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；光刻机的技术水平决定了芯片的制程工艺，所以光刻机占据着极为重要地位。全球光刻机设备市场占有率高度集中，据芯思想研究院的统计，仅阿斯麦（ASML）一家就占据了全球近七成的市场，ASML 的技术水平代表了世界顶尖的技术水平。以阿斯麦（ASML）为例，智芯研报推出【光刻领域系列专题】，将对ASML进行深度解读，探究ASML 如何在不具备先发优势的情况下逐步占据市场统治地位，找寻国内光刻机领域产业的发展机会。

本文为本期专题的第三篇，也是最后一篇，从竞争格局，行业趋势，探究ASML未来市场需求能否继续保持强劲？

竞争格局：ASML 稳居光刻机市场第一，是超高端领域独家垄断者

目前全球光刻机领域，主要有 ASML、尼康、佳能这三个主要生产商， ASML 无论是产品、 技术，还是市场占有率都是稳居第一；而 ASML 并非一开始就是行业的领跑者，据东方财富的统计，1980 年代 ASML 市场份额不达 5%，尼康、GCA 各占 30%，到 1980 年代末期尼 康占据近 50%的市场份额；而此后，ASML 巧妙抓住了两次行业上的光刻机瓶颈的机遇，完 成了对行业老大尼康公司的技术超车，攫取了全球近 70%的光刻机市场份额。

1980-1990 年代：尼康崛起称王，占据近50%的市场份额

80 年代是尼康崛起和称霸的年代，80年代初尼康发布首台商用的 Stepper NSR-1010G,并 在硅谷成立尼康精机，大举进攻美国市场。据东方财富的统计 1984 年，尼康与 GCV 各占据 了近 30%的市场，Ultratech 占10%的市场，其余每家都不到 5%；接着80 年代末期 GCA 资金匮乏被收购，尼康占据了全球近 50%的市场，坐上第一的宝座，并在接下来的 10 年里 一直保持领先地位。

2000 年代：ASML 跃居第一，占据 70%市场份额

1990 年代，干式微影技术遇到了瓶颈：光刻光源无法从 193nm 波长缩短到 157nm。此时， 担任台积电研发副总经理的林本坚提出可以把透镜和硅片之间的介质从空气换成水，波长可缩短为 132nm，其他厂商基本都拒绝合作， ASML 决定和台积电合作研究“浸没式”方解 决方案。

2003 年，ASML 和台积电共同研发成功全球第一台浸没式微影机，一时成为市场上最为先进的产品，获得英特尔、台积电量大客户，市场份额快速提升；据芯思想研究院统计，到 2009 年 ASML 的市场份额已达 70%左右，跃居世界第一。

2010 年代：ASML 稳居第一，占据 EUV 领域100%的市场份额

2005 年前后，摩尔定律的延续再度陷入停滞，10 纳米制程节点成为瓶颈，ASML 坚持大量 资金投入研发 EUV 光刻机，终于在 2010 年ASML 推出第一台 EUV 光刻机 NXE：3100， 2013 年收购美国准分子激光源企业 Cymer，进一步打通了 EUV 光刻机的生产产业链，并于 同年推出第二款 EUV 光刻机 NXE：3300B；四年后，推出第三款 EUV 光刻机 NXE：3400B。由此，ASML 成为全球唯一一家能够设计和制造 EUV 光刻机设备的厂商，成为了超高端市场的独家垄断者，技术上极大领先于尼康、佳能。

目前从产品上看，ASML 的产品遍及低、中、高、超高端市场，产品种类丰富。在超高端的 5 纳米、7 纳米领域，ASML 是全球唯一能够生产的厂商，其 EUV 光刻机设备的市场占有率 达 100%。尼康销售的光刻机涉及低、中、高端市场，尼康的 NRS 系列与 ASML 的 ArF 浸入式光刻机参数指标大体相近，基本可以达到ASML高端产品的水准，但是在高端的5纳米、 7 纳米领域无力与之抗衡；而佳能只能生产低端的光刻机，制程节点只能达到 90 纳米，与 ASML 技术水平差距较大。

从公司业务模式上看，ASML 专注于单一领域，尼康、佳能则同时涉足多领域多业务。ASML 只专注于提供整体光刻解决方案，未涉及其他应用领域；尼康和佳能业务模式较为相似，都 以镜头、摄像机起家，并逐步扩大到多领域；尼康集团的业务涉及领域广泛，有影像、精机、健康医疗、工业仪器等领域；佳能的业务则更加广泛，涉及健康、地产、影像、物流等领域。

1. 市场规模：终端市场的增长驱动光刻设备市场的增长，未来市场规模可期

据 ASML 官网介绍，未来 10 年，在大数据、物联网、自动驾驶、人工智能、5G 等创新的驱 动下，芯片制造商的业绩将加速增长，低、中、高、超高端光刻机市场规模有望持续增长。 ASML 预计 2020 年公司光刻机中端市场净销售收入将达 130 亿欧元（约 144 亿美元），2025年光刻机低端市场净销售收入将到达 150 亿欧元（约 166 亿美元），高端市场净销售收入有望达 240 亿欧元（约 266 亿美元）。

