2025光刻機行業發展歷程、市場格局及國內供應鏈廠商梳理分析報告（45頁）.pdf

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1、 2025 年深度行業分析研究報告 內容目錄內容目錄 1、光刻工藝：芯片制造技術難度最大環節.5 2、光刻機部件：光源、照明系統、投影物鏡為核心組件.12 3、光刻機市場：ASML、Nikon、佳能壟斷.25 3.1 光刻機發展歷程：步進掃描投影式光刻機為當前主流機型.25 3.2 千億級市場，海外三強壟斷.28 4、國內供應鏈廠商梳理.33 4.1 上海微電子：國內光刻機整機制造廠商.33 4.2 國科精密：專注高端曝光光學系統制造.33 4.3 科益虹源：DUV 光源制造商.34 4.4 華卓精科：雙工作臺制造商.35 4.5 福晶科技：全球頭部 LBO 晶體、BBO 晶體供應商.36 4

2、.6 茂萊光學：先進光學鏡頭供應商.37 4.7 福光股份：光學元件供應商.38 4.8 匯成真空：國內鍍膜設備供應商.39 4.9 騰景科技：深耕精密光學與光通信.40 4.10 炬光科技：聚焦光子技術全鏈布局.41 4.11 永新光學：全球領先光學顯微鏡廠商.42 4.12 波長光電：國內精密光學元件、組件的主要供應商.43 4.13 菲利華：深耕石英玻璃賽道.44 圖表目錄圖表目錄 圖表 1：半導體制造八大步驟.5 圖表 2：光刻示意圖.5 圖表 3：光刻工藝基本步驟.6 圖表 4：瑞利準則對分辨率定義.7 圖表 5：光線通過透鏡系統聚焦成像示意圖，n 為介質折射率，為鏡頭的聚光角度.7

3、 圖表 6：光刻光源世代演變.8 圖表 7：投影物鏡 NA 發展路徑.8 圖表 8：物鏡的焦距越短則孔徑角越寬，從而獲得更高的 NA 和分辨率.9 圖表 9：OPC 處理前后的圖形及其曝光結果.10 圖表 10：二元掩模版 VS 相移掩模版.10 圖表 11：光源掩模協同優化的計算結果.10 圖表 12：套刻誤差原因.10 圖表 13：ASML DUV 產品矩陣.11 圖表 14：ASML DUV 產品戰略.11 圖表 15：ASML NXT：2100i 與 2150i 產品情況.11 圖表 16：光刻機整體結構圖.12 圖表 17：EUV 光源功率發展.13 圖表 18：擊打錫液過程.13

4、圖表 19：Cymer 準分子激光器工作原理圖.13 圖表 20：投影式光刻機的光學原理示意圖.14 圖表 21：28nm 節點掃描光刻機照明系統中繼鏡組結構圖.14 圖表 22：色差示意圖.15 圖表 23：球差示意圖.15 圖表 24：彗差示意圖.15 圖表 25：場曲示意圖.15 圖表 26：畸變示意圖.15 圖表 27：像差示意圖.15 圖表 28：全球面物鏡 VS 含非球面物鏡.16 圖表 29：折反式物鏡結構.16 圖表 30：傳統反射式光路圖（早期 EUV 原理裝置，主鏡和次鏡兩反射鏡）.16 圖表 31：六鏡系統光路圖（NA 為 0.5，所有反射鏡都是離軸非球面元件）.16 圖

5、表 32：ASML 公司的雙工件臺工作流程.17 圖表 33：步進掃描投影光刻機工件臺結構示意圖.17 圖表 34：曝光區域套刻誤差示意圖.17 圖表 35：工件臺位置測量原理示意圖（干涉儀 VS 光柵尺）.18 圖表 36：雙頻激光干涉儀原理圖.18 圖表 37：基于外差干涉的光柵測量原理.19 圖表 38：ASML 光刻機的平面光柵測量方案.20 圖表 39：Nikon 光刻機混合測量方案.20 圖表 40：光刻機的對準系統示意圖.20 圖表 41：使用對準標記來對齊后續圖層.21 圖表 42：掩模版與掩模臺預對準.22 圖表 43：晶圓與晶圓工件臺預對準.22 圖表 44：阿斯麥、尼康、

