智芯研報 | 探究ASML未來市場需求能否繼續保持強勁？​

光刻是半導體晶片生產流程中最複雜、最關鍵的工藝步驟，耗時長、成本高；光刻機的技術水平決定了晶片的製程工藝，所以光刻機占據著極為重要地位。

全球光刻機設備市場占有率高度集中，據芯思想研究院的統計，僅阿斯麥（ASML）一家就占據了全球近七成的市場，ASML 的技術水平代表了世界頂尖的技術水平。

以阿斯麥（ASML）為例，智芯研報推出【光刻領域系列專題】，將對ASML進行深度解讀，探究ASML 如何在不具備先發優勢的情況下逐步占據市場統治地位，找尋國內光刻機領域產業的發展機會。

本文為本期專題的第三篇，也是最後一篇，從競爭格局，行業趨勢，探究ASML未來市場需求能否繼續保持強勁？

競爭格局：ASML 穩居光刻機市場第一，是超高端領域獨家壟斷者

目前全球光刻機領域，主要有 ASML、尼康、佳能這三個主要生產商， ASML 無論是產品、 技術，還是市場占有率都是穩居第一；而 ASML 並非一開始就是行業的領跑者，據東方財富的統計，1980 年代 ASML 市場份額不達 5%，尼康、GCA 各占 30%，到 1980 年代末期尼 康占據近 50%的市場份額；而此後，ASML 巧妙抓住了兩次行業上的光刻機瓶頸的機遇，完 成了對行業老大尼康公司的技術超車，攫取了全球近 70%的光刻機市場份額。

➤1980-1990 年代：尼康崛起稱王，占據近50%的市場份額

80 年代是尼康崛起和稱霸的年代，80年代初尼康發布首台商用的 Stepper NSR-1010G,並 在矽谷成立尼康精機，大舉進攻美國市場。

據東方財富的統計 1984 年，尼康與 GCV 各占據 了近 30%的市場，Ultratech 占10%的市場，其餘每家都不到 5%；接著80 年代末期 GCA 資金匱乏被收購，尼康占據了全球近 50%的市場，坐上第一的寶座，並在接下來的 10 年裡 一直保持領先地位。

➤2000 年代：ASML 躍居第一，占據 70%市場份額

1990 年代，乾式微影技術遇到了瓶頸：光刻光源無法從 193nm 波長縮短到 157nm。

此時， 擔任台積電研發副總經理的林本堅提出可以把透鏡和矽片之間的介質從空氣換成水，波長可縮短為 132nm，其他廠商基本都拒絕合作， ASML 決定和台積電合作研究「浸沒式」方解 決方案。

2003 年，ASML 和台積電共同研發成功全球第一台浸沒式微影機，一時成為市場上最為先進的產品，獲得英特爾、台積電量大客戶，市場份額快速提升；據芯思想研究院統計，到 2009 年 ASML 的市場份額已達 70%左右，躍居世界第一。

➤2010 年代：ASML 穩居第一，占據 EUV 領域100%的市場份額

2005 年前後，摩爾定律的延續再度陷入停滯，10 納米製程節點成為瓶頸，ASML 堅持大量 資金投入研發 EUV 光刻機，終於在 2010 年ASML 推出第一台 EUV 光刻機 NXE：3100， 2013 年收購美國準分子雷射源企業 Cymer，進一步打通了 EUV 光刻機的生產產業鏈，並於 同年推出第二款 EUV 光刻機 NXE：3300B；四年後，推出第三款 EUV 光刻機 NXE：3400B。

