光刻机产业链与芯片制造工艺简介 [page::0][page::1][page::2]

• 芯片制造关键工艺之一，光刻工艺包括涂胶、曝光、显影。

- 光刻机由照明光学模组、投影物镜模组、晶圆模组组成。

• 掩膜光刻与直写光刻技术分类，投影式光刻逐渐替代接触/接近式光刻。

光刻机分辨率提升技术路径 [page::3][page::4][page::5][page::6]

• 分辨率由光源波长和数值孔径决定，光源波长从365nm逐渐缩短至13.5nm EUV。

- 浸没式光刻技术突破数值孔径极限，实现更高分辨率（≤38nm）。

• ASML技术领先，推出多代光刻机系列，EUV光刻机分辨率达8nm。

全球光刻机市场规模与竞争格局 [page::6][page::7][page::8]

• 光刻机市场规模2024年预计315亿美元，主要以中低端产品销售为主。

- 三大供应商ASML、Canon及Nikon合计市场份额超过99%。

• ASML主导高端EUV、ArFi、ArF市场，技术创新奠定领先地位。

国内晶圆厂扩产与人工智能推动需求增长 [page::9][page::10][page::11]

• 中国大陆12寸晶圆厂产能2023年约118.9万片，预计2026年超414万片。

- AI算力需求推动高性能芯片制造对高端光刻机需求持续提升。

• 光刻机购置成本占产线设备投资21%-23%，核心设备重要性突出。

美国强化出口管制与国产替代紧迫性 [page::13][page::14]

• 美方加强对华出口管制，限制ASML高级光刻机向中国销售。

- 2024年中国大陆设备采购占ASML收入41%，国产化迫在眉睫。

• 加快自主创新确保供应链安全、科技自主权是国家战略需求。

光刻机关键模组结构详解 [page::15][page::16][page::17][page::18][page::19][page::20]

• 照明光学模组负责生成和加工曝光光束，保障光线质量和均匀性。

- 投影物镜模组实现图案缩小成像，包含复杂光学、机械及控制系统。

• 晶圆模组完成晶圆传送和高精度定位，决定光刻效率和成像精度。

重点国产光刻机产业链上市公司介绍及投资建议 [page::21][page::22][page::23][page::24][page::25][page::26][page::27][page::28][page::29][page::30]

• 茂莱光学、福光股份、汇成真空、英诺激光、苏大维格、芯碁微装、中旗新材为产业链重点受益企业。

- 相关企业涉及精密光学、真空镀膜、激光器、直写光刻等技术环节，核心技术研发推动国产替代。

• 产业链紧密协同，受益于国产化趋势和晶圆厂建设热潮。

【山证电子】专题报告详尽分析报告解构

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1. 元数据与概览

• 报告标题：《【山证电子】专题报告：光刻机国产化迫在眉睫，关注产业链投资机会》

- 作者：高宇洋、傅盛盛

• 发布机构：山西证券研究所

- 发布日期：2025年7月15日

• 主题：光刻机产业——聚焦光刻机技术原理、行业现状、市场竞争格局、国产化需求及相关产业链投资机会

该报告主论点是，光刻机作为芯片制造流程中最关键的核心设备，全球市场被寡头垄断，尤其是荷兰ASML一家独大。国内晶圆厂建设浪潮及AI产业发展加剧了先进制程产能需求，然而美国增强对华光刻机及半导体设备出口管制，直接推动光刻机国产化迫在眉睫。研究所建议重点关注国产光刻机产业链相关标的。

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2. 逐节深度解读

2.1 投资要点

• 光刻机定义与重要性：是芯片制造中最关键、耗时且成本最高的设备。光刻机通过高能激光将掩膜版上的电路图形缩小1/16投射至晶圆光阻层，完成芯片制造前沿制程的关键步骤。

- 技术演进路径：分辨率提升路径主要依赖更短波长光源（如EUV达到13.5nm波长，实现8nm分辨率）和增大数值孔径（NA），如浸没式光刻技术突破0.93的显微镜NA极限，提高光刻精度。

• 市场规模和结构：光刻机市场规模估计超300亿美元，中低端产品（KrF、i-line）占主导，ASML以82.1%的市场份额遥遥领先。日本佳能与尼康分居二、三。

- 国内需求驱动：大陆12英寸晶圆厂产能规划至2026年底将增长逾2倍，推动光刻机需求激增。AI产业对高性能芯片需求进一步拉高高端光刻机采购压力。

• 出口管制影响：美国加大限制，将使中国完全依赖国产光刻机供应，国产化需求被迫快速启动。

- 投资建议：重点关注国产光刻机产业链龙头如茂莱光学、福光股份、汇成真空、英诺激光、苏大维格、芯碁微装、中旗新材等公司。

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2.2 光刻机基本技术与工艺

• 芯片制造流程明确说明光刻是关键第三步，配合涂胶、曝光、显影三道工序构成前段加工核心。

- 光刻机作业原理图示和解说（图1、图2）清晰展示整体工艺逻辑。掩膜版电路图案投射到涂光刻胶的晶圆上，再经过显影定义电路图形。

• 光刻技术分类：掩膜光刻VS直写光刻。掩膜光刻包括接触、接近与投影式，其中投影式因非接触减磨损逐步主流，直写光刻适合掩膜版制造，技术细分见图3、4和表1。

- 光刻机分辨率核心公式第一性原理表达为分辨率$CD=K1\frac{\lambda}{NA}$，其中$\lambda$为波长，$NA$为数值孔径，$K1$为工艺系数；推动光刻机迭代升级的本质是缩短波长和增大$NA$。

