报告行业投资评级 - 看好丨维持 [11] 报告的核心观点 - 通过对光刻机关键技术、关键工艺环节的分析以及对光刻机行业格局的复盘，我国光刻机产业或可充分发挥后发优势，集中力量攻克核心环节，最终实现国产自主之路 [4] 根据相关目录分别进行总结 灿若星河，光刻机加冕半导体皇冠 - 光刻是晶圆制造中最重要的技术之一，核心设备光刻机直接决定晶圆制造产线的技术水平，也是晶圆制造工艺中价值量和技术壁垒最高的设备之一 [22] - 光刻技术的核心是使用光刻机将芯片的设计图案转移至硅片，加工步骤分为曝光、显影和清洗三个阶段 [24] - 分辨率是光刻系统能够实现的最小精度，也是光刻曝光系统最重要的技术指标之一，为提高分辨率，工程中常用的方式包括增大投影光刻物镜的数值孔径、采用更短的工作波长、减小光刻工艺因子等 [28][32] - 光刻机的关键尺寸（分辨率）与集成电路的核心物理参数存在对应关系，ASML 将光刻工艺的关键尺寸（分辨率）定义为半周期间距 [34][35] - 影响光刻机加工的集成电路关键尺寸的因素有光源波长λ、数值孔径 NA 以及工艺因子 k1，减小特征尺寸提高精度的主要方式为光源波长的缩短，当波长缩短到当时科技的极限时，主要的攻克方向逐渐变为增大 NA 以及缩小 k1，直到更短波长的光源被发现并大规模应用 [39] - 光源波长的发展历程经历汞灯、准分子激光器、EUV 光源三个阶段，减小光刻机所用光源波长是优化分辨率最直接有效的方式 [43] - 当光源演进触及技术瓶颈时，增大数值孔径成为减小光刻机分辨率另一有效的方式，数值孔径的计算公式为 NA=nsinθ，增大 NA 的方式包含增大透镜工作介质的折射率或增大透镜的收光能力 [51] - 工艺因子 k1 包含因素多样，RET 技术可增大 k1，增强分辨率，主要方法包括邻近效应修正、离轴照明、使用具有相移的掩模版、添加亚分辨率的辅助图形等 [74] 百川归海，光刻机零件聚焦三大核心 - 光刻机内部最核心的环节主要在于光源系统、光学系统、工件台系统，除以上三大核心环节，光刻机内部还包括晶圆传输系统、减震系统、外部的操纵台，并且光刻机的曝光还需要在特制的洁净室 [77] - 光源系统为光刻过程提供能量，是光刻机最关键的环节，由早期的高压汞灯，发展至准分子激光器系统，再到现在的 EUV 光源，光源系统的升级极大缩小了波长，是提高光刻机分辨率最重要的方式 [82] - 光源系统具备极高壁垒，全球供应商寥寥可数，目前全球仅 ASML 的子公司 Cymer 和日本的 Gigaphoton 可供应 EUV 光源，我国科益虹源紧随其后成为目前全球第三家 DUV 光源供应商 [83] - 光学系统不仅是光的传播路径，同时可以缩小像差，增大收光角，进而提高分辨率，对于 DUV 光刻机需要采用 29 片透镜，而 EUV 光刻机则需要蔡司定制的平整度小于 0.05nm 的反射镜 [88][89] - 工件台系统主要功能是负责控制硅片步进运动，同时重点要兼顾掩模版、晶圆和双工件台的实时对准，ASML 提出的双工件台系统极大提升光刻的精度与效率，目前除 ASML 外，我国华卓精科打破技术壁垒，最先进的水平可实现支持浸润式光刻机 ArFi 的双工件台 [91] 筚路蓝缕，复盘光刻机龙头波澜历程 - 光刻机发展历史大致可分为三个主要阶段，各大龙头相互替代关键因素在于技术迭代升级，根据光刻机产业重心来看，经历了美国—日本—荷兰（ASML）的迁移过程 [94] - 凭借极高的技术壁垒，全球光刻机市场“一超双强”格局基本稳定，从销售台数看，21 世纪后光刻机市场基本由三巨头 ASML，佳能以及尼康垄断，CR3 接近 100%，其中 ASML 市占率近 60%独占鳌头，从产品布局看，ASML 在先进制程优势显著，尼康占据 ArFi 光刻机剩下的不到 10%份额，而佳能光刻机主要覆盖 i 线以及 KrF 等相对低端制程 [97] - 1960~1980 年，美国作为半导体技术的发源地，在早期近乎垄断了半导体制造业，其中具备代表性的龙头为 GCA 以及 Perkin Elmer，美国光刻机行业的先发优势受到严重冲击 [94][110] - 1980~2000 年，受益于 PC 崛起带动的存储需求爆发以及政府的大力扶持，日本半导体产业迅速崛起，尼康与佳能两大光刻机巨头实现对美国的反超，日本光刻机的崛起见证了举国体制下后发优势的充分发挥，或可成为我国良好的借鉴 [94][111][130] - 2000 至今，在光源波长达到 193nm 后，尼康选择攻克下一代 157nm 但遇到较大阻力，而 ASML 联合台积电转向浸润式光刻机，实现等效的 