2020年中國光刻機行業(yè)市場規(guī)模及市場發(fā)展前景分析：光刻設備市場規(guī)模將不斷增長[圖]

    一、光刻技術是實現(xiàn)先進制程的關鍵設備

    光刻機應用廣泛，包括IC前道光刻機、用于封裝的后道光刻機以及用于LED領域及面板領域的光刻機等等。封裝光刻機對于光刻的精度要求低于前道光刻要求，面板光刻機與IC前道光刻機工藝相比技術精度也更低，一般為微米級。IC前道光刻機技術最為復雜，光刻工藝是IC制造的核心環(huán)節(jié)，利用光刻技術可以將掩模版上的芯片電路圖轉(zhuǎn)移到硅片上。光刻機是一種投影曝光系統(tǒng)，包括光源、光學鏡片、對準系統(tǒng)等。在制造過程中，通過投射光束，穿過掩膜板和光學鏡片照射涂敷在基底上的光敏性光刻膠，經(jīng)過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光刻機設備十分復雜

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    智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國光刻機產(chǎn)業(yè)運營現(xiàn)狀及發(fā)展前景分析報告》數(shù)據(jù)顯示：光刻機分為無掩模光刻機和有掩模光刻機。無掩模光刻機可分為電子束直寫光刻機、離子束直寫光刻機、激光直寫光刻機。電子束直寫光刻機可以用于高分辨率掩模版以及集成電路原型驗證芯片等的制造，激光直寫光刻機一般是用于小批量特定芯片的制造。有掩模光刻機分為接觸/接近式光刻機和投影式光刻機。接觸式光刻和接近式光刻機出現(xiàn)的時期較早，投影光刻機技術更加先進，圖形比例不需要為1:1，減低了掩膜板制作成本，目前在先進制程中廣泛使用。隨著曝光光源的改進，光刻機工藝技術節(jié)點不斷縮小。

    目前最先進的光刻機來自ASML的EUV光刻機，采用13.5nm光源，最小可以實現(xiàn)7nm的制程。此設備的開發(fā)難度更高，使用條件更復雜目前只有ASML攻破此項技術。因為所有物質(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（投影光學器件）的光學器件必須使用高性能鉬硅多層反射鏡，并且必須容納整個光學路徑在近真空環(huán)境中，整個設備十分復雜。

光刻機經(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的發(fā)展。光刻設備光源波長的進一步縮小將推動先進制程的發(fā)展，進而降低芯片功耗以及縮小芯片的尺寸。高精度EUV光刻機的使用將使die和wafer的成本進一步減小，但是設備本身成本也會增長。

光刻機解析度是決定芯片集成度的關鍵因素

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利用高端光刻機實現(xiàn)的先進制程可以進一步降低芯片尺寸和成本

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先進制程發(fā)展使得晶體管成本降低但是光刻機價格不斷增高

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    目前光刻工藝是IC制造中最關鍵也是最復雜步驟，光刻機是目前成本最高的半導體設備，光刻工藝也是制造中占用時間比最大的步驟。其約占晶圓生產(chǎn)線設備成本30%，占芯片制造時間40%-50%。以光刻機行業(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。高端EUV價格不斷攀升。2018年單臺EUV平均售價1.04億歐元，較2017年單臺平均售價增長4%。而在2018年一季度和第四季的售價更是高達1.16億歐元。

光刻機是半導體制造產(chǎn)線中的高投入型設備

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光刻設備龍頭ASML研發(fā)投入呈現(xiàn)增長趨勢（單位：億歐元）

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光刻機價格呈現(xiàn)上升趨勢

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    二、光刻機市場空間廣闊，高低端市場格局迥異

    1、光刻機市場龍頭集中，中低端市場廣闊競爭激烈

    光刻機設備市場龍頭集中，EUV光刻機被ASML壟斷。全球光刻機出貨量99%集中在ASML，尼康和佳能。其中ASML份額最高，達到67.3%，且壟斷了高端EUV光刻機市場。ASML技術先進離不開高投入，其研發(fā)費用率始終維持在15%-20%，遠高于Nikon和Canon。

光刻機廠商市場份額

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三大光刻機設備巨頭市場份額變化情況

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ASML研發(fā)費用率最高

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ASML技術先進

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    ASML在高端EUV、ArFi、ArF機型市場占有率不斷提升。2017年ASML上述三種機型出貨量總計為101臺，市場份額占比為78.29%，到2018年ASML出貨量增長到120臺，市場份額約90%。2018年ASML共出貨224臺光刻機，較2017年198年增加26臺，增長13.13%。Nikon2018年度（非財年）光刻機共出貨106臺，半導體用光刻機出貨36臺，同比增長33.33%，面板（FPD）用光刻機出貨70臺。2018年Canon光刻機出貨183臺，同比增1.6%。半導體用光刻機出貨達114臺，增長62.85%。但是主要是i-line、KrF兩個低端機臺出貨，其面板（FPD）用光刻機出貨69臺。

    IC前道光刻機國產(chǎn)化嚴重不足。目前國內(nèi)光刻機處于技術領先的是上海微電子，其最先進的ArF光源光刻機節(jié)點為90nm，中國企業(yè)技術整體較為落后，在先進制程方面與國外廠商仍有較大差距。

ASML出貨量逐年上升

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2018年三大光刻機巨頭各類光刻機出貨量情況（單位：臺）

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    Nikon和Canon目前在高端市場技術與ASML相差甚遠幾乎完全退出市場，Canon也退出了ArF光源光刻機研發(fā)與銷售，將其業(yè)務重點集中于中低端光刻機市場，包括封裝光刻機、LED光刻機以及面板光刻機等，與復雜的IC前道制造相比，工藝要求和技術壁壘較低。

在先進封裝與MEMS中的光刻技術

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中低端光刻機出貨量不斷上升

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

    中低端光刻機需求量不斷增長，市場競爭加劇。2015-2020年先進封裝、MEMS以及LED光刻機出貨量將持續(xù)增長，預計到2020年總數(shù)將超過250臺/年。中低端市場的不斷增長主要受先進封裝的推動，隨著步進技術發(fā)展，2015年到2020年先進封裝光刻設備出貨量年復合增長率達到15%。MEMS光刻市場主要受益于IC前道制造光刻機的重復使用與改裝。中低端光刻機市場規(guī)模的不斷擴大和相對于前道制造較低的技術壁壘，競爭者數(shù)目較多，目前尼康與佳能是中低端市場兩大龍頭。

光刻機中低端市場競爭者較多

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    2、半導體產(chǎn)線升級為光刻設備帶來更大需求

    晶圓尺寸變大和制程縮小將使產(chǎn)線所需的設備數(shù)量加大，性能要求變高。12寸晶圓產(chǎn)線中所需的光刻機數(shù)量相較于8寸晶圓產(chǎn)線將進一步上升，先進制程的發(fā)展將進一步提升對于光刻機性能的要求。隨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移和建廠潮的推動和邊際需求改善，光刻設備市場將不斷增長。到2025年全球光刻設備市場規(guī)模估計將達到4.917億美元;從2017年到2025年的復合年增長率將達到為15.8％。

12寸晶圓產(chǎn)線需要的光刻設備更多

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光刻機市場規(guī)模不斷增長

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