2024年阿斯麦研究报告:算力造铲人,先进制程时代开启新一轮增长
- 来源:国泰君安证券
- 发布时间:2024/10/11
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阿斯麦研究报告:算力造铲人,先进制程时代开启新一轮增长。中高端光刻机的垄断制造商,AI时代算力的“造铲人”。下游资本开支强度提升+制程迭代需求,助推ASML开启新一轮成长周期。核心信息与逻辑:(1)行业层面:AI驱动行业复苏,下游晶圆代工厂、存储原厂纷纷提高CAPEX以扩产;先进制程持续推进,台积电2nm、英特尔14A等先进节点对光刻要求较高。下游资本开支强度提升+制程迭代需求,助推ASML开启新一轮成长周期。(2)公司层面:凭借供应链管理能力、客户共同研发,在高端光刻机领域(EUV、ArFi)近乎垄断,竞争优势稳固。先进制程与成熟制程需求双扩张,逻辑芯片、存储芯片双轮...
1. 盈利预测
公司营业收入包括系统销售收入与系统服务收入,其中系统销售收入可分 为 EUV 光刻机收入、DUV 光刻机收入(包括浸入式 ArFi、干式 ArF、KrF、 iLine)和量测及检测设备收入,系统服务收入包括设备升级、维护、维修等 服务。 1)系统销售收入:我们预计 FY2024 收入较为平稳,FY2025 迎来强劲增 长,主要得益于 AI 需求提振+半导体行业景气度上行,目前订单能见度较 高。EUV 方面,我们预计 FY 2024/FY2025/FY2026 分别出货 53/74/85 台, 其中高价值量的 High-NA EUV 光刻机开始渗透,带动 ASP 同比分别 +8%/+13%/+6%,从而实现 EUV 收入 99 亿/156 亿/190 亿欧元。DUV 方面, 综合考虑中国大陆成熟制程扩产、出口管制进一步趋紧的可能性,我们预计 FY 2024/FY2025/FY2026 实现 DUV 收入 112 亿/120 亿/104 亿欧元。FY 2024/FY2025/FY2026 系统销售收入合计 215 亿/280 亿/299 亿欧元,同比分 别-2.2%/+30.6%/+6.8%。 2)系统服务收入:服务收入受益于已安装的存量光刻机数量的提升,单机 服务收入较为稳定。考虑到潜在的出口管制政策风险,我们预计 FY 2024/FY2025/FY2026 实现服务收入 57 亿/68 亿/82 亿欧元,同比分别 +2.1%/+18.9%/+20.0%。 我们预计公司 FY 2024/FY 2025/FY 2026 实现收入 272 亿/349 亿/381 亿欧 元,同比分别-1.3%/+28.1%/+9.3%。实现 GAAP 净利润 73 亿/108 亿/121 亿 欧元,同比分别-7.5%/+49.3%/+12.1%。
2. 历史与周期复盘:制程突破推动增长,关键节点奠定 优势地位
2.1. 设备厂商营收周期:受制程突破推动,摩尔定律的直接受益 者
半导体设备厂商收入周期:主要由制程突破推动,受益于摩尔定律演进。复 盘半导体设备厂商的收入周期,其收入成长性与制程突破紧密相关。以台积 电的关键性节点为例,2011 年 28nm 量产、2015~2017 年期间 16nm 和 10nm 量产、2018~2020 年期间 7nm 和 5nm 量产、2022 年 3nm 量产,都对应半导 体设备公司的营收增长。
先进制程需要更大的设备投入,直接对应半导体设备厂商的业绩。根据中 芯国际数据,每万片晶圆产能对应的半导体设备投资额随制程先进程度而 提升,每万片 3nm 晶圆产能需要约 43 亿美元的设备投资额,相较于 5nm 提升了 36%,直接对应于半导体设备厂商的业绩。因此,半导体设备厂商是 摩尔定律演进的直接受益者。

2.2. ASML 的自我强化机制:制程突破与下游加大 CAPEX 相辅 相成
ASML 的受益逻辑:(ASML 研发→)制程突破→下游营收→下游 CAPEX →ASML 营收,形成闭环,自我强化。 制程突破→下游营收:以台积电为例,制程进步推动收入提升。将台积电收入按节点拆分,收入的提升主要由制程进步推动。台积电从 7nm 制程节点 开始引入EUV光刻技术,2019/2020年7nm收入占比分别提升至29%/33%, 推动台积电 2017~2020 收入三年 CAGR 达 11%。目前台积电先进制程产能 主要应用于 HPC 和智能手机,截至 24Q2 其 3nm 收入占比已达 15%(环比 +6 pct),带动营收环比+14%。我们认为,AI 对于先进制程芯片的追求是算 力发展的主旋律,台积电将持续受益于制程突破。