134nm 波长，而后续 ASML 在 EUV 光刻机的垄断正式奠定全球光刻机龙头地位 [94] 风起青萍，国产光刻路虽远行则将至 - 我国光刻机产业起步并不晚，但早期缺乏产业链的全面布局以及自主化的决心，发展历程缓慢，90 年代光刻机发展趋于停滞，没能延续起步阶段积累的优势 [145] - 自主化战略确立，政策扶持下国内光刻机行业扬帆再起，近年来在政府扶持和统一规划明确分工的前提下，后发优势凸显 [146] - 上海微电子是“02”专项光刻机项目承担主体，其封装光刻机在全球市场占有 40%以上的份额，国内市场占有率超 90%，在 IC 前道制造领域，公司 SSX600 系列步进扫描投影光刻机可满足 IC 前道制造 90nm、110nm、280nm 关键层和非关键层的光刻工艺需求 [150] - 国内多家公司在光刻机光学、整机、功能件等领域取得进展，可应用于光刻机等设备 [151]

核心观点 - 光刻机国产化迫在眉睫，建议关注茂莱光学、福光股份、汇成真空、英诺激光、苏大维格、芯碁微装、中旗新材等产业链投资机会 [3] 市场走势 - 2025年7月15日，上证指数收盘3519.65，涨0.27%；深证成指收盘10684.52，跌0.11%；沪深300收盘4017.67，涨0.07%；中小板指收盘6633.74，跌0.07%；创业板指收盘2197.07，跌0.45%；科创50收盘992.39，跌0.21% [2] 投资要点 光刻机地位与原理 - 光刻是半导体芯片生产流程中最复杂、最关键的工艺步骤，耗时 长、成本高，光刻机是光刻工艺的核心设备 [3] - 光刻原理是将高能雷射光穿过光罩，使光罩上的电路图形透过聚光镜，将影像缩小到十六分之一后成像在预涂光阻层的晶圆上 [3] 提升光刻机分辨率路径 - 更短波长光源推动光刻机分辨率不断提升，使用 i-line 光源的 ASML 光刻机最高分辨率可达 220nm，Kr - F 和 Ar - F 将分辨率进一步提升至 110nm 和 65nm，EUV 光刻分辨率达到了 8nm [3] - 增大数值孔径可以提升分辨率，浸没式系统突破了 DUV 光刻机 0.93 的数值孔径，将 DUV 分辨率提升到 38nm 以下 [3] 全球市场情况 - 2024 全球光刻机市场规模约为 315 亿美元，光刻机占半导体设备比例约 24%上下 [3] - 出货角度，光刻机销量仍以中低端产品为主，KrF、i - Line 占比分别为 37.9%和 33.6%；其次分别为 ArFi、ArFdry、EUV，占比分别为 15.4%、5.8%及 7.3% [3] - 2022 年，ASML、Canon、Nikon 在光刻机市场份额分别为 82.1%、10.2%和 7.7% [3] 国产化需求 - 2026 年底，大陆 12 英寸晶圆厂的总月产能有望从 2023 年的 217 万片增长到超过 414 万片，人工智能发展大幅提升国内先进制程产能需求 [3] - 芯片生产产线建设中，光刻机购置成本最高，达到设备总投资的 21% - 23%，国内晶圆厂建设潮和 AI 快速发展带动国产光刻机需求持续攀升 [3] - 美国持续加大对华半导体设备出口管制下，国产光刻机产业有望加速崛起 [3] 光刻机整机构成 - 光刻机整机主要由照明光学模组、投影物镜模组、晶圆模组构成 [3] - 照明光学模组分为光源和照明模组 [3] - 投影物镜模组包含多种反射镜和透镜，主要功能是把掩模版上的电路图案缩小到 1/16 之后，聚焦成像到预涂光阻层的晶圆上 [3] - 晶圆模组分为晶圆传送模组和晶圆平台模组，分别负责晶圆传送和承载晶圆及精准定位晶圆来曝光 [3]

光刻机技术发展 - 芯上微装前道500nm-i线光刻机已发货至头部fab厂进行量产验证，供应链i线物镜系统配套价值量从300万提升至500-600万 [1] - 上海微电子SSA600/20系列是国内最先进且唯一可量产的前道光刻机，分辨率达90nm，主要用于成熟制程 [3] - SMEE正在攻关28nm沉浸式(ArF液浸)光刻机，研发已进入后期阶段，核心子系统取得突破，目标2024-2025年完成首台交付 [4] - 国内XX装备集团聚焦365nm i-line光刻机(分辨率约0.35μm)，用于功率半导体等特殊工艺，同时推进KrF光刻机(248nm)研发，目标突破55nm节点 [6] 光刻机市场格局 - 2024年全球光刻机市场规模预计约315亿美元，占半导体设备24% [14] - 光刻机销量以中低端产品为主，KrF、i-Line占比分别为37.9%和33.6%，ArFi、ArFdry、EUV占比分别为15.4%、5.8%及7.3% [14] - 