光刻机国产替代加速!半导体核心赛道,产业链龙头梳理

2023-11-15 11:19:31 字數 2876 閱讀 3112

在近日的进博会上,荷兰光刻机巨头asml再次强调了中国在全球化半导体行业中的重要角色,并指出中国是其关键市场之一。asml承诺,在遵守出口管制条例和相关法律法规的前提下,他们将继续为全球客户,包括中国客户,提供优质的服务与支持。

据asml的数据报告显示,自2023年以来,光刻机的销售额与销售量呈现出稳步增长的态势。2023年全球光刻机销量已达到510台,预计2023年这一数据将攀升至564台。#光刻机#

semi**的数据显示,光刻机在半导体设备市场中占比高达23%,总体市场规模达到了232.3亿美元。

其中,全球光刻机行业的三大领军企业asml、canon和nikon的市场份额分别为%和8%。

从高端机型euv、arfi、arf的出货量来看,asml依然保持其领先地位,出货量占比分别为%和87%。

2023年中国大陆光刻机进口额约为40亿美元,主要从日本和荷兰进口。

在当前出口管制的背景下,光刻机的**存在断供的风险,这使得自主可控的需求变得更为迫切,国产替代进程势必加速!

光刻机是芯片生产的核心装备,其工作原理基于光复印工艺,通过**系统将掩模上的大规模集成电路器件的结构图形以投影方式绘制在涂有光刻胶的硅片上。

为了补偿光学误差,物镜被引入,最终通过光的照射将电路图映射到晶圆上。

作为前道工艺的七大设备之首,光刻机的技术要求极为严格,涵盖了精密光学、精密运动控制以及高精度环境控制等多项先进技术。

其复杂性体现在其构造上,光刻机由照明光学、投影光学、光罩传输、光罩平台、晶圆传送、晶圆平台及光源七大模组组成。

在核心技术方面,主要的难点集中在光源、物镜等光学系统,以及高精度工作台等核心零部件上。

光源系统作为光刻设备的核心,是决定光波长并影响光刻分辨率的首要环节。

简单来说,光源的波长越短,晶体管的线宽就越小,芯片的性能也就越强。

目前,极紫外光源(euv)主要通过二氧化碳激光器产生的光源照射在锡等靶材上,激发出13.5nm的光子,用作光刻机的光源。

照明光学和投影系统被誉为光刻机的“心脏”,其中最重要的零部件是物镜。

投影物镜用于投射光刻图案,但由于单片投影物镜存在像差、色差等问题,在实际应用中需要通过组合投影物镜来纠正这些成像问题。

对于光源和投影系统的精准控制和优化是提升光刻机性能和芯片质量的关键。

光刻机简易工作原理图:

资料**:公开资料高精度工作台的技术挑战主要在于其高精度对准控制。

超高精度工作台不仅要负责对焦、调平调焦、步进等。

基础功能,还要在高速、高加速度的工作状态下确保纳米级,甚至亚纳米级的对准精度。

为了实现这一精度,常采用的技术手段包括激光干涉和光栅定位等。

这些技术都为确保光刻机的高精度、高效率工作提供了重要支撑。

光刻机技术的演变正在从uv向euv进发,并朝着high-na euv的方向发展。

euv光刻技术,全称为紫外光刻(extreme ultr**iolet lithography),目前在半导体制造业中是最尖端的光刻技术之一,它能够应对10nm以下的先进制程。

在光源方面,euv采用了波长为13.5nm的极紫外光。这种光是通过锗(ge)和锡(sn)混合的等离子体产生的光源,能够放出高能量的光子来进行**。

在制程技术上,low-naeuv光刻机可以应对3nm-7nm的制程节点。

这里的euv指的是极紫外光,其波长与之前的光源相比明显减短,从而显著提高了光刻机的分辨率。

high-naeuv光刻机则瞄准了3nm以下的制程节点。

high-na代表的是高数值孔径,具体来说,数值孔径将从0.33提升至0.55。

作为下一代光刻机的核心技术,high-na将在现有的euv基础之上进一步强化分辨率和成像能力,为更为先进的制程生产铺平道路。

在实际应用中,euv光刻机主要被用于制造10纳米及以下的高端芯片,它被看作是半导体制造业未来的关键发展方向。

众多顶尖的芯片制造厂商,如intel、三星、台积电、美光以及sk海力士等,都已广泛采纳并应用了euv光刻技术。

euv光刻机构造复杂,制造难度极大:

资料**:asml国内光刻机产业链相关公司主要聚焦光学、工作台、浸液系统和相关零部件,自主可控需求赋能长期成长。

目前,国内多家公司已在光刻机国产化方面取得突破。

在国内光刻机项目群中,整机项目由上海微电子承接,各关键系统项目最早由中科院微电子研究所、长春光机所、上海光机所等研究院所承接,并联合清华大学、哈工大、华科、北理工等高校进行攻关。

光刻机产业部分厂商梳理:

资料**:天风**、行行查产业链上下游环节参与厂商众多,部分代表厂商包括福晶科技、科益虹源(光源系统)奥普光电、国望光学(物镜系统)、启尔机电(浸没式系统)、华卓精科(双工作台)、清溢光电、菲利华(光罩)、芯源微(涂胶显影设备)、茂莱光学、福光股份、美埃科技、波长光电、炬光科技、腾景科技、苏大维格、蓝英装备、赛微电子、容大感光、飞凯材料等。

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