• 光源演进：从最初的高压汞灯（365nm i-line）、到KrF(248nm)、ArF(193nm)气体准分子激光，再到当前的EUV(13.5nm)，形成图7、8的光源波长演进趋势图。

- 数值孔径技术突破：浸没式技术利用水的折射率接近玻璃，实现数值孔径从0.93提升至1.35，进一步缩小光刻线宽，见图9-10。

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2.3 光刻机全球格局与市场尺寸

• 全球市场规模预计2024年达到约315亿美元，占半导体设备市场24%（图11）。

- 产品结构KrF和i-line依然主导销量，分别约38%和34%，高端ArFi和EUV体量小但价值极高（图12）。

• 主要供应商市场份额形成明显寡头垄断，ASML占82%，Canon与Nikon占10%和8%（图13）。

- ASML技术发展路径见图15，早期通过PAS5500平台和双工作台技术夺得市场，后期率先商业化浸没式和EUV，持续巩固领先地位（图14）。

• 中国晶圆厂分布及产能扩展（图16-17），筹建与规划产能集聚，特别是中芯国际、华虹、晶合集成等龙头布局，需求基数大幅增长。

- 美国出口管制压力（表4）给中国光刻机自主研发带来了战略紧迫性。如2019至2024年多轮限制措施致使ASML部分机型被吊销出口许可，强化本土替代诉求（图22-23）。

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2.4 光刻机核心部件详解

• 照明光学模组包括光源模组和照明模组，负责光量产生和“加工”，关键技术包括双腔准分子激光器设计（图26）、非成像光学系统光线角度与光强均匀度调控（图24-27）。

- 投影物镜模组：核心投影成像单元，类似相机镜头，将掩膜图案以1/16缩放精准投射于晶圆（图28-29）。物镜系统体积巨大，光学镜片数十片，包含光学、机械、控制三大子系统。