2022年ASML、Canon、Nikon市场份额分别为82.1%、10.2%和7.7%，ASML在高端光刻机领域处于绝对垄断地位 [45] 国产光刻机进展 - 2026年底大陆12英寸晶圆厂总月产能有望从2023年217万片增长到414万片 [15] - 光刻机占晶圆产线设备投资21%-23%，一条300mm月产1万片晶圆产线需要8台光刻机 [59] - 美国持续加大对华半导体设备出口管制，包括限制ASML向中芯国际出口EUV和DUV光刻机 [65] - 2024年ASML对中国大陆销售收入达90亿欧元，占其收入比重41% [67] 光刻机技术原理 - 光刻是芯片制造最复杂、最关键的工艺步骤，耗时占生产环节一半，成本占芯片制造成本30%以上 [10] - 分辨率提升路径包括更短波长和增大数值孔径，i-line光源分辨率220nm，Kr-F(248nm)110nm，Ar-F(193nm)65nm，EUV达8nm [11] - 浸没式系统突破DUV光刻机0.93数值孔径极限，将DUV分辨率提升到38nm以下 [12] - 光刻机整机由照明光学模组、投影物镜模组和晶圆模组构成，投影物镜高度超1米，直径大于40厘米，镜片数量超15片 [16][82] 重点公司动态 - 茂莱光学2024年半导体领域收入占比达46.3%，光刻机曝光物镜超精密光学元件加工技术已产业化 [98] - 福光股份布局光刻机超精密光学业务，推进红外、非球面等超精密光学加工技术突破 [106] - 英诺激光立项"高功率薄片超快激光器关键技术与产业化"项目，推进大能量、高重频超快激光技术 [113] - 中旗新材控制权变更，星空科技成为控股股东，其实际控制人贺荣明为上海微电子创始人 [126][131]

报告行业投资评级 - 电子行业投资评级为领先大市 - A（维持）[1] 报告的核心观点 - 光刻是芯片制造关键工艺，光刻机是核心设备，全球市场规模超 300 亿美金且 ASML 一家独大 [3][4] - 国内晶圆制造产业扩张与 AI 发展使光刻机需求攀升，美国出口管制下国产化迫在眉睫 [5][42] - 光刻机由照明、投影物镜、晶圆模组构成 [5] - 建议关注茂莱光学、福光股份等国产光刻机产业链受益标的 [5] 根据相关目录分别进行总结 光刻机：工业皇冠上的明珠 - 光刻是芯片制造最复杂关键步骤，原理是将光罩电路图形成像在晶圆上，可细分涂胶、曝光、显影 [13] - 光刻技术分掩膜光刻和直写光刻，前者用于芯片生产，后者用于制造掩膜版，投影式光刻渐替代接触/接近式 [15][19] - 提升光刻机分辨率路径为更短波长和增大数值孔径，更短波长光源推动分辨率提升，浸没式系统突破数值孔径极限 [4][22] - 2024 全球光刻机市场规模约 315 亿美元，出货以中低端为主，市场呈寡头垄断，ASML 一家独大且靠技术创新领先 [33][38] 美对华加大半导体技术封锁，光刻机自主可控迫在眉睫 - 国内晶圆制造产业加速扩张，预计 2026 年底 12 英寸晶圆厂总月产能超 414 万片，AI 发展提升先进制程产能需求，带动光刻机需求攀升 [42][47] - 美国持续加大对华半导体设备出口管制，我国光刻机依赖进口面临“卡脖子”困境，国产化迫在眉睫 [56][57] 光刻机主要由照明光学模组、投影物镜模组、晶圆平台模组构成 - 照明光学模组分光源和照明模组，DUV 光刻机光源主要用准分子激光器，照明模组为投影物镜成像提供特定照明光场 [62][66] - 投影物镜模组功能是将掩模版图样传递到晶圆上，可划分为光学、机械和控制三个分系统 [72] - 晶圆模组分传送和平台模组，运动速度和定位精度影响光刻机效率和精度，晶圆平台由多部分组成 [77] 投资建议与重点公司介绍 - 建议关注国产光刻机产业链，受益标的有茂莱光学、福光股份等 [83] - 茂莱光学是精密光学综合解决方案提供商，国产替代推动半导体业务加速成长 [84][85] - 福光股份是光学系统解决方案提供商，布局光刻机超精密光学业务 [87][89] - 汇成真空是真空镀膜设备提供商，产品应用多领域 [91] - 英诺激光是激光器生产商，积极布局光刻机光源相关激光技术 [96][97] - 苏大维格是微纳结构产品制造和技术服务商，建立微纳光学研发与生产基础技术平台 [101] - 芯碁微装是直写光刻设备供应商，产品功能涵盖多领域光刻环节 [105] - 中旗新材控制权拟变更，星空科技成控股股东，其是半导体设备厂商，产品适用于多领域曝光 [108][113]