
光刻機是光刻工藝的核心設備,也是所有半導體制造設備中技術含量最高的設備,包含上萬個零部件,集合了數學、光學、流體力學、高分子物理與化學、表面物理與化學、精密儀器、機械、自動化、軟件、圖像識別領域等多項頂尖技術。作為整個芯片工業制造中必不可少的精密設備——光刻機,其光刻的工藝水平直接決定芯片的制程和性能水平,因此光刻機更是被譽為半導體工業皇冠上的明珠。
一、光刻機行業概述
1、行業定義
光刻機又名掩膜對準曝光機、曝光系統、光刻系統等,是制造芯片的核心裝備。它采用類似照片沖印的技術,把掩膜版上的精細圖形通過光線的曝光印刷到硅片上。光刻機是半導體產業中最關鍵的設備,光刻工藝決定了半導體線路的線寬,同時也決定了芯片的性能和功耗。
2、產業鏈結構
光刻機的生產極為復雜,上游主要配套材料及設備,如光罩、光刻膠、光刻氣體、配套設備、涂膠設備、顯影設備,還包括激光器、能量控制器、光束矯正器等光刻機組件;中游為不同光刻機的生產;下游為應用領域,主要包括芯片制造、芯片對接、功率器件制造、LED、MEMS制造等。
3、分類
光刻機主要分為有掩膜光刻機和無掩膜光刻機。無掩膜光刻機又分為電子束/激光/離子束直寫光刻機,有掩膜光刻機分為接近/接觸/投影光刻機。
二、全球及中國光刻機行業發展現狀分析
1、市場銷量
受益于下游晶圓的巨大需求、服務器云計算和5G基礎建設的發展,帶動相關芯片的需求,光刻機銷售額與銷量穩步提升。根據北京研精畢智信息咨詢有限公司的數據顯示,2015-2020年,全球光刻機銷售量總體增長,2020年達413臺,同比增長16.7%。2021年全球光刻機銷量約450臺,預計在2023年全球光刻機銷售量有望突破500臺。
2、銷量結構
光刻機隨著光刻技術的更迭,從最初的g-line,i-line歷經KrF、ArF發展到了如今的EUV。目前全球光刻機銷量仍以中低端產品(KrF、i-Line)為主,合計達264臺,占比約65%;其次分別為ArF immersio、Arf dry、EUV,占比分別為19%、8%及8%。
3、營業收入
截止至2021年,全球TOP3企業阿斯麥、尼康、佳能的總營收達到1070億元左右,同比2020年增長9%左右,其中阿斯麥占比超過八成。主要增長動力來源于EUV出貨帶動,隨著下游集成電路需求持續復雜和精細,工藝制程愈加接近極限,高端光刻機需求將持續擴張,帶動整體光刻機營收上升。數據顯示,2021年阿斯麥營收來源中中國超百億元,與國內晶圓產能擴張符合。
4、競爭格局
從TOP3企業的競爭格局看,當前荷蘭ASML公司占比達62%,出貨量約260臺,遠高于尼康和佳能,尼康和佳能市場銷量占全球總銷售量的7%和30%。從銷售額看,ASML仍然占據市場龍頭地位,市場份額高達91%,佳能和尼康占比為6%和3%。
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