1.1. 内存和逻辑芯片需求预期增长，推动光刻机需求增长

ASML 的主要客户群体是内存和逻辑芯片制造商。内存芯片有两大类：NAND 和 DRAM，被 用于越来越多的电子产品中，如智能手机、高性能计算、汽车或个人电脑以及其他通信设备。逻辑芯片用于电子设备中信息处理，由两组制造商生产，第一组设计和制造逻辑芯片，被称 为集成设备制造商(IDM)，第二组由代工厂制造商组成，代工制造商不设计芯片，而是为其他公司生产芯片。

内存和逻辑芯片的需求增长驱动光刻机需求的增长。ASML 预计未来芯片需求将持续增长，据公司官网介绍，在过去的 20 年里，芯片市场以每年 5%的平均速度增长，但是随着时间的推移，增长的驱动力已经发生了变化，未来十年将转为大数据、物联网等创新驱动。对于内存制造商来说，在过去的两年中，由于 DRAM 和 NAND 市场的短缺，内存制造商经历了价格水平的上升，在过去的几个月里，价格有所下降，尽管仍处于高利润水平。明年，节点迁 移和库存削减可能足以满足不断增长的内存需求，因此预计 2019 年内存销售将会下降，但 是内存芯片的潜在需求依然强劲，因此一旦内存价格恢复正常，内存制造商将开始大举建厂。

对于逻辑制造商来说，2018 年利润丰厚。芯片在汽车和数据科学应用方面的高需求，使工厂利用率达到创纪录的水平。对于铸造厂商来说，14 和 16nm 已被证明是一个强节点;此外， 越来越多的非晶圆厂芯片公司已经准备好设计 10nm和7nm，所以逻辑芯片需求有望增加。

1.2. 大数据、物联网、自动驾驶、人工智能等创新推动半导体终端市场健康增长

半导体终端市场包括手机电脑、云计算的应用、新型互联设备市场。半导体终端市场的增长 预期，反映出个人电脑、笔记本电脑、智能手机和平板电脑服务器的晶圆需求增长，越来越多的工厂容量和节点转换将驱动对光刻系统的需求。大数据、物联网、自动驾驶、人工智能、 5G 等主要创新驱动将推动半导体终端市场健康增长，并转化为前沿节点的晶圆厂产能的增长，最终推动光刻机需求的增长。

沉浸式设备将是下一波计算浪潮，具体应用有：娱乐、游戏、医药、可视化、新闻、教育， 技术趋势在于提高分辨率、帧频、色彩精确度、对比与亮度。

个人电脑和智能手机数据处理的需求极大推动力芯片市场的增长。个人电脑和智能手机的数 据通过广泛使用 DRAM、NAND 和专用逻辑芯片进行路由、存储和处理，这驱动了芯片的需求。物联网的普及也极大驱动了芯片市场的增长，包括设备,如摄像头、家庭和工业设备，和 自主车辆成倍增加产生的数据传输、处理和存储需求。自动驾驶汽车也是芯片需求的一个巨大的市场，据公司官网介绍到 2025 年，自动驾驶和联网汽车的销量将以两位数增长，达到 800 亿美元。人工智能领域的发展也将推动芯片的需求，如智能助手、实时语言翻译等数据 中心，据 ASML 年报披露，到 2022 年人工智能将为半导体行业带来 150 亿美元的新收入机 会。

5G 连接速度和延迟的改善推动了应用程序的更大容量和实时使用，也需要更先进的芯片来储存数据，据估计有 44 万亿字节，巨大的芯片需求势必推动光刻机需求的稳健增长。

1.3. 行业趋势：光刻机分辨率不断提升、波长不断缩短、制程节点不断提高

1965 年摩尔发现：芯片制造商可以在保持相同成本的情况下，每 2 年将典型微处理器的晶 体管数量增加一倍，并提高其性能，这一趋势已经持续了 50 多年，被称为摩尔定律。

摩尔定律代表了半导体产业近 50 年的发展趋势，即半导体更小、更强大、更便宜、更节能。在该原则的指导下，该行业已经经历了一系列的技术转型，芯片制作成本不断下降，光刻机 的分辨率不断提高。光刻机波长不断缩短、制程节点不断提高，波长从 436 nm (g-Line)缩短 到134 nm (ArF-i)，然后缩短到13.5 nm (EUV)；光刻系统满足的技术节点从0.5μm到45 nm， 然后到现在的 5 nm，未来技术节点还将继续提高到 3 nm、2 nm。