下游营收→下游 capex:营收增长转化为资本开支,资本开支强度穿越周期。 我们统计主要下游客户的营收与 CAPEX,得出如下结论:(1)绝对值来看, 下游营收增长会直接驱动 CAPEX 提升。(2)比例来看,下游资本开支强度 基本呈稳定提升趋势,受经济周期和半导体周期影响较小,即使在半导体下 行周期(2015 年、2018 H2~2019 年、2022 H2~2023 H1),资本开支强度依 然上行。这主要由于资本开支强度是由技术进步驱动,而非周期性繁荣驱动。 下游资本开支强度穿越周期,一定程度上平滑了 ASML 的周期性。
下游 CAPEX→ASML 营收:光刻是晶圆设备支出中的最大支出项,ASML 受益于下游提高资本开支强度。从晶圆设备支出的构成来看,光刻设备占比 约 30%,为最大支出项,晶圆代工厂扩产将直接拉动光刻机需求。从 ASML 营收与下游 CAPEX 关系来看,两者高度相关,ASML 是下游产能扩张的最 大受益者。
AI 浪潮下,逻辑、存储芯片供不应求,下游纷纷提高 CAPEX,ASML 开 启新一轮成长周期。逻辑芯片需求来看,以英伟达为代表的数据中心需求、 以苹果为代表的端侧 AI 需求,均指向以台积电等晶圆代工厂为代表的先进 芯片需求。存储芯片需求来看,高算力需求催生存储产品扩容,HBM 严重 供不应求,内存制造商正持续扩产。下游晶圆代工厂、存储原厂纷纷提高 CAPEX 以扩产,将助推 ASML 开启新一轮成长周期。
2.3. 股价周期与历史沿革:围绕关键节点和制程突破,跑出超额 Alpha
ASML 历史沿革启示:在关键节点扩大领先优势。复盘 ASML 发展史,我 们认为 ASML 在关键节点处扩大领先优势,奠定如今的霸主地位。 (1)浸没式光刻技术:反超尼康成为行业龙头。21 世纪初,光源波长遇到 瓶颈,始终无法将光源的 193nm 波长缩短到 157nm。尼康选择 157nm F2 激 光和电子束投射的技术路线,而 ASML 选择与台积电合作,采用时任台积 电研发副总林本坚博士的浸入式光刻方案,把透镜和硅片之间的介质从空 气换成水(光源仍沿用 193nm),于 2003 年推出出了首台浸入式光刻机, 2006 年推出首台量产的浸入式设备 TWINSCAN XT:1700i(可用于 45nm 量 产)。相较于尼康的技术路线,ASML 的浸入式技术成熟度高、应用成本低、 微缩效果好,从而一举反超尼康成为行业龙头。 (2)EUV 光刻技术:成为垄断先进制程的唯一玩家。上世纪九十年代末, ASML 在英特尔的帮助下进入 EUV LLC 联盟,正式开始 EUV 的研发。从 技术推进来看,ASML 先后收购拥有 EUV 及反射镜技术专利的美国公司 SVG、收购拥有 EUV 专利的光源供应商 Cymer、和蔡司斥巨资建立全球最 大的真空腔体实验室;从产业链合作来看,ASML 用 23%的公司股份向三 大客户英特尔、台积电和三星换来 53 亿欧元投入研发,并拜访苹果、通过 苹果说服台积电采购 EUV。2017 年 ASML 交付第一台量产型 EUV 光刻 机 TWINSCAN NXE : 3400,冲刺 7nm 和 5nm,开启商用 EUV 制程技术的 新里程。
股价复盘:关键节点实现技术突破,相较 SOX 跑出 Alpha。纵观 ASML 股 价,基本走势与费城半导体指数(SOX)一致,经历了互联网时代、移动互 联网时代、云计算时代、AI 时代等多次大周期,但在关键节点上相较 SOX 跑出 Alpha,主要因 ASML 实现技术突破。如前文所述,2007 年 ASML 浸入式 ArFi 光刻机开始大规模量产,2013 年首台量产型 EUV 光刻机交付、 2020 年起 EUV 实现大规模出货,在这两个关键技术节点上 ASML 奠定领 先地位,也相较 SOX 跑出 Alpha。随着 High-NA EUV 开始渗透,2nm 及以 下节点开启新一轮算力军备竞赛,ASML 有望凭借在 High-NA EUV 节点的 领先优势,持续跑出 Alpha。
3. 光刻需求伴随摩尔定律延续而延续,制程迭代巩固 ASML 领先地位
