在全球半导体产业格局中,光刻机堪称皇冠上的明珠,其制造技术复杂程度极高,是决定芯片制程工艺水平的关键设备。华为作为全球领先的通信技术企业,在芯片领域有着深厚的布局与宏大的抱负。然而,美国的技术封锁使华为在高端芯片获取上面临困境,进而促使华为深度涉足光刻机相关领域,期望突破 “卡脖子” 难题。
早在 2016 年,华为便展现出前瞻性,申请了 “一种光刻设备和光刻系统” 的专利项目,未雨绸缪地开启了在光刻机产业的研发征程。2021 年,华为旗下的哈勃投资公司入股北京科益虹源光电技术公司,该公司作为国内第一、全球第三的 193nm ArF 准分子激光器企业,其核心业务正是光刻机三大核心技术之一的光源系统。这一投资举动,彰显了华为对光刻机产业链上游核心技术的战略布局与投入决心。近期,国家知识产权局公布的华为 “反射镜、光刻装置及其控制方法”(CN115343915A)专利,更是直接与 EUV(极紫外)光刻机相关,再次引发外界对华为自研光刻机的高度关注与期待。
光源作为光刻机的 “心脏”,其波长直接决定光刻精度。从早期汞灯,到准分子激光,再到当下最先进的极紫外光(EUV),光源技术的每一次革新,都推动着芯片制程工艺的巨大跨越。华为入股的科益虹源,在 193nm ArF 准分子激光器领域成果斐然,2018 年自主设计开发的国内首台高能准分子激光器出货,打破国外长期垄断,为国产光刻机光源供应提供了关键支撑 。在国际上,美国 Cymer(已被 ASML 收购)和日本 Gigaphoton 在准分子激光光源制造方面占据主导地位,而 EUV 光源则被 ASML 联合多家巨头牢牢把控 。
光刻物镜是实现光源精准成像于晶圆表面的核心光学组件,其性能要求近乎苛刻。随着芯片制程不断缩小,对光刻物镜的成像质量、尺寸精度等指标提出了更高挑战。目前,全球仅有德国蔡司、日本佳能和尼康等少数企业具备生产超精密光刻物镜的能力 。国内的茂莱光学在该领域取得一定突破,其 duv 光学透镜已实现向上海微电子供货,为国产光刻机光学系统国产化进程贡献力量 。
双工作台系统由测量台与曝光台构成,通过并行操作大幅提升光刻机产能。华卓精科在国产光刻机双工件台领域实现关键突破,打破 ASML 的技术垄断,为国内光刻机整机性能提升奠定基础 。
光刻机还包含众多精密组件,如光束矫正器、能量控制器、遮光器等,以及掩膜版、光刻胶等重要材料。掩膜版作为图形转移的母版,对光刻精度影响重大,国内的路维光电、清溢光电等企业在半导体掩膜版制造方面取得进展,分别实现不同制程节点产品的量产或技术储备 。光刻胶则是对光敏感的混合液体,决定光刻图形的质量,南大光电、容大感光等国内企业在不同类型光刻胶研发上持续发力 。
全球光刻机整机制造市场呈现高度集中态势,ASML 凭借在 EUV 光刻机领域的独家优势,稳坐行业头把交椅,占据高端市场主导地位。Nikon 和 Canon 在中低端光刻机市场也有一定份额 。国内以上海微电子为代表,在 LED 系列光刻机和先进封装光刻机领域全球市占率领先,其自主研发的 SSA600/20 光刻机采用深紫外光源(DUV),光刻精度达 90nm,正全力推进 28nm 浸没式光刻机的研发工作 。
光刻机下游应用主要集中于芯片制造,涵盖逻辑芯片、存储芯片、传感器芯片等各类芯片生产。此外,在半导体封装、微机电系统(MEMS)制造、平板显示、印刷电路板等领域也广泛应用 。随着 5G、人工智能、物联网等新兴技术蓬勃发展,对芯片的需求呈爆发式增长,进一步拉动光刻机市场需求。
通过子公司上海张江浩成创业投资有限公司持有上海微电子 10.779% 的股权 。上海微电子作为国产光刻机龙头,承担着推动国内高端光刻机研发与产业化的重任,张江高科有望受益于上海微电子的发展以及国产光刻机技术突破带来的产业红利 。
华为旗下哈勃投资入股,持有其 4.76% 股权,成为第七大股东 。科益虹源专注于光刻机光源系统研发生产,是国内该领域领军企业,华为的投资助力其在技术研发、产能扩充等方面进一步发展,有望加快国产光刻机光源技术迭代 。
