2024光刻机行业市场格局、国产替代、市场机遇及未来发展趋势分析报告（30页）.pdf

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1、2023 年深度行业分析研究报告 行业研究报告 慧博智能投研 目录目录 一、行业概况.1 二、未来技术路径.6 三、市场格局.10 四、国产替代.13 五、市场机遇及相关企业.18 六、未来国内行业发展趋势.25 七、空间展望.26 一、行业概况一、行业概况 1、光刻工艺：芯片制造的核心工艺、光刻工艺：芯片制造的核心工艺集成电路制造流程复杂，光刻为其中关键一环集成电路制造流程复杂，光刻为其中关键一环。光刻（Lithography）是指在特定波长光线的作用下，将设计在掩膜版上的集成电路图形转移到硅片表面的光刻胶上的技术工艺。为了完成图形转移，需要经历沉积、旋转涂胶、软烘、对准与曝光、后烘、显影、

2、坚膜烘焙、显影检测等 8 道工序，检测合格后继续进行刻蚀、离子注入、去胶等步骤，并视需要重复制程步骤，建立芯片的“摩天大楼”。光刻核心地位：光刻核心地位：1/2 的时间的时间+1/3 的成本的成本。随着芯片技术的发展，重复步骤数增多，先进芯片需要进行20-30 次光刻，光刻工艺的耗时可以占到整个晶圆制造时间的 40%-50%，费用约占芯片生产成本的 1/3。光刻机单机价值量高光刻机单机价值量高。2022 年全球晶圆前道设备销售 941 亿美元，光刻机占 17%，是 IC 制造的第三大设备，但却是单机价值量最大的设备。据 ASML 财报测算，2022 年单台 EUV 价格约 1.8 亿欧元，浸没

3、式 DUV 约 6500 万欧元。KYiXMBaXlXfUGWkY9UkX9P9R9PtRqQtRrNjMpPsOlOmNrPbRpOoOuOoPzQMYoPyR 2、光刻机分类、光刻机分类（1）根据工作原理进行分类根据工作原理进行分类 根据工作原理进行分类，按照光刻时是否使用掩膜，将光刻机分为掩膜光刻以及无掩膜光刻。其中，掩膜光刻包含接触式光刻机、接近式光刻机和投影式光刻机；无掩膜光刻包含激光直写光刻机、纳米压印光刻机等。1）掩膜光刻掩膜光刻 根据曝光时掩膜版与衬底间的位置关系，掩膜光刻可分为接触式、接近式和投影式光刻。其中，在投影式光刻中，根据曝光过程中掩膜和晶圆的移动方式，可进一步细分为

4、扫描投影光刻机、步进重复光刻机和步进扫描式光刻机。2）无掩膜光刻无掩膜光刻 无掩膜光刻主要包含了直写光刻和纳米压印光刻。其中，根据辐射源的不同，直写光刻可分为光学直写光刻（如激光直写光刻）和带电粒子直写光刻（如电子束直写、离子束直写）。（2）根据光源进行分类根据光源进行分类 光源是光刻机的核心构成之一，其光源是光刻机的核心构成之一，其波长决定了光刻机的工艺能力波长决定了光刻机的工艺能力。光刻机根据光源不同可分成紫外（UV）光刻机、深紫外（DUV）光刻机、极紫外（EUV）光刻机三类。3、光刻机的主要技术指标包含分辨率、光刻机精度、产能光刻机的主要技术指标包含分辨率、光刻机精度、产能 光刻机的性能

5、是基于以下关键性能指标来评估，分别是光刻机的分辨率、光刻机精度（包含覆盖精度和对准精度）、产能。根据瑞利准则，分辨率公式为 R=k1*/NA，代表光源波长，NA 代表物镜的数值孔径，k1 代表与光刻工艺因子。分辨率是光刻机精确定义精细特征和图案能力的关键指标。对于 EUV 光刻，极紫外光源的波长是一个关键的性能参数。较短的波长允许更小的特征尺寸和更好的分辨率。高分辨率也要求物镜拥有更大的直径、更多的物镜组合以及更加先进的物镜工艺。精度：精度包括覆盖精度以及对准精度。覆盖精度测量机器在硅片上对齐和准确定位多个掩模层，对于半导体器件的不同层精确对齐至关重要。对准精度衡量光刻机对掩模和基板的对准精度

6、。以光双工件台系统为例，工件台和掩模台只有同步运动才能保证良率。而其精度要通过激光干涉仪来测量以确保误差在可控范围之内。通常激光干涉仪精度 10nm 能支撑 90nm 光刻机，1nm 能支撑 7nm 光刻机。ASML的 EUV 光刻机的激光干涉仪的有效位移测量分辨力为 38pm。产能：产能通过处理量来体现。主要指光刻机处理晶圆的速度，以每小时（WPH）的晶圆来衡量，对于半导体制造的整体效率至关重要，更高的吞吐量允许更快的生产和更低的每芯片成本。光刻机的晶圆需要按部就班进行测量、对准、曝光程序，因此在一定程度上限制了光刻机的产能。自 21 世纪初，ASML 推出双工件台光刻机的产能实现跨越式的提