市场有观点认为,摩尔定律难以延续。摩尔定律指出,在不显著增加成本的 情况下,集成电路中的晶体管数量大约每两年将增加一倍(等效于芯片的面 积减少约 50%),性能也增加一倍,这要求芯片内部制造精细化。随着晶体 管尺寸的不断缩小,有观点认为微缩已到极限,传统的摩尔定律速度正在放 缓甚至终结。我们认为,沿着瑞利公式,光刻机技术不断迭代,摩尔定律将 进一步延续,推动算力边界不断扩展,光刻机需求将伴随摩尔定律延续而 延续。同时,ASML 作为推动摩尔定律的支柱力量,将在技术迭代进程中 进一步巩固领先地位。 瑞利公式的三个参数,推动光刻分辨率改善、推动摩尔定律前进。摩尔定律 的维系有赖于光刻技术分辨率的改善,分辨率描述了光刻机对线宽的极限 分辨能力,直接决定了半导体工艺制程的先进程度。分辨率越高,电路制造 越精细,芯片上各种功能部署越紧密,则芯片越先进。根据瑞利公式,光刻 机的分辨率由 k1(工艺因子)、λ(光源波长)、NA(数值孔径)三个参数 决定。UV(泵灯光源)、DUV(深紫外线光源)、EUV(极紫外线光源)通 过降低光源波长来改善分辨率,ArF 从干式(介质为空气)演变为浸没式(介 质为水)通过提高数值孔径来改善分辨率。

沿着瑞利公式,ASML 光刻技术不断迭代,推动摩尔定律继续演进。2022 年年底,3 nm 芯片量产,此后 0.55 NA EUV 光刻机推动芯片微缩继续朝着 2nm、1.4nm 和 1nm 稳步推进。据 ASML 及比利时研究机构 IMEC,2029 年工艺节点可能会从 3nm 迭代到 1nm(10 埃米,A10),2037 年迭代到 0.2nm (A2)。每一代节点的难度都远大于上一代,ASML 的 EUV 光刻机对于摩 尔定律的发展已变得不可或缺。
摩尔定律的每一次推进,对应新一代光刻机的量、价齐升。自 2017 年具备 EUV 量产能力开始,ASML 的 EUV 出货量逐年大幅提升,与 7nm、5nm、 3nm 制程进步共同演进。因 EUV 具备垄断地位,EUV 单价亦逐年走高, 2023 年达 1.7 亿欧元/台,大幅领先于次高端的浸没式 ArFi 的 0.7 亿欧元/台。我们认为,随着摩尔定律不断推进,ASML 的高端 UEV 光刻机将持续 受益于量价齐升,即将批量出货的 High NA EUV 或复刻 low NA EUV 的量 价走势。
在摩尔定律推进过程中,ASML 的领先优势不断得以强化,因其与上下游 绑定不断加深,形成强正反馈。
1)与下游客户:新的 EUV 设备的研发与调试,必须与台积电、英特尔和三 星电子等主要客户密切合作开发,ASML 的开发工作已经领先 2-3 代,目 前在 EUV 领域实现垄断(仅尼康具备小规模生产 ArFi 能力)。2012 年 ASML 提出客户共同投资计划并吸收以上三家客户成为 ASML 的股东,彼时三者 合计持有约 23%的股份。我们认为,在新设备迭代过程中,ASML 与主要 客户绑定不断加深,尼康、佳能等竞争对手难以实现弯道超车。
2)与上游供应商:由于光刻机的出货量很少,ASML 的每个核心零部件可 以只选择一家供应商,并通过独供协议绑定双方利益。同时通过收购/参股 等方式整合光源、光学镜头等核心元器件的供应链,打通上游供应商。我们 认为,在迭代过程中 ASML 积累的供应链资源不断强化,在开发过程中积 累的 knowhow 不断更新,筑成高端光刻机的生产壁垒。
4. 先进制程迭代+积极扩产双轮驱动 EUV,成熟制程扩 产拉动 DUV
4.1. EUV 光刻机:先进制程迭代+积极扩产驱动 EUV 需求增长
4.1.1. 先进制程必须使用 EUV 光刻机
7nm 工艺制程后,EUV 不可或缺。7nm 工艺制程后,浸入式 DUV 在良率、 生产成本上开始大幅落后 EUV,EUV 对于先进制程工艺变得不可或缺。以 当前国产芯片使用浸入式 DUV 实现 7nm 工艺为例,尽管理论上可以通过 多重曝光以大幅降低 k1 来实现,但多重曝光一方面导致 Wafer 产出效率降 低一半(因曝光次数加倍),另一方面因套刻精度导致良率降低,因此不具 备经济效益。

节点工艺进步推动 EUV 需求,高价值量的 High-NA EUV 即将开始渗透。 随着逻辑芯片朝着 2nm 及以下进化,EUV 需求将持续大幅增长。当逻辑芯 片在迭代至 2nm 以下制程、存储芯片(主要指 DRAM)迭代至 0A 及以下 制程后,普通 EUV 光刻机力不从心,High-NA EUV 光刻机将变得不可或 缺。High-NA EUV 光刻机售价约 3.5 亿欧元/台,相较普通 EUV 光刻机(LowNA EUV)的 1.7 亿欧元有大幅提升,进一步推动 ASML 营收加速。
4.1.2. 逻辑芯片、存储芯片不断迭代,驱动 EUV 需求放量
4.1.2.1. 逻辑芯片:代工厂积极采用 EUV,2nm 需求强劲提升光刻设备需 求