由此，ASML 成為全球唯一一家能夠設計和製造 EUV 光刻機設備的廠商，成為了超高端市場的獨家壟斷者，技術上極大領先於尼康、佳能。

目前從產品上看，ASML 的產品遍及低、中、高、超高端市場，產品種類豐富。

在超高端的 5 納米、7 納米領域，ASML 是全球唯一能夠生產的廠商，其 EUV 光刻機設備的市場占有率 達 100%。

尼康銷售的光刻機涉及低、中、高端市場，尼康的 NRS 系列與 ASML 的 ArF 浸入式光刻機參數指標大體相近，基本可以達到ASML高端產品的水準，但是在高端的5納米、 7 納米領域無力與之抗衡；而佳能只能生產低端的光刻機，製程節點只能達到 90 納米，與 ASML 技術水平差距較大。

從公司業務模式上看，ASML 專注於單一領域，尼康、佳能則同時涉足多領域多業務。

ASML 只專注於提供整體光刻解決方案，未涉及其他應用領域；尼康和佳能業務模式較為相似，都 以鏡頭、攝像機起家，並逐步擴大到多領域；尼康集團的業務涉及領域廣泛，有影像、精機、健康醫療、工業儀器等領域；佳能的業務則更加廣泛，涉及健康、地產、影像、物流等領域。

1. 市場規模：終端市場的增長驅動光刻設備市場的增長，未來市場規模可期

據 ASML 官網介紹，未來 10 年，在大數據、物聯網、自動駕駛、人工智慧、5G 等創新的驅 動下，晶片製造商的業績將加速增長，低、中、高、超高端光刻機市場規模有望持續增長。

ASML 預計 2020 年公司光刻機中端市場凈銷售收入將達 130 億歐元（約 144 億美元），2025年光刻機低端市場凈銷售收入將到達 150 億歐元（約 166 億美元），高端市場凈銷售收入有望達 240 億歐元（約 266 億美元）。

1.1. 內存和邏輯晶片需求預期增長，推動光刻機需求增長

ASML 的主要客戶群體是內存和邏輯晶片製造商。

內存晶片有兩大類：NAND 和 DRAM，被 用於越來越多的電子產品中，如智慧型手機、高性能計算、汽車或個人電腦以及其他通信設備。

邏輯晶片用於電子設備中信息處理，由兩組製造商生產，第一組設計和製造邏輯晶片，被稱 為集成設備製造商(IDM)，第二組由代工廠製造商組成，代工製造商不設計晶片，而是為其他公司生產晶片。

內存和邏輯晶片的需求增長驅動光刻機需求的增長。

ASML 預計未來晶片需求將持續增長，據公司官網介紹，在過去的 20 年裡，晶片市場以每年 5%的平均速度增長，但是隨著時間的推移，增長的驅動力已經發生了變化，未來十年將轉為大數據、物聯網等創新驅動。

對於內存製造商來說，在過去的兩年中，由於 DRAM 和 NAND 市場的短缺，內存製造商經歷了價格水平的上升，在過去的幾個月里，價格有所下降，儘管仍處於高利潤水平。

明年，節點遷 移和庫存削減可能足以滿足不斷增長的內存需求，因此預計 2019 年內存銷售將會下降，但 是內存晶片的潛在需求依然強勁，因此一旦內存價格恢復正常，內存製造商將開始大舉建廠。

