美日荷对中国光刻机持续进行管制。
2024 年,ASML、Nikon、Canon 的集成电路用光刻机出货达 683 台,较 2023 年的 681 台增加 2 台, 基本持平;销售金额约在 264 亿美元,2023 年销售金额约 269 亿美元,销售额基本持平。从 EUV、 ArFi、ArF 三个高端机型的出货来看,2024 年共出货 212 台,较 2023 年的 229 台略有下滑。其中 ASML 出货 201 台,较 2023 年减少 9 台,占有 91.4%的市场;Nikon 出货 19 台,占有 8.6%的市场。
从光刻机实际出货来看,ASML 在高端光刻机领域处于垄断地位,而 Canon 通过 i-line 机台也占据了一 定份额,而 Nikon 用于集成电路领域的光刻机出货量则相对偏少。从需求角度而言,虽然高端光刻机如 EUV、DUV 出货量较多,但是基础光刻机产品如 i-line 产品出货量也具有一定规模,若能实现国产化突 破,市场空间也很可观。 2024 年 ASML 共出货 418 台光刻机,较 2023 年 449 年减少 31 台。其中 EUV 光刻机出货 44 台,较 2023 年减少 9 台;ArFi 光刻机出货 129 台,较 2023 年增加 4 台;ArF 光刻机出货 28 台,较 2023 年 减少 4 台;KrF 光刻机出货 152 台,较 2023 年减少 32 台;i-line 光刻机出货 65 台,和 2023 年增加 10 台。 2024 年,Canon 的半导体用光刻机还是 i-line、KrF 两类机台出货,光刻机出货量达 233 台,较 2023 年出货增加 46 台;其中 i-line 机台是出货的主力,出货 125 台。 2024 年度,Nikon 集成电路用光刻机出货 32 台,较 2023 年减少 13 台。其中 ArFi 光刻机出货 4 台, 较 2023 年减少 5 台;ArF 光刻机出货 7 台,较 2023 年度减少 3 台;KrF 光刻机出货 3 台,较 2023 年 度增加 1 台;i-line 光刻机出货 18 台,较 2021 年度减少 6 台。
光刻机的技术垄断不仅体现在整机领域,也体现在零部件环节。根据茂莱光学募集说明书,放眼全球工 业级精密光学市场,包括 Zeiss、Nikon、Canon、Jenoptik、Leica、Olympus 等数家德国、日本的光 学元器件企业享誉全球,占据了全球超过 70%的市场份额,而半导体超精密光学领域的市场集中度则更 高,Zeiss、Nikon、Canon 作为全球少数能够提供超精密光学元器件的供应商,占据了该细分市场几乎 全部份额。 EUV 市场需求持续增加,在 ASML 收入占比不断提升。2024 年 ASML 的 EUV 光刻机营收占光刻机整 体收入的 38%,2024 年单台 EUV 平均售价超过 1.9 亿欧元(约 15 亿元),较 2023 年单台平均售价增长 11%。这主要是由于 2024 年 公司主要是销售 TWINSCANNXE:3800E,相较 TWINSCANNXE:3600D 价格更高。从 2011 年出售第 一台 EUV 机台以来,截止 2024 年第四季出货达 280 台。2024 年加工晶圆超过 5.25 亿片。中国大陆 采购光刻机金额在 2024 年进一步提升,体现了强劲的市场需求。2024 年 ASML 来自中国大陆的光刻 机收入约 90 亿欧元,相较 2023 年是 65 亿欧元;占比方面,2024 年来自中国大陆的光刻机收入较 2023 年增加 12 个百分点。
