光刻机是半导体设备中最昂贵、最关键、国产化率最低的环节,全球光刻机市场被荷兰 ASML、日本佳能、尼康三大巨头垄断。光学系统是光刻机的核心,光刻机制程越小,对光学系统的精度要求越高,目前仅有少数公司(德国蔡司、日本佳能、尼康)具备光刻机超精密光学系统供应能力。
解读:伴随荷兰、日本、美国加大半导体设备出口限制,光刻机、光刻机光学零部件国产替代意义重大。尽管德国蔡司、日本佳能、尼康在光刻机超精密光学系统的收入规模、研发投入、技术水平遥遥领先,但是中国光刻设备崛起一定需要中国的“蔡司”。
光学系统为光刻机的核心
光学系统是光刻机的核心零部件。光刻机光学系统主要组成部分为光刻机的物镜系统,一般由15~20个直径为200~300mm的透镜组成,用以补偿光源通过掩模版照射到附有光刻胶的硅片表面时产生的光学误差,除此之外光学系统还包括反射镜、偏振器、滤光片、光阑等。光学系统是光刻机的核心,光刻机的最小工艺节点越小,对光学系统的精度要求越高,同时价格更加昂贵,推高了光刻机EUV的造价与售价。
光刻机市场ASML、佳能、尼康三分天下,国产光刻机任重道远。全球光刻机市场 ASML、佳能(Canon)、尼康(Nikon)三分天下,ASML 为绝对龙头。据芯思想Chipinsights数据,在2022出货的551台光刻机中,ASML累计出货345台,佳能176台,尼康30台。销售额方面,ASML为绝对龙头,占据82%的市场份额。
光刻机光学部件技术突破迫在眉睫。国产光刻机与 ASML、佳能、尼康相比仍有较大差距。国产光刻机的主要企业为上海微电子装备(集团)股份有限公司(简称 SMEE),是我国光刻机制造领头羊,但仅可批量生产90nm工艺的芯片。伴随荷兰、日本、美国加大半导体设备出口限制,光刻机国产化意义重大,光刻机光学部件技术突破迫在眉睫。
光刻机光学系统相关上市公司梳理
福晶科技:晶体龙头,曾为ASML的供应商。光刻机光学方面,公司前期曾通过欧洲代理向ASML供应少量光学元件,公司晶体核心产品LBO、BBO市占率达80%。
茂莱光学:工业精密光学龙头,为上海微批量供应光刻机透镜。光刻机光学领域,公司主要供应光刻机光学系统照明、曝光模块使用的透镜,主要客户为上海微电子。半导检测设备测光学领域,公司主要供应物镜、透镜,主要客户为康宁、Camtek、KLA等。
腾景科技:多波段合分束器已进入样品验证阶段。1)腾景科技主营产品为精密光学元组件、光纤器件。光学元组件产品主要包括平面光学元件、球面光学元件、模压玻璃非球面透镜、光学组件等;光纤器件产品主要包括镀膜光纤器件、准直器、声光器件等。2)光刻机光学领域,多波段合分束器已完成产品开发,成功进入半导体微电子设备厂供应链。
炬光科技:光场匀化器成功进入ASML供应链。公司多年来一直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,最终应用于全球高端光刻机生产商ASML的核心设备。
奥普光电:蔡司的间接供应商,主要供应K9光学玻璃、人造萤石(CaF2)等高端光学材料,系长春光机所控股公司。公司大股东为长春光机所(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所),持有42.4%股权,长春光机所于2002年研制国内第一套EUV光刻原理装置,2016年成功研制波像差优于0.75nm RMS的两镜EUV光刻物镜系统,2017年32nm线宽的13.5nmEUV 光刻曝光系统通过验收。
苏大维格:研发生产投影式光刻机用定位光栅部件,主要客户为上海微电子。
晶方科技:通过收购荷兰子公司打入ASML供应链,拥有混合镜头、晶圆级微型光学器件工艺技术设计、特性材料及量产能力,其产品可广泛应用于半导体精密设备、工业自动化、汽车、安防、3D 传感器等应用领域。
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