光刻机是半导体制造中的一种关键设备,它使用特殊的光源通过光罩照射到涂有光敏材料的硅片上,形成有效电路图案。根据光源的不同,光刻机可分为G-line光刻机、I-line光刻机、KrF光刻机、ArF光刻机(包括ArF Dry和ArFi,统称为DUV光刻机)、EUV光刻机等。光刻机被称为半导体工业皇冠上的明珠,是技术难度、价值量最高的半导体设备。
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根据《瓦森纳协定》,美国及其盟友限制向中国出口高端技术和设备,光刻机赫然在列。2018 年,中国企业中芯国际向 ASML 支付了一台 EUV 光刻机的定金,但最终却没有完成交付。此后,禁令愈演愈烈,先进的浸润式 DUV 光刻机如 NXT 2050i、NXT 2100i 亦无法交付。2024 年 9 月,迫于压力,ASML宣布将不再对中国特定购买的 DUV 光刻机提供售后维修服务。
ASML 底气在哪?当前全球光刻机市场竞争格局中,ASML、Nikon 和 Canon 三大供应商占据了 99%市场份额,其中 ASML 以 82.14%的市场份额占据绝对霸主地位。ASML 是光刻机的集大成者,引领光刻机的技术进步。目前来看,国内光刻机国产化率不足 1%,是国产设备里最需要突破的领域。
此前工信部公布的光刻机技术实力如何?很明显,公开的氟化氩光刻机是一台 ArF Dry 光刻机,其精度极限可以理解为 65nm 制程。坦白来说,公开的设备距离海外先进水平仍有非常大的差距。但考虑到中试线和在研线,乐观预期下,国内已初步在成熟制程上具备替代的能力。
半导体设备可以初步分为半导体前道设备、半导体后道设备、半导体设备零部件。其中半导体前道设备在半导体工艺中主要应用于制造环节,是半导体设备中技术难度最高、价值量最大的部分,半导体前道设备占据半导体设备的 80%以上的市场份额。光刻机又在半导体前道设备中占据核心位置。除了光刻机外,其他半导体前道设备包括刻蚀机、薄膜沉积设备等。光刻、薄膜沉积、刻蚀是半导体制造的三大核心工艺。
投融动态
2024年,全球半导体前道设备市场表现强劲,主要得益于全球半导体行业的复苏和AI产业的驱动。根据Wind数据,2024年全球半导体设备市场规模预计将达到109亿美元,中国大陆市场半导体设备出货金额预计将超过350亿美元,占全球市场的32%,继续保持领先地位。
自2014年国家大基金一期成立以来,半导体前道设备诞生了许多回报倍数高的项目,资本也一直关注该赛道。然而随着时间的推移,半导体前道设备平台型公司逐渐成型,整体市场机会亦有所减少。但半导体前道设备市场广阔,国产替代之路还未走到尽头,产业内仍存在许多成倍增长的机会。根据来觅PEVC数据,2024年半导体前道设备融资事件超20起,累计融资金额超20亿人民币。感兴趣的读者,可以登录Rime PEVC平台获取半导体前道设备赛道全量融资案例、被投项目及深度数据分析。
数据来源:来觅数据
展望
全球晶圆厂产能的大幅扩张和半导体设备行业的景气向上,预示着半导体前道设备市场将继续保持增长态势。同时,中国大陆半导体设备市场在全球的占比逐年提升,国内平台型半导体设备公司的业绩持续兑现,以及国产设备厂商在部分细分领域的突破,都为半导体前道设备市场的发展提供了强有力的支撑。
平台化公司逐渐成型,产业与资本合力攻坚薄弱领域。经过十数年的发展,国内半导体前道设备有了质的突破,部分设备媲美海外先进水平。但短板依然存在,部分关键设备仍依赖进口。我们认为随着国内资本和科技的不断投入,核心设备的国产化率提升只是时间问题。
晶圆厂扩产持续,相关企业或迎增长良机。我们认为逻辑芯片先进制程扩产与存储芯片扩产正在进行中,而相关设备的增量是成熟制程的数倍以上。根据TrendForce,截至2027年,已规划的12英寸晶圆厂中国大陆最多。随着国内晶圆厂加快突破封锁,大量扩产亦会使得半导体前道设备需求井喷,相关企业亦将复制增长奇迹。
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