對於邏輯製造商來說，2018 年利潤豐厚。

晶片在汽車和數據科學應用方面的高需求，使工廠利用率達到創紀錄的水平。

對於鑄造廠商來說，14 和 16nm 已被證明是一個強節點;此外， 越來越多的非晶圓廠晶片公司已經準備好設計 10nm和7nm，所以邏輯晶片需求有望增加。

1.2. 大數據、物聯網、自動駕駛、人工智慧等創新推動半導體終端市場健康增長

半導體終端市場包括手機電腦、雲計算的應用、新型互聯設備市場。

半導體終端市場的增長 預期，反映出個人電腦、筆記本電腦、智慧型手機和平板電腦伺服器的晶圓需求增長，越來越多的工廠容量和節點轉換將驅動對光刻系統的需求。

大數據、物聯網、自動駕駛、人工智慧、 5G 等主要創新驅動將推動半導體終端市場健康增長，並轉化為前沿節點的晶圓廠產能的增長，最終推動光刻機需求的增長。

沉浸式設備將是下一波計算浪潮，具體應用有：娛樂、遊戲、醫藥、可視化、新聞、教育， 技術趨勢在於提高解析度、幀頻、色彩精確度、對比與亮度。

個人電腦和智慧型手機數據處理的需求極大推動力晶片市場的增長。

個人電腦和智慧型手機的數 據通過廣泛使用 DRAM、NAND 和專用邏輯晶片進行路由、存儲和處理，這驅動了晶片的需求。

物聯網的普及也極大驅動了晶片市場的增長，包括設備,如攝像頭、家庭和工業設備，和 自主車輛成倍增加產生的數據傳輸、處理和存儲需求。

自動駕駛汽車也是晶片需求的一個巨大的市場，據公司官網介紹到 2025 年，自動駕駛和聯網汽車的銷量將以兩位數增長，達到 800 億美元。

人工智慧領域的發展也將推動晶片的需求，如智能助手、實時語言翻譯等數據 中心，據 ASML 年報披露，到 2022 年人工智慧將為半導體行業帶來 150 億美元的新收入機 會。

5G 連接速度和延遲的改善推動了應用程式的更大容量和實時使用，也需要更先進的晶片來儲存數據，據估計有 44 萬億字節，巨大的晶片需求勢必推動光刻機需求的穩健增長。

1.3. 行業趨勢：光刻機解析度不斷提升、波長不斷縮短、製程節點不斷提高

1965 年摩爾發現：晶片製造商可以在保持相同成本的情況下，每 2 年將典型微處理器的晶 體管數量增加一倍，並提高其性能，這一趨勢已經持續了 50 多年，被稱為摩爾定律。

摩爾定律代表了半導體產業近 50 年的發展趨勢，即半導體更小、更強大、更便宜、更節能。

在該原則的指導下，該行業已經經歷了一系列的技術轉型，晶片製作成本不斷下降，光刻機 的解析度不斷提高。

光刻機波長不斷縮短、製程節點不斷提高，波長從 436 nm (g-Line)縮短 到134 nm (ArF-i)，然後縮短到13.5 nm (EUV)；光刻系統滿足的技術節點從0.5μm到45 nm， 然後到現在的 5 nm，未來技術節點還將繼續提高到 3 nm、2 nm。

ASML 預計摩爾定律將延續到未來十年，未來技術節點將繼續提高至 3 納米、2 納米甚至更 高，並且成本降低需求將成為晶片製造的一大趨勢。

反觀國內現狀：在光刻機領域中國如何實現技術突圍？

光刻機研發的技術門檻和資金門檻非常高，所以光刻機領域集中度較高。

目前國內光刻機設備商較少，在前道光刻設備方面，上海微電子裝備股份有限公司（SMEE）代表了國內頂尖水平目前技術節點為 90 nm，在技術上與國外還存在較大差距。

在光刻工序塗膠顯影設備上，國內技術領先的是瀋陽芯源微電子設備股份有限公司（擬登陸 科創板） 。

主要從事光刻工序塗膠顯影設備和單片式濕法設備的研發和生產，具體產品有塗膠/顯影機、噴膠機、清洗機、去膠機、濕法刻蝕機等，可用於 6 英寸及以下及 8/12 英寸單 晶圓處理。

在 生產的塗膠顯影設備領域，其技術較為成熟，已打破國外壟斷局面，其中在 LED 晶片製造及集成電路製造後道先進封裝等環節，作為國內廠商主流機型已成功實現進口替代。

1. 上海微電子：與國際領先水平仍有差距，有望突破 90nm製程節點

上海微電子在光刻設備領域代表國內最先進的技術，是國內領先的半導體設備廠商，根據中 國半導體協會數據，上海微電子在半導體設備商中排名第五，國內光刻機設備商中排名第一。

