìng)爭(zhēng)者數(shù)目較多，目前尼康與佳能是中低端市場(chǎng)兩大龍頭。

光刻機(jī)中低端市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)者較多

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    2、半導(dǎo)體產(chǎn)線升級(jí)為光刻設(shè)備帶來(lái)更大需求

    晶圓尺寸變大和制程縮小將使產(chǎn)線所需的設(shè)備數(shù)量加大，性能要求變高。12寸晶圓產(chǎn)線中所需的光刻機(jī)數(shù)量相較于8寸晶圓產(chǎn)線將進(jìn)一步上升，先進(jìn)制程的發(fā)展將進(jìn)一步提升對(duì)于光刻機(jī)性能的要求。隨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移和建廠潮的推動(dòng)和邊際需求改善，光刻設(shè)備市場(chǎng)將不斷增長(zhǎng)。到2025年全球光刻設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模估計(jì)將達(dá)到4.917億美元;從2017年到2025年的復(fù)合年增長(zhǎng)率將達(dá)到為15.8％。

12寸晶圓產(chǎn)線需要的光刻設(shè)備更多

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光刻機(jī)市場(chǎng)規(guī)模不斷增長(zhǎng)

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