逻辑芯片:两年一迭代,英特尔率先使用 High-NA EUV。我们梳理台积电、 英特尔、三星三大晶圆代工厂的先进制程规划及对应的光刻设备,整理如下: 1)台积电:台积电的 N2 制程预计 2025 年量产,A16 制程预计 2026 年量 产,A14 最快 2027 Q3 量产,主力光刻设备仍为 NXE:3800E Low-NA EUV。 台积电有望在 2028 年 A14P 制程中引入 High-NA EUV 光刻技术,2030 年 后进入 A10 等更先进制程后全面导入 High-NA EUV。2024 年 ASML 将交 付台积电首台 High NA EUV 光刻机用于研发。 2)英特尔:由于英特尔在 10nm 工艺中采用 DUV 而不是 EUV,良率过低 造成其 10 纳米工艺被大规模推迟,这也导致 Arm 处理器、AMD CPU 等通 过使用台积电超越 Intel Xeon。因此,英特尔在 High-NA EUV 采用上较为 积极,目前已完成全球首台 High-NA EUV 的组装,计划于 14A 节点引入, 最快 2026 年实现量产。 3)三星:三星将于 2024Q4 至 2025Q1 开始安装首套 High-NA EUV,预计 2025 年中启用,首先会用于开发 2nm 以下逻辑制程,以及先进的 DRAM 芯 片制程,目标于 2027 年实现 High-NA 的全面商业化。
复盘 7nm 黄金时代,先进逻辑芯片扩产周期带动 EUV 收入。台积电于 2018 年开始量产 7nm 工艺,开启先进逻辑芯片的新一轮扩产周期。7nm 是台积 电较大的节点,苹果、华为、AMD 等客户推出了包括麒麟 990 系列、A14 及锐龙 3000、RX 5700 系列等 7nm 芯片。台积电第一代 7nm 工艺(N7)、第二代 7nm 工艺(N7P)均使用 DUV 光刻,而 N7+工艺使用了 EUV 光刻, N7+工艺于 2017 年开发、2020 年大规模量产,期间 ASML 的 EUV 收入的 三年 CAGR 达 60%。先进逻辑芯片的扩产周期对 EUV 收入有显著贡献。
台积电 2nm 需求强劲,大量建厂、提高设备开支,ASML 深度受益,有望 复刻 7nm 的黄金时代。2nm 尚未量产即获得大量预定,将首发于苹果 M5 芯片或 iPhone 18。从台积电的客户设计定案状况来看,2nm 需求超过 3nm、 5nm 等先进制程,N2 第一年的新流片数量是 N5 的两倍多,未来 2nm 的贡 献金额有望高于 3nm 制程。为应对 2nm 产能需求,台积电计划在全台湾地 区建设至少八个基于 2 纳米工艺节点的代工工厂,2025 年预计将进行 320 亿~360 亿美元的设施投资,同比增长 12.5%~14.3%。我们认为,在 HPC 和 智能手机的需求的推动下,2nm 将会是一个重大节点,有望复刻 7nm 的黄 金时代,带动 ASML 的 EUV 收入高增。

4.1.2.2. 存储芯片:三大存储原厂先后导入 EUV,HBM 进入扩产周期
制程进步是 DRAM 升级的重要路径,微缩过程中 EUV 不可或缺。三星、海 力士、美光在 2016-2017 年进入 1X(16nm-19nm)阶段,2018-2019 年为1Y(14nm-16nm),2020 年处于 1Z(12nm-14nm)时代。后续,行业厂商朝着 1α、1β、1γ等节点持续迭代,但均未突破 10nm 底线,主要由于 DRAM 以电容作为存储单元,晶体管变小导致的电子泄漏和其他量子效应的增加会 对存储性能及稳定性产生严重影响。与逻辑芯片类似,DRAM 的技术发展路 径也是以微缩制程来提高存储密度,微缩过程不断催生先进光刻机需求。
美光积极导入 EUV,三星、海力士计划引入 High-NA EUV。我们梳理三大 存储原厂三星、海力士、美光的 DRAM 的迭代计划及对应的光刻设备,整 理如下: 1)三星:2020 年三星率先在 1znm DDR5 上采用 1 层 EUV,2021 年量产 采用 5 层 EUV 的 DDR5,后续 EUV 技术持续迭代,2024 年计划进一步扩 大 EUV 工艺,年底前实现 1cnm(对应美光 1γnm)制程的量产。三星计 划在 2024 年年底或 2025 Q1 引入其首台 High-NA EUV 光刻机。 2)海力士:在 1ynm 级产品部分采用 EUV 技术、完成稳定性验证后,海力 士在 2021 年使用 EUV 量产 1anm LPDDR4,后续在 1bnm 继续使用 EUV。 2023 年海力士完成第 5 代(1b)制程的开发,计划于 2024 年完成 8 台 EUV 光刻机的采购(目前存量 5 台 EUV 光刻机),并于 2026 年引入 High-NA EUV(最早可应用于 0a DRAM 量产)。 3)美光:美光 1α 和 1ß 节点通过 DUV 的多重图案化,开发了兼具成本和 性能竞争力的 DRAM。在更先进的 1γ制程上,美光计划引入 EUV 光刻技 术,2025 年量产。