半导体作为 AI、物联网、新能源、智能移动终端等行业发展的关键底层技术,长期需求强劲。尤其是 AI 的兴起,推动半导体销售额占全球 GDP 比例持续上升(从 PC、互联网时代到 AI 时代),根据 ASML 预计 2025-2030 年全球半导体销售额年复合增长率 9%,2030 年突破 1 万亿美元。
AI 应用将拉动对于先进逻辑及高端存储产品的需求,特别是 AI 服务器所需的高端推理/训练芯片,而 其他工业领域也不断出现新兴技术和需求,从而拉动晶圆厂持续扩产,增加对于光刻机等半导体设备领 域的投资。根据 ASML 预测,预计服务器、数据中心及存储将成为 AI 产业发展初期主要受益领域, 2030 年相关半导体销售预计超 3500 亿美元,AI 服务器(训练/推理)因高芯片含量成为增长主力。而 在其他领域:智能手机、汽车电子、工业电子等稳步增长,其中汽车半导体 2030 年销售额预计 1120 亿 美元(2025 年 700 亿美元)。并且 ASML 认为,由于考虑到供应链安全及国家战略布局等因素,可能 带来额外的产能扩充。
根据 ASML 预计,未来 EUV 光刻机领域的投入将持续增长。1)先进逻辑:2025-2030 年 HighNA (0.55NA)层数逐步增加,EUV 光刻支出 CAGR10-20%,单芯片 EUV 曝光次数从 2025 年 5 次增至 2030 年 25-30 次。2)DRAM:LowNA(0.33NA)和 HighNA 层数双增长,EUV 光刻支出 CAGR15- 25%,单芯片 EUV 曝光次数从 2025 年 2-3 次增至 2030 年 7-10 次。
2024 年,中国内地占 ASML 销售额 36%,预计后续随着国内上海微电子、长光所逐步实现光刻机技 术突破,国产替代市场空间广阔。上海微电子光刻机技术在国内领先,目前已可量产 90nm 分辨率的 ArF 光刻机,28nm 分辨率的光刻机也有望取得突破。2017 年 6 月 21 日,“极大规模集成电路制造装备 及成套工艺”国家科技重大专项(02 专项)“极紫外光刻关键技术研究”项目完成验收。长光所突破了制约 我国极紫外光刻发展的超高精度非球面加工与检测、极紫外多层膜、投影物镜系统集成测试等核心单元 技术,成功研制了波像差优于 0.75nmRMS 的两镜 EUV 光刻物镜系统,构建了 EUV 光刻曝光装置,国 内首次获得 EUV 投影光刻 32nm 线宽的光刻胶曝光图形。 根据智研咨询,我国光刻机行业产品供应严重依赖 ASML 光刻机进口。但由于 ASML 必须获得荷兰政 府的出口许可证才能出售其先进的 DUV 工具,因此,实际上我国实体难以获得这些机器。近年来,在 国家政策支持下,国内企业加速研发突破光刻机制造技术,目前国产光刻机在 90nm 及以下工艺节点方 面取得了重要进展。例如,上海微电子自主研发的 600 系列光刻机已实现 90nm 工艺的量产,并正在 进行 28nm 浸没式光刻机的研发工作。此外,工信部发布的《首台(套)重大技术装备推广应用指导目 录(2024 年版)》(首台(套)重大技术装备是指国内实现显著技术突破,拥有自主知识产权,进入 市场初期尚未形成竞争优势的整机装备、核心系统及关键零部件产品。装备可按照台(套)数或批次数 予以投保。)中,也披露了一台氟化氩光刻机,其分辨率≤65nm、套刻≤8nm,有望用于 28nm 芯片产 线中的部分工艺。但整体来说,目前我国光刻机行业国产化率仅为 2.5%,整机技术仍与海外存在差距 较大。数据显示,2023 年我国进口光刻机数量高达 225 台,进口金额高达 87.54 亿美元,进口金额创 下历史新高,且预计在未来 3-5 年内,我国光刻机仍将主要依赖于进口。
1.美日荷对中国光刻机持续进行管制