作为国内光学领域企业,其 duv 光学透镜已向上海微电子供货,产品应用于光刻机照明系统和投影物镜等关键环节 。随着国产光刻机研发推进,对高质量光学组件需求增长,茂莱光学有望凭借技术优势扩大市场份额 。
向上海微电子提供光刻机用的定位光栅产品 。在国产光刻机产业链中,苏大维格凭借定位光栅产品参与其中,有望受益于国产光刻机产业规模扩大 。
已进入上海微电子、华卓精科等客户供应体系,为上海微电子提供半导体激光退火系统及核心元器件 。随着国产光刻机制造进程加速,炬光科技在相关设备及元器件供应方面的业务有望迎来增长 。
大股东长春光机所承担 EUV 光刻机研发任务,已取得包括核心光源系统在内的多项突破 。奥普光电作为长春光机所旗下上市公司,有望在技术协同、产业转化等方面受益于长春光机所在光刻机研发上的进展 。
公司生产的 KBBF 晶体是光刻机重要上游原材料,且实控人为中科院 。在国产光刻机产业链中,福晶科技凭借原材料供应优势,有望在国产替代进程中获得发展机遇 。
控股子公司 UCMAG 为荷兰光刻机制造商 ASML 提供精密清洗解决方案,同时在国内也与相关企业有业务合作 。在光刻机制造对精密清洗需求增长的背景下,蓝英装备有望拓展业务,分享行业发展红利 。
已进入全球光刻机龙头 ASML 供应链体系,同时切入上海微电子等国产半导体设备厂 。随着国产光刻机产业发展以及国际合作推进,富创精密在半导体设备零部件供应领域的业务有望进一步增长 。
为实现更小芯片制程,光刻机技术持续创新。一方面,不断探索更短波长光源,如研发新一代 EUV 光源甚至更先进技术;另一方面,通过提升数值孔径、优化光刻工艺因子等手段提高分辨率 。多重曝光、计算光刻、浸没式光刻等先进光刻技术也在不断发展完善,以挖掘现有光刻机工艺潜力 。
全球光刻机市场规模庞大且持续扩张,据 Gartner 预测,2022 年全球半导体光刻设备市场规模约 231 亿美元 。ASML 凭借技术垄断优势在高端市场独占鳌头,EUV 光刻机售价高昂且供不应求 。国内市场对光刻机需求旺盛,但国产化率较低。不过,随着国内企业在技术研发上持续投入,国产光刻机产业链逐步完善,市场份额有望逐步提升 。
光刻机涉及多学科顶尖技术,研发难度超乎想象。国内在高端光刻机核心技术,如 EUV 光源、高精度光学镜头、先进双工作台系统等方面,与国际先进水平差距显著 。
美国等国家对中国半导体产业实施严厉技术封锁与出口管制,荷兰政府政策调整也限制高端光刻机及相关技术、零部件对华出口 。这给国内企业获取先进技术与设备带来极大阻碍,严重制约国产光刻机产业发展 。
光刻机产业链极为复杂,涉及上千家供应商,需高度协同合作 。国内产业链各环节发展不均衡,部分关键零部件和材料依赖进口,产业链协同能力亟待加强,以实现从材料、零部件到整机的自主可控生产 。
从长期看,随着华为等企业对光刻机产业的持续投入以及国内政策大力扶持,国产光刻机产业链有望逐步完善,实现技术突破与进口替代 。投资者可长期关注具有核心技术优势、深度参与国产光刻机产业链的企业,如张江高科、茂莱光学、科益虹源等,通过长期持有分享产业发展红利 。
短期内,关注行业政策动态、企业研发进展等因素对股价的影响 。当企业有重大技术突破、签订重要合作协议或行业政策出现重大利好时,相关概念股可能迎来短期投资机会 。例如,若上海微电子在 28nm 光刻机研发上取得实质性进展,其相关供应商股价可能受到积极影响 。但短期投资需密切关注市场波动,设置合理止损止盈位 。
光刻机技术研发不确定性大,国内企业在关键技术攻关中可能面临研发失败、进度滞后等风险 。若无法按计划突破技术瓶颈,将影响企业发展及投资回报 。
全球光刻机市场竞争激烈,国际巨头凭借技术和市场优势对国内企业形成巨大竞争压力 。国内企业在市场拓展、客户获取等方面面临挑战,可能导致市场份额难以提升,影响企业盈利 。
半导体产业受政策影响深远,国际政治形势变化可能导致相关政策调整 。若国内政策支持力度减弱或国际技术封锁进一步加剧,将对国产光刻机产业及相关企业发展造成不利影响 。
国内光刻机产业链部分环节薄弱,关键零部件和材料供应稳定性差 。一旦供应链出现问题,如供应中断、价格大幅波动等,将影响企业生产经营,进而影响投资收益 。