ASML 预计摩尔定律将延续到未来十年，未来技术节点将继续提高至 3 纳米、2 纳米甚至更 高，并且成本降低需求将成为芯片制造的一大趋势。

反观国内现状：在光刻机领域中国如何实现技术突围？

光刻机研发的技术门槛和资金门槛非常高，所以光刻机领域集中度较高。目前国内光刻机设备商较少，在前道光刻设备方面，上海微电子装备股份有限公司（SMEE）代表了国内顶尖水平目前技术节点为 90 nm，在技术上与国外还存在较大差距。

在光刻工序涂胶显影设备上，国内技术领先的是沈阳芯源微电子设备股份有限公司（拟登陆 科创板） 。主要从事光刻工序涂胶显影设备和单片式湿法设备的研发和生产，具体产品有涂胶/显影机、喷胶机、清洗机、去胶机、湿法刻蚀机等，可用于 6 英寸及以下及 8/12 英寸单 晶圆处理。在 生产的涂胶显影设备领域，其技术较为成熟，已打破国外垄断局面，其中在 LED 芯片制造及集成电路制造后道先进封装等环节，作为国内厂商主流机型已成功实现进口替代。

1. 上海微电子：与国际领先水平仍有差距，有望突破 90nm制程节点

上海微电子在光刻设备领域代表国内最先进的技术，是国内领先的半导体设备厂商，根据中 国半导体协会数据，上海微电子在半导体设备商中排名第五，国内光刻机设备商中排名第一。该公司成立于 2002 年，主要从事半导体装备、泛半导体装备以及高端智能装备的设计制造 销售，其中光刻设备是公司的主营业务。目前公司光刻机可以应用于集成电路产业链中晶圆制造、封装测试，以及平板显示、高亮度 LED 等领域。

前道光刻机：前道光刻机与国际先进水平差距较大

据公 SMEE 司官网介绍，SMEE 主要生产SSX600 和 SSX500 两个系列的光刻机。其中， SSX600 系列步进扫描投影光刻机采用四倍缩小倍率的投影物镜、工艺自适应调焦调平技术， 以及高速高精的自减振六自由度工件台掩模台技术，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，该设备可用于 8 寸线或 12 寸线的大规模工业生 产。SSB500 系列步进投影光刻机不仅适用于晶圆级封装的重新布线（RDL）以及 Flip Chip 工艺中常用的金凸块、焊料凸块、铜柱等先进封装光刻工艺，还可以通过选配背面对准模块，满足 MEMS 和 2.5D/3D 封装的 TSV 光刻工艺需求。

在技术上，上海微电子的光刻机与国际先进水平差距仍较大。上海微电子装备有限公司已量 产的光刻机中性能最好的最高可实现 90nm制程节点，ASML 的 EUV3400B 制程节点可达 到 5nm。

但是，在国家重大科技专项的支持下，上海微电子的 IC 前道光刻机有望在未来几年实现 45 nm、28 nm 制程，逐步缩小与国际先进水平的差距。

进封装光刻机、LED 光刻机：全球技术领先，持有近80%中国大陆市场份额

上海微电子公司的中端先进封装光刻机和 LED 光刻机处于全球技术领先地位，根据芯思想数据，其拥有近 80%的中国大陆市场份额，并且其先进封装光刻机率先实现量产，获得多项 大奖和技术认证广受业内认可，2018 年出货大概有 50-60 台。

2. 从 ASML 的崛起，看中国如何打造一流的光刻机生产商

那么如何实现技术的突围，成为一流的光刻机生产厂商呢？从 ASML 的发展模式，我们得到以下启发：

光刻机零件采取外包模式，专注于光刻机核心技术研发

据 ASML 的年报披露，其光刻机中的大部分零件都是通过全球采购所得，而自身专注于提升 核心技术、满足顾客需求。高度外包使得 ASML 可以有充足的资金用于提升光刻机的核心技 术，创造巨大的技术壁垒。通过零件外包，将大部分物力、人力布局于光刻机核心技术的研发，利于充分利用有限的资源速取得技术突破。

打造上下游利益链，形成稳定利益共同体

ASML 通过客户入股、收购供应商打通了上下游产业链，形成一个稳定的利益共同体。在客 户方面，通过客户入股使得 ASML 与客户结成紧密的利益共同体，在共享股东先进科技的同 时降低自身的研发风险。在供应商方面，ASML 通过战略并购与入股，快速打通上游供应链， 快速攫取了光源、镜头等光刻机零件领先的技术，占据技术高地，进一步促进公司核心技术的创新。上游零件的先进技术保证了光刻机的质量；下游客户入股一方面可以增加研发资金， 另一方面可以快速掌握市场需求。

建立开放研究网络，合理共享研发成果

ASML 依托自身的资源和技术积累，与研究机构、学院、外部技术合作伙伴建立巨大开放式研究网络，共同研发与改进。首先这使 ASML 能够轻松地获得各种技术的前沿知识和技术；其次，其次 ASML 联合研究机构和供应商共同参与设计，直接促进了产品的更新。这种开放式研究网络，用最小的成本最快地实现了技术创新，使得技术快速地更新迭代，极大地满足 了客户的需求。

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