該公司成立於 2002 年，主要從事半導體裝備、泛半導體裝備以及高端智能裝備的設計製造 銷售，其中光刻設備是公司的主營業務。

目前公司光刻機可以應用於集成電路產業鏈中晶圓製造、封裝測試，以及平板顯示、高亮度 LED 等領域。

➤前道光刻機：前道光刻機與國際先進水平差距較大

據公 SMEE 司官網介紹，SMEE 主要生產SSX600 和 SSX500 兩個系列的光刻機。

其中， SSX600 系列步進掃描投影光刻機採用四倍縮小倍率的投影物鏡、工藝自適應調焦調平技術， 以及高速高精的自減振六自由度工件台掩模台技術，可滿足 IC 前道製造 90nm、110nm、 280nm關鍵層和非關鍵層的光刻工藝需求，該設備可用於 8 寸線或 12 寸線的大規模工業生 產。

SSB500 系列步進投影光刻機不僅適用於晶圓級封裝的重新布線（RDL）以及 Flip Chip 工藝中常用的金凸塊、焊料凸塊、銅柱等先進封裝光刻工藝，還可以通過選配背面對準模塊，滿足 MEMS 和 2.5D/3D 封裝的 TSV 光刻工藝需求。

在技術上，上海微電子的光刻機與國際先進水平差距仍較大。

上海微電子裝備有限公司已量 產的光刻機中性能最好的最高可實現 90nm製程節點，ASML 的 EUV3400B 製程節點可達 到 5nm。

但是，在國家重大科技專項的支持下，上海微電子的 IC 前道光刻機有望在未來幾年實現 45 nm、28 nm 製程，逐步縮小與國際先進水平的差距。

➤進封裝光刻機、LED 光刻機：全球技術領先，持有近80%中國大陸市場份額

上海微電子公司的中端先進封裝光刻機和 LED 光刻機處於全球技術領先地位，根據芯思想數據，其擁有近 80%的中國大陸市場份額，並且其先進封裝光刻機率先實現量產，獲得多項 大獎和技術認證廣受業內認可，2018 年出貨大概有 50-60 台。

2. 從 ASML 的崛起，看中國如何打造一流的光刻機生產商

那麼如何實現技術的突圍，成為一流的光刻機生產廠商呢？從 ASML 的發展模式，我們得到以下啟發：

➤光刻機零件採取外包模式，專注於光刻機核心技術研發

據 ASML 的年報披露，其光刻機中的大部分零件都是通過全球採購所得，而自身專注於提升 核心技術、滿足顧客需求。

高度外包使得 ASML 可以有充足的資金用於提升光刻機的核心技 術，創造巨大的技術壁壘。

通過零件外包，將大部分物力、人力布局於光刻機核心技術的研發，利於充分利用有限的資源速取得技術突破。

➤打造上下游利益鏈，形成穩定利益共同體

ASML 通過客戶入股、收購供應商打通了上下游產業鏈，形成一個穩定的利益共同體。

在客 戶方面，通過客戶入股使得 ASML 與客戶結成緊密的利益共同體，在共享股東先進科技的同 時降低自身的研發風險。

在供應商方面，ASML 通過戰略併購與入股，快速打通上游供應鏈， 快速攫取了光源、鏡頭等光刻機零件領先的技術，占據技術高地，進一步促進公司核心技術的創新。

上游零件的先進技術保證了光刻機的質量；下遊客戶入股一方面可以增加研發資金， 另一方面可以快速掌握市場需求。

➤建立開放研究網絡，合理共享研發成果

ASML 依託自身的資源和技術積累，與研究機構、學院、外部技術合作夥伴建立巨大開放式研究網絡，共同研發與改進。

首先這使 ASML 能夠輕鬆地獲得各種技術的前沿知識和技術；其次，其次 ASML 聯合研究機構和供應商共同參與設計，直接促進了產品的更新。

這種開放式研究網絡，用最小的成本最快地實現了技術創新，使得技術快速地更新疊代，極大地滿足 了客戶的需求。

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