HBM 进入大幅扩产能周期,催生光刻机需求。算力需求爆发下,HBM 是 针对高性能 GPU 的长期解决方案,具有性能、热控制、体积、性价比等综 合优势。SK 海力士、三星和美光三大厂商 2024、2025 年 HBM 供应已被全 部预定,均计划大幅增加产能:SK 海力士规划于 2028 年前投资约 82 万亿 韩元(600 亿美元)用于开发 HBM;美光正在美国建设先进的 HBM 测试 生产线,并考虑在马来西亚生产 HBM;三星电子计划将 1a DRAM投入HBM 生产,预计 2024 年 HBM 产能将达到 2023 年的 2.9 倍。HBM 堆叠结构使 得曝光面积大幅增加,对光刻机的成像质量和对准精度都提出了更高要求。 HBM 进入大幅扩产能周期,催生光刻机需求。
4.1.3. 高价质量的 High-NA EUV 开始渗透
高价值量的 High-NA EUV 开始渗透,大幅提升芯片性能。如前文分析, High-NA EUV 通过将镜头数值孔径(NA)从 0.33 提升至 0.55,进一步提升 了光刻的精度和效率。High-NA EUV 光刻能够实现 8nm 的分辨率,对比现 有 EUV 单次曝光实现的 12~13nm 分辨率,可将晶体管尺寸缩小约至 1.7 分 之 1,晶体管密度增加近三倍,大大提升芯片性能。High-NA EUV 光刻机单 价约 3.5 亿欧元,大幅高于现有 Low-NA EUV 光刻机的 1.7 亿欧元,价值 量大幅提升。目前 ASML 已收到包括英特尔和海力士在内数个客户的 10~ 20 个订单,计划到 2028 年每年生产 20 台。
市场有观点认为,High-NA EUV 光刻机单价较高,生产不具备经济性,导 致客户(如台积电)接受度低。在 2nm 甚至更先进的节点,可以通过 LowNA EUV 光刻机叠加多重曝光实现,无需使用 High-NA EUV,台积电表示 继 2nm 之后推出的 A16(1.6nm)制程也不会采用 High-NA EUV,主要因 High-NA 单机售价高、整体解决方案(光源、镜头、计算光刻能力、掩膜等 技术)导入成本高。我们认为,High-NA EUV 具备良率高、生产周转快、 总拥有成本较低等优势,依然具备导入价值。台积电在技术切换节点上一 贯稳健,其保守态度不能否认 High-NA EUV 本身的价值。 High-NA EUV 工艺流程简化,以提高良率和生产周转速度。Low-NA EUV 光刻机可以实现同样的分辨率和晶体管密度,但需要采用更昂贵的材料和 更复杂的多重曝光技术,多重曝光工艺需要重复以下步骤:曝光、显影、刻 蚀、沉积和测量,出错的可能性更大,影响芯片良率。High-NA EUV 可以 简化生产流程,从而提高良率并提高生产周转速度。
台积电一贯稳健,其对 High-NA EUV的保守态度并不能否认 High-NA EUV的导入价值。复盘台积电在 DUV 转向 EUV、FinFET 转向 GAAFET 的两次 选择,均选择确保新技术的成熟和可靠性之后再进行部署,一贯稳健。2018 年三星率先在其 7nm工艺中使用 EUV,但台积电依靠成熟的 DUV 开辟 7nm 产线,N7、N7P 均使用 DUV 光刻,巧妙地避开了当时 EUV 光刻机的不完 善和高昂成本,直至 EUV 的稳定性和成熟性得到确认,方才在 N7+工艺使 用 EUV 光刻;而三星的 EUV 良率问题导致其 7nm 进度不及台积电。同理, 三星在 3nm 选择激进的 GAAFET 结构晶体管,而台积电依旧选择稳妥的 FinFET 路线,自 2nm 才转向 GAAFE;三星试产芯片存在缺陷,良率极低, 而台积电 3nm 已获得苹果、高通、英伟达、AMD 四大客户的订单直至 2026 年。我们认为,台积电对 High-NA EUV 的保守态度是其一贯稳健策略所致, 并不能否认 High-NA EUV 本身的价值。
4.2. DUV 光刻机:中国大陆成熟制程扩产拉动 DUV 需求
4.2.1. 中国大陆成熟制程扩产拉动 DUV 需求