6、佳能的對準技術演進路線.22 圖表 45：ATHENA 離軸對準技術原理示意圖.23 圖表 46：SMASH 原理示意圖.23 圖表 47：接近/接觸式投影光刻機結構示意圖.26 圖表 48：掃描投影光刻機示意圖.27 圖表 49：光刻機曝光方式的演變.27 圖表 50：步進重復式投影光刻機曝光示意圖.27 圖表 51：步進重復式投影光刻機的發展（1978 年1993 年）.27 圖表 52：步進掃描路徑示意圖.28 圖表 53：步進掃描曝光原理示意圖.28 圖表 54：光刻機市場規模（億美元）.29 圖表 55：2021-2023 全球光刻機出貨量（臺）.29 圖表 56：2023 年全球光

7、刻機產品銷量結構占比.30 圖表 57：2022 年全球光刻機行業企業競爭格局.30 圖表 58：ASML 各類光刻機出貨量（臺）.31 圖表 59：ASML 各類光刻機營收（百萬歐元）.31 圖表 60：ASML 光刻機分地區營收（百萬歐元）.31 圖表 61：2024 年 ASML 光刻機分地區營收占比.31 圖表 62：上海微電子光刻機產品矩陣.33 圖表 63：國科精密超精密光學技術.34 圖表 64：科益虹源 ArF 干式 DUV 準分子激光器.34 圖表 65：科益虹源股權圖（截至 2024.9.30）.35 圖表 66：華卓精科超精密運動產品.35 圖表 67：華卓精科 HBS

8、系列全自動晶圓混合鍵合系統.35 圖表 68：福晶科技營業收入.36 圖表 69：福晶科技歸母凈利潤.36 圖表 70：至期光子股權情況.36 圖表 71：茂萊光學主營業務相關發展情況.37 圖表 72：茂萊光學自由曲面透鏡.38 圖表 73：福光股份光學鏡片產品.38 圖表 74：福光股份營業收入.39 圖表 75：福光股份歸母凈利潤.39 圖表 76：匯成真空“HCMS2550T”真空鍍膜設備.40 圖表 77：騰景科技營業收入.41 圖表 78：騰景科技歸母凈利潤.41 圖表 79：炬光科技主營業務所處產業鏈位置.42 圖表 80：永新光學部分光學元件產品.43 圖表 81：波長光電準直

9、鏡產品.44 圖表 82：菲利華半導體領域部分產品.45 1、光刻工藝、光刻工藝：芯片制造技術難度最大環節：芯片制造技術難度最大環節 光刻工藝是芯片制造流程中技術難度最大、成本最高、周期最長的環節光刻工藝是芯片制造流程中技術難度最大、成本最高、周期最長的環節。芯片制造流程可分為芯片設計、前道工序（芯片制造）和后道工序（封測）三個環節。前道工序是芯片產業鏈的核心環節，包括擴散、薄膜、光刻、刻蝕、離子注入、化學機械拋光（CMP）、金屬化、量測等工序，通過層層往上疊的芯片制造流程，最終將芯片設計公司設計好的電路圖移植到晶圓上，并實現預定的芯片電學功能。其中光刻工藝是芯片制造流程中技術難度最大、成本最

10、高、周期最長的環節，光刻技術水平直接決定了芯片的最小線寬，定義了半導體器件的特征尺寸，直接決定芯片的制程水平和性能水平，先進技術節點的先進技術節點的芯片制造需要芯片制造需要 60-90 步光刻工藝，光刻成本占比約為步光刻工藝，光刻成本占比約為 30%，耗費時間占比約為，耗費時間占比約為 40-50%。圖表1：半導體制造八大步驟 資料來源：cnmec，LAM，國盛證券研究所 光刻的核心工具包括光刻的核心工具包括光掩膜、光刻機和光刻膠光掩膜、光刻機和光刻膠。光刻工藝是指利用光刻機發出的光通過具有圖形的光罩（掩模版）對涂有光刻膠的薄片曝光，光刻膠見光后會發生性質變化，從而將光罩上得圖形復印到晶圓上，