• 晶圆模组：高速精确的晶圆传送及平台定位系统（图30-33），定位精度达到60皮米，确保每片晶圆快且准地完成近100个影像单元的曝光任务。

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2.5 国家产业推动与市场需求驱动

• 国内晶圆厂快速扩容（图16-17），12英寸晶圆产能年均翻番，配套设施和设备投资大幅增加，光刻机需求旺盛。

- 人工智能产业加速（图18-19），对先进工艺制程处理器的需求急剧增长，作为核心设备的先进光刻机采购意愿大幅上升。

• 光刻机成本在设备投资中比重最大（图20），占21%-23%，且工艺越先进元器件数量及单台成本越高（表3），刺激国产设备需求提升。

- 技能人才及研发投入部分被国产半导体设备制造企业抢占，形成初步产业链生态。

• ASML对中国大陆销售收入突破90亿欧元，占其整体41%（图22-23），显示中国产业对全球供应链极高依赖度。

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2.6 重点公司概览与财务表现

• 茂莱光学：光学元器件和系统制造，半导体业务收入占比46.3%，营收持续增长（图34-35），具备光学薄膜、光机电算一体化系统研发能力。

- 福光股份：特种及民用光学镜头制造，涉足航天、国防光学领域，近年超精密光学加工获得突破（图36-37）。

• 汇成真空：真空镀膜设备生产商，产品覆盖消费电子至半导体光刻掩膜版（图38-39）。

- 英诺激光：DPSS准分子及超快激光器厂商，为高端光源供应提供核心技术（图40-41）。

• 苏大维格：微纳光学及纳米压印技术企业，涉足微纳光刻关键设备研发，专注于AR/VR及信息显示领域（图42-43）。

- 芯碁微装：主攻直写光刻设备，产能快速扩张，产品涵盖PCB及泛半导体光刻（图44-45）。

• 中旗新材：受星空科技控股，公司资源整合提升，星空科技为国内半导体设备龙头之一，具备高端曝光机产品研发实力（图46）。

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2.7 风险因素识别

• 宏观环境风险：国际形势复杂，贸易摩擦、地缘冲突带来终端需求下降及产业链投资不确定。

- 产业政策风险：若国家扶持不足或调整，半导体高端装备制造业发展受限。

• 市场竞争风险：国产设备快速崛起激化市场竞争，国际寡头及新进入者均可能冲击产业格局。

- 技术研发风险：高技术壁垒要求持续研发投入，存在技术更新或突破延迟风险。

• 人力资源风险：核心专业人才流失或不足影响技术能力。

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3. 图表深度解读

• 图1、2（半导体制造流程与光刻工艺步骤）明晰图示芯片生产八大步骤，突出光刻涂胶→曝光→显影的核心工艺链，强调光刻的复杂性和关键地位。

- 表1（掩膜光刻与直写光刻差异）细分技术应用领域，阐明掩膜光刻适合大规模制造，直写光刻适合掩膜版制作与低端需求，投影式技术逐步取代接触式光刻。

• 图7-9（光刻机光源波长与分辨率演进）呈现从高压汞灯到EUV的光源波长持续缩短趋势，提升分辨率直观体现技术迭代成就。

- 图10（浸没式技术示意）说明浸没水层折射角小，突破传统物镜NA上限，推动光刻分辨率重大跃进。

• 图11（全球市场规模柱状图）显示光刻机市场规模稳步扩大，2024年预期突破300亿美元。

- 图12（光刻机销售比例饼图）中低端产品KrF、i-line占七成以上，易被忽视的高端EUV虽低销量但单价极高。

• 图13-14（寡头份额与出货结构）显示ASML市场主导地位及其全面覆盖高端光刻产品线优势。

- 图16-17(中国晶圆厂分布与建设规划)突显芯片产能扩张基础、大型晶圆厂群聚效应，支撑本土高端设备需求旺盛。

• 图20（光刻机成本占比）直观展示光刻机占据晶圆线投资比例最高，反映其成本核心地位。

- 图24-27（光刻机内部结构与光学路径）揭示照明模组复杂的光路调控，强调光源至掩膜版光学处理的技术含量。

• 图28-33（投影物镜与晶圆模组结构）投影物镜大型精密光学系统及晶圆平台运动、定位机构，体现高精尖制造技术。

- 图34-45（重点企业收入和业务结构图）呈现各企业业务规模与结构，体现国内厂商不同细分领域的成长性和专注度。

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4. 估值分析

报告未明示具体估值模型或目标价格，更多聚焦于产业链布局和技术突破分析。但通过对各重点公司财务表现的详解，隐含了对行业上游光学件、装备制造、激光光源及配套材料的成长预期。行业处于高速成长赛道，具备技术门槛与国产替代空间。

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5. 风险因素评估

如上文所述，报告全面列明宏观、政策及技术竞争三方面风险，且点出了市场竞争加剧的重点风险，结合技术复杂性和高资本投入的特点，企业成长序幕多伴随着不确定性，特别是在核心人才流失和技术迭代风险方面。

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6. 批判性视角与细微差别

• 报告突出国产化进程的紧迫性与重要性，体现一定战略指导诉求，可能对国产相关企业存在正面倾向，但报告整体基于大量图表、第三方数据和事实，分析较为严谨。

- 技术演进部分较为专业，解释精细但对非专业读者接受门槛较高，尤其物理光学公式部分未作过多简化，可能损耗部分投资者理解力。

• ASML集中市场地位与管制事实描述详实，未深挖管制对全球光刻供应链潜在扰动风险的行业宏观影响。

- 对国内中游及下游企业竞争格局论述较少，未来资本市场对产业链多元化及政策扶持力度的敏感点还未充分展现。

• 对AI带来的算力提升及对先进制程芯片需求的关联度高度依赖预测，预设前提未明确涵盖全球经济风险和半导体周期波动带来的需求不确定性。

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7. 结论性综合

该报告系统梳理了光刻机作为半导体制造“皇冠明珠”的技术演进、产业链结构、市场格局、全球竞争及中国市场需求爆发的宏大背景，多个图表直观展现了光刻技术从波长演进、物镜结构、光学模组到晶圆平台的复杂性。全球光刻机市场高度集中于ASML，且美国针对中国的多轮出口管制加速国产光刻机发展，光刻机在设备投资中占比超20%，是晶圆厂扩产的关键推手。

中国大陆12寸晶圆厂产能规划大幅扩张，AI产业对高端芯片需求提升，强烈驱动国产光刻设备产业链在光学元件、高端激光源、直写设备等领域快速成长，相关龙头公司茂莱光学、福光股份、汇成真空、英诺激光、苏大维格、芯碁微装等显示出业绩持续扩张并积极布局核心技术。风险则主要围绕宏观不确定性、市场竞争与研发突破难度。

综上，报告主张坚定看好国产光刻机产业链投资机会，凸显技术自主、安全可控与国产替代的战略价值。该推荐基于严谨数据分析与产业趋势洞察，具备充分的逻辑支持性与事实依据，适合战略性布局及中长期产业成长投资。

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以上是对《【山证电子】专题报告：光刻机国产化迫在眉睫，关注产业链投资机会》进行的全面剖析，涵盖了技术内容、产业格局、市场规模、国产化压力、核心企业介绍及风险提示，并结合图表数据进行了深入解读。

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