全球先进半导体设备基本上被美国、日本和荷兰所垄断,特别是在光刻机领域,荷兰的 ASML、日本的 Nikon 和 Canon 三家巨头基本统治了全球光刻机市场。而国内光刻机由于进度较为落后,高精尖设备主 要依赖进口,而美国早在 2018 年就开始施压对华高端光刻机的出口,之后又陆续出台“1007 新规”等针 对政策,限制对中国出口先进制程芯片设备,同时联合日本荷兰制定相关出口条例共同对华进行产业封 锁,在美日荷对中国芯片产业封锁不断升级的情况下,以光刻机为代表的卡脖子设备,其国产化替代越 发迫切。

2. 我国光刻技术与全球先进水平存在较大差距
目前我国光刻技术与全球先进水平存在较大差距,根据《基于光刻机全球产业发展状况分析我国光刻机 突破路径》(郭乾统等 2021),国内光刻机整机交付制造精度为 90nm,主要短板在于光刻机组件、系 统和整机设计等方面。组件方面,掩膜版、激光光源、光学镜片、封装框架和减震器是主要短板;系统 方面,计算光刻(控制软件)子系统、步进光刻子系统、温度湿度洁净度控制子系统、电子束检测子系 统、浸没式/真空系统、传输系统是主要短板;整机设计方面,EUV、DUV 是主要短板。
3.国内政策扶持光刻机加速发展
1966 年,中国成功制造出第一台接触式光刻机,90 年代初期,国内光刻机设计制造一直停滞不前,国 内的光刻机仍然主要依赖进口。2002 年,光刻机被正式列入“863 重大科技攻关计划”,同时上海微电子 装备有限公司成立,并于 2007 年宣布研制出 90nm 工艺的分布式投影光刻机。2008 年国家成立“极大 规模集成电路制造装备与成套工艺专项”(02 专项),在 02 专项的支持下,一批相关企业和科研机构 在曝光光学系统、双工件台、光刻胶等关键技术和零部件方面取得了突破。
4.光刻机国产替代正加速
2016 年上海微电子 90nmArF 光刻机 SSA600 系列实现出货。2020 年华卓精科生产的光刻机双工件台, 打破了 ASML 公司在光刻机工件台上的技术垄断。2025 年,哈尔滨工业大学官宣了成功研制出 13.5nm 波长的极紫外光刻光源,这是光源技术上备受瞩目的一项突破。中科院上海光机所成功研发了全固态深 紫外光源系统,使得中国芯片工艺推进至 3 纳米理论极限。整体而言,国内光刻机产业正不断进步,国 产替代空间广阔。
02 专项助推光刻机国产化加速。根据“02 专项”部署,上海微电子负责光刻机整机的系统设计与集成, 长春光机所负责物镜系统,上海光机所负责照明系统,中科院光电院负责准分子激光光源系统(北京科 益虹源负责产业转化),清华大学和华卓精科负责双工件台,浙江大学和浙江启尔机电负责浸液系统。 “02 专项”多个子项目陆续完成,同时孵化出一批公司,2018 年上海微电子 90nm 光刻机项目通过正式 验收,根据《基于光刻机全球产业发展状况分析我国光刻机突破路径》(郭乾统等 2021),上海微装 后道封装光刻机国内市占率近 80%,全球市占率约 40%。
国家集成电路产业投资基金三期(简称“大基金三期”)于 2024 年 5 月 24 日正式成立,注册资本 3440 亿元,注册资本规模超过大基金一期(987.2 亿元)、大基金二期(2041.5 亿元)总和。 大基金一期:主要聚焦于集成电路制程环节,根据皮书数据库,截至 2018 年 6 月,制造、设计、封测 和装备材料等领域投资占比分别为 63%、20%、10%和 7%。
大基金二期:在产业链上游设备、零部件及材料的投资力度加大,根据芯思想统计,截止 2022 年 3 月 31 日,晶圆制造、集成电路设计工具及芯片设计、封装测试、装备/零部件/材料、应用等领域投资占比 分别为 75%、10%、2.6%、10%和 2.4%。
大基金三期:考虑我国在先进制程以及配套的上游设备、零部件、材料、EDA 及 IP 等供应链存在“卡脖 子”问题,以上领域或将成为优先发展方向。