11、使晶圓具有電子線路圖的作用。光刻的核心工具包括光掩膜（如同芯片的藍圖，上面印有每一層結構的圖案）、光刻機（像一把精確的畫筆，能夠引導光線在光刻膠上刻畫出圖案）和光刻膠（一種特殊的感光材料，通過光刻過程在光刻膠上形成圖案，進而構建出三維結構）。圖表2：光刻示意圖 資料來源：晶上世界，國盛證券研究所 光刻工藝一般需要經歷光刻工藝一般需要經歷表面處理表面處理、旋轉涂膠、旋轉涂膠、前前烘、對準曝光、后烘、顯影、堅膜烘焙烘、對準曝光、后烘、顯影、堅膜烘焙和檢測八道工序和檢測八道工序：表面處理：表面處理：1）清潔：硅片需要經過濕法清洗以去除表面的顆粒和有機物污染。2）沖洗：使用去離子水進行徹底沖洗，確保所

12、有雜質都被清除。3）增粘處理：硅片會被暴露于六甲基二硅烷（HMDS）氣體中，這種氣體可以使硅片表面脫水并形成一層疏水性的表面，從而提高光刻膠的附著力。旋轉涂膠：旋轉涂膠：采用旋轉涂膠法，將光刻膠滴在硅片中心，隨著硅片的緩慢旋轉，光刻膠會被均勻涂抹，并達到穩定的厚度。硅片邊緣通常需要倒角處理，以避免光刻膠在邊緣堆積。前烘：前烘：涂抹好光刻膠的硅片會放置在專門的烘箱中進行前烘處理，以加速光刻膠的固化，使其變得更加堅固，同時提高光刻膠與硅片之間的粘附力。對準曝光對準曝光：硅片會被裝載到光刻機中進行對準和曝光，對準：光掩膜和硅片工件臺需要進行精密對準和平整調整。曝光：光源開始發光，通過移動工件臺的方式

13、，確保硅片上的每個區域都能得到精確的曝光。后烘：后烘：為了確保光刻膠中的光化學反應能夠充分完成。通過加熱，可以彌補曝光強度不足的問題，確保圖案轉移的質量。顯影：顯影：硅片會接觸顯影液，正性膠的曝光區和負性膠的非曝光區則會在顯影中溶解。顯影后，使用去離子水徹底清洗硅片，以去除殘留的顯影液和溶解的光刻膠，最終在光刻膠上重現光掩膜上的圖案，以此呈現出三維的圖形。（正性光刻膠使用更為普遍，占到總量的 80%以上）堅膜烘培：堅膜烘培：經過顯影后的晶片，需要一個高溫處理過程，成為堅膜，主要作用為進一步增強光刻膠對襯底的附著力，同時減少光刻膠中的溶劑含量，防止多余的水分影響后續的刻蝕沉積與離子注入。檢測：檢

14、測：驗證光刻膠薄膜的厚度、套刻精度等指標，只有當達到所需的精度標準后，硅片才能進行刻蝕或者沉積等后續工藝。圖表3：光刻工藝基本步驟 資料來源：晶上世界，國盛證券研究所 分辨率分辨率、套刻精度（、套刻精度（Overlay）為光刻工藝中的關鍵參數。）為光刻工藝中的關鍵參數。分辨率是指光刻機能清晰地在晶圓上投影出的最小特征尺寸，可理解為兩個相鄰的點能被區分的最小距離，根據瑞利準則，當一個艾里斑中心與另一個艾里斑的第一級暗環重合時，達到極限點，此時兩個光斑剛好可被分辨，能區分兩個光斑的最小距離，就是分辨率。套刻精度是曝光顯影后存留在光刻膠上的圖形（當前層）與晶圓上已有圖形（參考層）對準時能容忍的最大誤

