光刻作为芯片制造中最复杂、最关键的工艺步骤,其核心设备光刻机被誉为 “工业皇冠上的明珠”。
广东博众分析指出,当前,我国光刻机长期依赖进口,在寡头垄断、技术封锁与出口管制的多重影响下,芯片制造面临 “卡脖子” 困境,也限制了我国AI产业的发展,光刻机国产化迫在眉睫。与此同时,国内相关产业不断取得突破,正迎来黄金加速期。
光刻工艺地位关键 光刻机市场寡头垄断
芯片制造流程包含晶圆加工、氧化、光刻、刻蚀等多个重要步骤,其中光刻耗时长、成本高,是半导体芯片生产流程中最复杂且关键的一环。其原理是将高能雷射光穿过光罩(reticle),使光罩上的电路图形透过聚光镜(projectionlens) ,将影像缩小到十六分之一后成像(影像复制)在预涂光阻层的晶圆(wafer)上,而光刻机正是这一工艺的核心设备。
从市场规模来看,SEMI 数据显示,全球半导体设备市场规模有望从 2022 年的 1074 亿美元增长到 2025 年的 1275 亿美元。光刻机在半导体设备中占比约 24%,据此预估 2024 年全球光刻机市场规模约为 315 亿美元。
在市场格局方面,光刻机市场呈现寡头垄断态势。荷兰阿斯麦(ASML)、日本佳能(Canon)、日本尼康(Nikon)占据了绝大多数市场份额,中商产业研究院数据显示,2022年, ASML 以 82.1% 的份额一家独大,佳能和尼康则分别占 10.2% 和 7.7%。
国产需求持续攀升 光刻机产业迎突破
国内晶圆制造产业正加速扩张,对光刻机的需求不断攀升。据全球半导体观察统计,2023 年底中国大陆共有 31 座 12 寸晶圆厂投产,总计月产能约 118.9 万片,规划月产能 217 万片;预计到 2026 年底,大陆 12 英寸晶圆厂的总月产能有望超过 414 万片。
根据《半导体制造光刻机发展分析》统计,在芯片生产产线建设中,光刻机购置成本占设备总投资的 21%-23%,光刻工艺耗时占生产环节的一半,制造成本占芯片制造成本的 30% 以上,足见其核心地位。加之 AI 产业的快速发展,国内对光刻机的需求持续增长。
然而,我国光刻机长期依赖进口,以 ASML 为例,其 2024 年对中国大陆市场销售收入达 90 亿欧元,占其收入比重 41%。(数据来源:ASML 官网,山西证券研究所)因此,在全球科技博弈加剧的背景下,加快光刻机自主研发已成为我国半导体产业崛起的必由之路。
值得欣喜的是,国内光刻机产业正不断取得突破。
广东博众分析指出,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。