DUV 主要用于 28nm 及以上的成熟制程。中小容量的存储芯片、模拟芯片、 MCU、电源管理芯片、模数混合芯片、CMOS 传感器、传感器等主要采用 成熟制程。受益于下游新能源汽车、新一代通信技术、安防、云计算等领域 的快速发展,射频、功率半导体等使用成熟制程的芯片需求量大增,带动 DUV 光刻需求爆发。
成熟制程依然是主导,DUV贡献稳健收入。根据TrendForce,预计2023~2027 年全球晶圆代工的成熟制程(22nm 及以上)与先进制程(16nm 及以下)的 产能比重维持在 7:3,成熟制程仍然是全球晶圆市场的中流砥柱。对应到光 刻设备需求上,ASML 的 DUV 收入稳健提升,2020 至 2023 年 3 年 CAGR 达 31%,其中高价值量的浸没式 ArFi 光刻机贡献主要增量,在 DUV 收入 中占比七成以上。
中国大陆成熟制程产能积极扩展,提振 DUV 设备需求。中国大陆积极扩产 半导体产能,据 SEMI 统计,2024 全年中国大陆将新投产 18 座新晶圆厂 (主要是成熟制程),月产能从 760 万片增长至 860 万片,产能同比提升 13% (高于全球产能增速的 6.4%)。预计全球成熟制程产能中,中国大陆产能占 比将从 2023 年的 29%提升至 2027 年的 33%,涵盖车用、消费、服务器及 工业自动化等领域,大幅提振 DUV 需求。从 ASML 营收地区拆分来看, 2024 Q1/Q2 中国大陆贡献 19 亿/23 亿欧元收入,同比高增 355%/73%,主 要受益于成熟制程产能扩产。

4.2.2. 关于中国大陆市场的三个担忧:出口管制影响或已被定价,ASML 护城河仍在
担忧一:市场有观点认为,中国大陆收入在 ASML 收入中占比较高,美国 针对中国大陆的出口管制政策收紧,ASML 业务可能受损。我们认为:9 月 6 日最新针对 1970i 和 1980i 的出口许可证由美国政府裁决转移至荷兰政府 裁决,预计相对利好,对 ASML 业绩直接影响有限。 我们梳理 ASML 针对中国大陆的出口管制政策,总结如下。我们认为,相 较于 2023 年 10 月 17 日的管制政策,2024 年 9 月 6 日最新针对 1970i 和 1980i 的出口许可证由美国政府裁决转移至荷兰政府裁决,预计相对利好, 对 ASML 业绩直接影响相对有限。 1)2023 年 6 月,荷兰政府宣布自 2024 年 1 月 1 日起无法向中国大陆出口 2000i 及以上更先进光刻机。但直至 2023 年年底,仍可以正常向中国大陆 Fab 厂(除了部分位列实体清单的公司)发货。 2)2023 年 10 月 17 日,美国发布出口管制新规,进一步收紧出口,除此前 规定的 2050i、2100i 需要许可证以外,此次将 1980i、1970i 也纳入管辖范 围,必须取得美国许可方可向中国大陆发货。但直至 2023 年底仍在正常出 货。 3)2024 年 1 月 1 日,2050i、2100i 禁令正式生效,2050i、2100i 无法向中 国大陆出货。 4)2024 年 9 月 6 日,荷兰政府宣布,向中国大陆出口 1970i 和 1980i 需要 向荷兰政府(而非美国政府)申请出口许可证。我们认为,此次 1970i 和 1980i 出口许可证裁定权由美国政府转移至荷兰政府,并未从根本上禁止 1970i 和 1980i 的出口,预计不在实体清单的中国大陆公司仍可取得许可证, 对 ASML 业绩的直接影响相对有限。
担忧二:市场有观点认为,美国可能进一步收紧出口政策,ASML 未来可 能无法为中国大陆存量设备进行维修和维护,甚至所有光刻设备出口均需 取得美国政府许可证(从而遭到禁售)。我们认为,当前 ASML 股价或已充 分反应完全禁售 ArFi 的风险、过度反应限制售后的风险,当前时点无需过 度悲观。 据彭博,美国政府要求 ASML 停止对已出售给中国大陆客户的 DUV 设备 进行维修和维护,ASML 为大陆提供服务和备件的某些许可在 2024 年年底 到期后,可能不会续签。此外,美国正在考虑采用最为严厉的贸易限制措施 《外国直接产品规则(FDPR)》,阻止任何企业向大陆提供先进的半导体技术,包括直接禁售浸没式 ArFi。针对如下两种政策走向:1)美国仅限制 ASML的售后维保,ASML无法向大陆已售出的光刻设备提供维修和维护; 2)除限制售后维保外,美国进一步采用 FDPR 条例,完全禁止 ASML 向大 陆出口浸没式 ArFi,我们分别分析这两种政策走向的可能性与潜在影响: 1)可能性:我们认为,美国采用 FDPR 条例可能性较小。