>> 长江证券-半导体与半导体生产设备行业半导体基石系列之四:工业明珠灿若星河,光刻机国产化行则将至-250726
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2025/7/26 |
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pdf 共33页 |
来源: |
长江证券 |
| 评级: |
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作者: |
杨洋,王泽罡 |
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灿若星河,光刻机加冕半导体皇冠 光刻即利用光刻胶的光敏性,将掩模版的图案通过光源照射转移至晶圆上。光刻是半导体制造工序中核心的一环,需要通过光刻机进行极为精密的控制。光刻机最核心的指标即为分辨率,根据瑞利公式,分辨率与光源波长λ、数值孔径NA以及工艺因子k1有关。光刻机数十年的迭代优化历程,也围绕以上三点因素展开: (1)光源波长λ:由汞灯光源的g线、i线发展为KrF、ArF,最终发展至目前的EUV光源; (2)数值孔径NA:分为增大收光角度和提高介质折射率两种方式。增大收光角度可以通过增大透镜尺寸来实现,而提高介质折射率可以在物镜与晶圆之间添加介质,例如浸润式光刻机; (3)工艺因子k1:利用RET技术对光源系统及掩模版进行适度修正。 百川归海,光刻机零件聚焦三大环节 ASML的光刻机由800余家供应商的数十万零部件构成,其中最为核心的包括以下三大环节: (1)光源系统:光刻机最为核心的环节,为曝光过程提供能量。目前最先进的光源通过CO2激光每秒轰击5万次锡靶液滴得到EUV激光。从DUV到EUV光源的研发门槛迅速提高,目前全球仅ASML的子公司Cymer和日本的Gigaphoton可供应EUV光源; (2)光学系统:对光路进行优化处理。作为光的传播路径,光学系统承担汇集光源、减小像差的功能,并对光源做扩束、转向、均匀等处理。对于EUV光学系统则更为特殊,由于EUV光穿透性极差,因而EUV光刻机的光学系统只能全部采用反射镜。 (3)工件台系统:控制晶圆及掩模版的运动,是最终曝光的区域。ASML 2001年推出的TWINSCAN双工件台系统大大提高晶圆制造效率,但对控制精度有极高要求。 筚路蓝缕,复盘光刻机龙头波澜历程 光刻机行业的龙头交替变迁,大致可分为三个时代:光刻机早期技术不成熟,作为半导体发源地的美国凭借先发优势,诞生GCA、Perkin Elmer等巨头,但销量较低;当技术初步定型后,凭借日本政府的大力扶持,日本充分发挥后发优势,尼康与佳能一跃超过美国光刻机厂商,长时间分列光刻机第一、二名;当新一轮技术攻关遇阻后,ASML先后通过双工件台、浸润式以及EUV光刻机,三大技术跨越领先全球,由此近乎垄断先进制程光刻机至今。回顾历史,光刻机龙头的崛起常伴随在技术迭代的关键节点实现突破,同时受益于政府牵头的产业链推动。 风起青萍,国产光刻路虽远行则将至 我国光刻机产业起步较早,但后续发展迟缓导致目前落后于国际先进水平。自2006年国家“02专项”实施以来,中国半导体设备行业取得了显著进展,国产光刻机产业链不断完善。国内光刻机厂商如上海微电子在中低端市场已取得一定进展,但在高端制程光刻机领域仍面临挑战;此外,国内部分企业在光刻机上游光学、机械等零部件/子系统方面取得进展。 风险提示 1、产品研发进展不及预期; 2、外部环境存在不确定性; 3、市场竞争加剧; 4、下游晶圆厂扩产不及预期。
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