国信证券研报指出,光刻机是最复杂的工业产品之一,其产业链涉及范围广、所需供应组件众多、供应链管理难度极高。一台ASML EUV光刻机内含超10万个精密零部件,90%的关键设备来自世界各国,全球上、下游产业链共有超5000家供应商。光刻机产业链主要包括上游材料与组件(光源系统、物镜系统、双工件台、光刻胶、光罩等)、中游光刻机整机以及下游芯片制造应用。国信证券认为,光刻机零部件供应链高度全球化,但在美日荷对华出口管制背景下,国内零部件企业正迎来国产替代的战略机遇——茂莱光学、炬光科技、赛微电子等已进入光刻机供应链,国产光刻机零部件的替代空间广阔。
光刻机零部件体系:10万零件、5000供应商的全球化供应链
光刻机的零部件体系是工业制造领域最复杂的供应链系统之一。国信证券研报对光刻机的供应链结构进行了详细拆解。以ASML EUV光刻机为例,一台设备内含超10万个精密零部件,90%的关键设备来自世界各国,全球共有超5000家供应商分别提供用于生产光刻系统的材料、设备、零部件和工具。ASML自身只负责中游整机设计与各模块集成。光刻机核心组件包括光源系统、双工作台、物镜系统、对准系统、曝光系统、浸没系统、光栅系统等,其中光源、晶圆曝光台、物镜和对准系统的技术门槛最为显著。从产业链构成看,上游主要包括配套材料及设备(光罩、光源、光刻胶、光刻气体等)和光刻机组件(物镜、测量台与曝光台等);中游为光刻机整机制造(接近式、投影式、浸没式、EUV等);下游为芯片制造、芯片封装、功率器件制造、LED/MEMS制造等应用领域。国信证券指出,光刻机企业普遍具备高外采率、与供应商共同研发的特点,供应商往往需要深度参与光刻机的技术迭代过程。
核心零部件价值量分布:光学系统30%+光源+双工件台
光刻机零部件的价值量分布高度集中。国信证券研报指出,光刻机本体由光源系统、曝光系统和工作台系统三大核心系统组成。光源系统负责稳定产生特定波长的光线——UV采用高压汞灯、DUV采用准分子激光器(ArF/KrF)、EUV采用CO2激光激发锡等离子体产生13.5nm极紫外光。全球仅美国Cymer(已被ASML收购)和日本Gigaphoton具备DUV准分子激光器量产能力,EUV光源仅Cymer具备产业化能力。曝光系统主要包括照明系统和投影物镜系统——照明系统负责光束扩束、光瞳整形、光场匀化、中继成像;投影物镜系统负责光线聚焦和图像缩小。光学系统约占整体光刻机成本的30%,其中投影物镜是价值量最高的单一子系统(高端光刻机镜头价值量接近0.6亿美元)。工作台系统(双工件台)由ASML率先应用并注册大量专利,Nikon近年也推出了Tandem Stage工件台。国信证券分析认为,这三大系统的研发制造难度大、供应商高度集中,且多数核心供应商位于欧美日发达国家,是中国企业进入光刻机供应链的主要壁垒所在。
国产零部件突破:茂莱光学、炬光科技、赛微电子进入供应链
国信证券研报梳理了已进入光刻机供应链或具备配套能力的国内零部件企业。茂莱光学(688502.SH)是全球少数具备曝光物镜系统光学器件加工技术能力的公司,核心技术产品已成功应用于365nm i-line光刻机曝光物镜中,半导体领域客户包括上海微电子、Camtek等。炬光科技(688167.SH)在激光光学元器件领域技术优势明显,已自主研发形成光场匀化技术(光刻机用),为半导体光刻应用领域提供光刻机曝光系统中的核心激光光学元器件光场匀化器,产品应用于国内主要光刻机研发项目和样机中,并供应给ASML核心供应商(世界顶级光学企业),最终应用于全球高端光刻机生产商的核心设备。赛微电子(300456.SZ)是全球领先的MEMS芯片代工龙头,自2006年起与全球光刻机巨头建立合作、2010年产品导入量产,成为该公司高端光刻机微镜的主要供应商,签订了从6英寸转移到8英寸的技术开发订单。赛微电子的案例证明国内企业完全有能力进入全球顶尖光刻机供应链。
国产零部件替代空间与挑战
国信证券研报指出,光刻机零部件国产替代既面临广阔空间也面临严峻挑战。从替代空间看,国内在准分子激光器(科益虹源)、光学器件(茂莱光学、福晶科技)、双工件台(华卓精科)、MEMS微镜(赛微电子)、光场匀化器(炬光科技)等领域已实现部分突破,但距离全面国产化仍有较大差距。从挑战看,光刻机零部件供应商通常需要与整机厂深度绑定、联合研发(如ASML与Zeiss的独家合作关系),认证周期长、进入门槛高;同时光刻机对零部件的精度、可靠性、寿命要求达到工业极限(如EUV反射镜面形精度PV小于0.12nm、表面粗糙度小于30pm),国内企业在超精密加工、特殊材料、高端镀膜等环节仍需持续积累。在美日荷对华出口管制背景下,部分高端零部件进口受阻可能倒逼国内供应链加速成长,但光刻机零部件的全面国产化仍是一个长期过程。
光刻机核心零部件价值分布与国产化进展
| 核心子系统 | 成本占比 | 全球主要供应商 | 国内进展 | 国产化程度 |
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| 光学系统(物镜+照明) | 约30% | Zeiss(德国) | 国望光学/茂莱光学 | 低(i-line已突破,28nm在研) |
| 光源系统(DUV) | 约15% | Cymer/ASML、Gigaphoton(日本) | 科益虹源(193nm已出货) | 较低 |
| 光源系统(EUV) | 约20% | Cymer/ASML、TRUMPF(德国) | 无产业化能力 | 极低 |
| 双工件台 | 约10% | ASML(荷兰)、Nikon(日本) | 华卓精科(DWS已出货) | 低 |
| 光场匀化器 | — | ASML核心供应商 | 炬光科技(已供货) | 中 |
| MEMS微镜 | — | — | 赛微电子(光刻机巨头供应商) | 中 |
投资策略:聚焦已进入供应链的零部件企业
国信证券建议在光刻机零部件领域重点关注已进入光刻机供应链或具备明确配套能力的企业。赛微电子(300456.SZ)是全球光刻机巨头微镜核心供应商,合作历史超15年,是最直接受益于全球光刻机市场增长的中国零部件企业。炬光科技(688167.SH)光场匀化器供应全球顶级光学企业(ASML核心供应商),产品应用于全球高端光刻机生产商核心设备,2024年拟收购SMO拓展微透镜阵列业务。茂莱光学(688502.SH)精密光学器件已应用于国产i-line光刻机曝光物镜,半导体领域收入占比48.60%。福晶科技(002222.SZ)至翔光子超精密光学业务快速放量,有望切入光刻机光学供应链。国信证券认为,光刻机零部件国产替代是确定性较强的长期趋势,进入全球光刻机供应链的企业拥有业绩确定性,服务于国产光刻机整机的企业则拥有更大的弹性空间。