(1)美国角度: 据路透社 2024.7.31 报道,尽管拜登政府计划进一步收紧对华芯片出口限制, 但东京电子、ASML 等来自日本、荷兰和韩国的企业将获得豁免。(2)荷兰 角度:据路透社 2024.8.30 报道,荷兰首相迪克·斯霍夫表态将考虑到 ASML 的经济利益,ASML 是极其重要的创新产业,在任何情况下都不应该受到 影响。(3)欧盟角度:据路透社 2024.9.2 报道,欧洲半导体行业协会(ESIA) 呼吁的芯片政策应减少出口限制。我们认为,当前时点美国完全禁止 ASML 对华出口 ArFi 可能性较小,但后续需持续关注大选进展。 2)潜在影响:我们测算两种政策走向对 ASML 的收入的影响(不考虑其他 地区对中国大陆的替代效应)。若仅针对维修和维护进行限制,则 2025 年 ASML 将减少约 12.3 亿欧元的系统服务收入,占 2023 年总营收的 4.5%、 占 2025 年收入预测值的 3.5%。若进一步完全限制 ArFi 对华出口,则 2025 年 ASML 将合计减少约 55.5 亿欧元的收入,占 2023 年总营收的 20%、占 2025 年收入预测值的 16%。我们认为,自 2024.7.17 彭博报道“白宫拟采用 最严厉的贸易措施阻止高端芯片流入中国大陆”后,ASML 股价已从当时 高点(1068 美元)跌去约 25%,已充分定价完全禁售 ArFi 的政策风险、过 度反应限制售后的政策风险,当前时点无需过度悲观。
担忧三:市场有观点认为,中国大陆光刻机研发实现突破,有望完成国产替 代,ASML 在中国大陆的收入将受影响。我们认为,当前国产替代虽有进 展,但 ASML 在先进程度、量产能力两方面均有护城河。 2024 年 9 月 9 日,国产 65nm ArF 光刻机入选工信部推广目录,国产替代、 自主可控进度进一步提速。但我们认为,ASML 光刻机在先进程度、量产能 力等方面均有护城河,中期来看,ASML 仍为高端光刻机的唯一供应商。 1)从最小分辨率来看,国产干式 ArF 光刻机可实现 65nm 精度。对标 ASML 同为干式 ArF 的光刻机 NXT 1470(分辨率可做到 52nm),国产干式 ArF 光 刻机能实现 65nm 分辨率的光刻,主要因数值孔径 NA 较低。若后续进一步 使用浸没式光刻,考虑水的折射率,当前国产光刻机的数值孔径可等效为 NA=1.08(0.75*1.44=1.08),从而实现 45nm 分辨率,但相较 ASML 浸没式 ArFi 光刻机的数值孔径 NA=1.35 和 36nm 分辨率仍有提升空间。
2)从套刻精度来看,国产光刻机暂无法支持多重曝光。根据前文瑞利公式 的分析,即使光源波长和数值孔径 NA 无法改善,亦可通过多重曝光技术来 降低 k1,从而实现更优的分辨率(如台积电通过多重曝光技术,使用 ArFi而非 EUV 来生产 N7、N7P)。据工信部公布的数据,目前国产光刻机的套 刻精度(多重曝光过程中的关键指标)为 8nm,不满足多重曝光的最低套刻 精度标准(65nm 分辨率的光刻机双重曝光需要套刻精度达到约 6.5nm),目 前无法通过多重曝光实现更细精度。作为对比,ASML 同为干式 ArF 光刻 机的 NXT 1470 可实现<4.5nm 的套刻精度,而最先进的 EUV 光刻机可实现 0.9nm 的套刻精度。 3)从技术升级路径来看,多维度待升级。(i)物镜:根据前文分析,当前 国产光刻机的物镜数值孔径 NA=0.75,距离 ASML 的 NA=0.93 还有提升空 间。(ii)光源:EUV 光源方面,目前只有美国的 Cymer(已被 ASML 收购) 和日本 Gigaphoton 两家公司能够生产。ArF 光源方面,当前国产 ArF 光源 功率 6kHZ、60W(科益虹源于 2023 年研发成功),而 Gigaphoton 的 ArF 光 源可做到 90W(量产机型)。(iii)浸没式系统:从干式 ArF 升级为浸没式 ArFi,还需要实现高精度液体温度控制、高纯水气泡移除等众多复杂工程。 4)从量产进度来看,从研发机到量产机还需时间调试。从光源功率、光谱 精度、稳定性、寿命等多维度来看,光刻机从研发阶段走向进厂测试、小规 模试产、大规模量产阶段还需长时间的调试。
5. 公司概况:尖端光刻机垄断供应商,头部晶圆厂、存 储原厂客户全覆盖
5.1. 收入结构:逻辑、存储双轮驱动,头部晶圆厂、存储原厂客 户全覆盖
营收结构:系统收入占比较高,AI 驱动新一轮增长。ASML 营收分为系统 收入(即光刻机销售收入)及服务收入,2023 年收入分别达 219 亿/56 亿欧 元,占比 80%/20%。从驱动因素来看,系统收入(即光刻机销售收入)由 逻辑芯片和存储芯片双轮驱动,AI 浪潮下先进制程代工产能扩张,2023 年 逻辑收入同比高增 60%至 161 亿欧元,预计将持续受益 AI 算力需求发展; 存储收入周期性较强,2023 年收入 59 亿欧元,2024 年 HBM 需求爆发将带 动存储芯片进入新一轮增长周期。
客户结构:亚太地区占比较高,受益于先进制程和成熟制程积极扩产。2023 年 ASML 来自中国台湾、中国大陆、韩国的收入分别达 65 亿、64 亿、54 亿欧元,分别占系统收入的 30%、29%、25%,其中中国台湾地区收入主要 由台积电积极扩展先进制程代工产能贡献(EUV 为主),中国大陆收入主要 由成熟制程扩产贡献(DUV 为主),韩国收入主要由三星(逻辑和存储)、 SK 海力士(存储)扩产贡献。
产品结构:尖端产品 EUV、浸没式 ArFi 占比较高。从产品结构来看:2023 年尖端产品 EUV 光刻机、浸没式 ArFi 光刻机分别收入 91 亿、91 亿欧元, 分别占系统收入的 41%、41%。量测及检测收入包括光学量测(用于量测套 刻精度等)、电子束量测及检测(用于定位和分析单个芯片缺陷)、计算光刻 收入(实现精确的光刻模拟)。

量价拆分:EUV 单价 1.72 亿欧元大幅领先,中低端光刻机以量取胜。2023 年 EUV/ArFi(浸没式)/ArF(干式)/KrF/I-Line 分别出货 53/125/32/184/55 台,单价分别 1.72/0.72/0.24/0.12/0.05 亿欧元。高价值量的 High-NA EUV 光 刻机开始渗透(约 3.5 亿欧元/台,大幅高于 Low-NA EUV 的 1.7 亿欧元), 有望推高单价;尖端光刻机受益于先进制程扩产、中低端光刻机受益于成熟 制程扩产,出货量有望稳步增长。
5.2. 财务概览:毛利率领先,研发投入转化为可持续领先优势
产品结构优化提振毛利率,净利率大幅领先于可比公司。随着 EUV 大量出 货、产品结构优化,ASML 毛利率开始超越同行,2023 年 ASML 综合毛利 率 51%,高于尼康的 46%、佳能的 47%,因 ASML 在 EUV 领域具备垄断 能力。毛利率带动下,ASML 2023 年实现 GAAP 净利润 78 亿欧元,净利 率 28%,显著高于尼康的 4%、佳能的 6%。
持续研发投入转化为可持续领先优势。ASML 持续加大研发力度,2023 年 ASML 研发费用 39.8 亿欧元,研发费用率 14.4%,显著高于尼康的 10.7%、 佳能的 7.9%。持续研发投入体现为高端光刻机领域的垄断,目前 EUV 光刻 机仅 ASML 具备生产能力,次高端的浸入式 ArFi 光刻机、干式 ArF 光刻机 尼康具备少量出货能力,而佳能专注于中低端的 KrF 和 I-line,不涉及 EUV 和 ArF 等尖端产品。
5.3. 订单:新签订单触底回升,高景气可持续
新签订单重回增长,积压订单保障中长期业绩高增。从 ASML 新签订单来 看,经历了 24Q1 订单量不及预期后,24Q2 重回增长,新签订单 56 亿欧元 (yoy+24%),其中 EUV、非 EUV 订单分别为 25 亿欧元、31 亿欧元(yoy 分别+56%、+7%),主要因大客户台积电继多个季度未下单后重新开始下单, 带动 EUV 订单占比触底回升,预计台积电在 2nm 产能需求下将持续订购 大量 EUV,从而 ASML 可在 FY2025、FY2026 确认大量收入。从 ASML 积 压订单来看,24Q2 积压订单达 390 亿欧元,为 2023 年以来最高值,需求 持续高景气,保障 2025、2026 年业绩高增。
业绩先行指标订单出货比(BB ratio)触底回升,高景气可持续。订单出货 比(BB ratio)为半导体设备厂商业绩的重要先行指标,由当期订单金额除 以当期出货金额计算得出,大于 1 表明需求强劲、有足够新订单支撑未来 业绩。2023 年前三个季度 BB ratio 持续下行,一方面因分子端新签订单较 少(2023 年下游主要客户缩减 CAPEX),另一方面因分母端确认收入较多。 自 2023Q4 起,BB ratio 触底回升,24Q2 达 1.17,反映后续业绩的高景气度 将持续。
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