15、差。除分辨率與套刻精度外，光刻機重要性能參數還包括產率（曝光速度）、視場、調控傳遞函數、掩膜版誤差因子（硅片上曝出的線寬對掩膜版線寬的偏導數）、焦深等。圖表4：瑞利準則對分辨率定義 資料來源：mdpi，國盛證券研究所 光刻分辨率由光源波長、數值孔徑、光刻工藝因子決定。光刻分辨率由光源波長、數值孔徑、光刻工藝因子決定。根據瑞利準則，分辨率公式為 R=k1*/NA（分辨率與數值孔徑成反比，與光源波長和工藝參數成正比）。其中，NA 為光學器件的數值孔徑，衡量系統所能收集光的角度范圍，計算公式為 NA=n*sin（n 為介質折射率，為孔徑角（物鏡光軸上點與物鏡前透鏡的有效直徑所形成的角度）的一半），孔

16、徑角越大，透鏡的光通量越大。K1 為光刻工藝因子，理論上單次曝光 k1 的最小極限約為 0.25。圖表5：光線通過透鏡系統聚焦成像示意圖，n 為介質折射率，為鏡頭的聚光角度 資料來源：eetchina，國盛證券研究所 根據分辨率公式可以看出，改善分辨率核心在于縮短光源波長、增大數值孔徑、降低工根據分辨率公式可以看出，改善分辨率核心在于縮短光源波長、增大數值孔徑、降低工藝因子。藝因子。（1）光源波長：光刻機歷經五代，波長從光源波長：光刻機歷經五代，波長從 436nm 縮小約縮小約 30 倍，達到倍，達到 13.5nm，對，對應節點從應節點從m級升級到最先進的級升級到最先進的3nm，光源波長的縮短

17、支撐了摩爾定律的發展。，光源波長的縮短支撐了摩爾定律的發展。20 世紀六七十年代，集成電路產業制造初期采用接觸式光刻技術，以可見光作為光源；80 年代廣泛應用接近式光刻技術，并改用高壓汞燈產生的紫外光（UV），g 線和 i 線是紫外光中能量較高的譜線，365nm 的 i-line 可將最高分辨率推動至220nm；80 年代中期，IBM/Cymer 等公司開始研發深紫外（DUV）準分子激光，最高分辨率降低至 KrF（110nm）和 ArF（65nm），采用 ArF 光源的第四代光刻機是目前應用最廣泛的一代。隨著工藝節點發展到 7nm 及以下，20 世紀初期產業聯合研發第五代 EUV 光刻機，使用

18、 13.5nm 的極紫外光，比 DUV 短 14 倍以上。圖表6：光刻光源世代演變 資料來源：晶上世界，國盛證券研究所（2）數值孔徑：數值孔徑：NA=n（折射率）sin，可以通過增加投影物鏡的直徑（影響 sin）來提高 NA。理論上限接近 1，但不可能無限大，同時可以通過提升介質折射率提高數值孔徑。圖表7：投影物鏡 NA 發展路徑 資料來源：摩高光學，國盛證券研究所 圖表8：物鏡的焦距越短則孔徑角越寬，從而獲得更高的 NA 和分辨率 資料來源：leica，國盛證券研究所（3）降低工藝因子降低工藝因子 K1：在波長特定，NA 有上限情況下，降低工藝因子是降低分辨率的重要措施，主要通過 OPC、相

19、移掩膜、離軸照明、添加亞分辨率輔助圖、多重曝光、ILT、SMO 等技術。OPC（光學鄰近正正）：（光學鄰近正正）：對因鄰近效應產生的圖形缺陷和變形，在掩膜版掩膜版制作時進行補償，建立補償規則庫或模型。包括基于規則的 OPC（RB-OPC），通過建立掩模修正規則表格，查表修正掩模局部結構；基于模型的 OPC（MB-OPC），利用光刻成像模型，將 OPC 問題轉化為數學優化問題來求解。添加亞分辨率的輔助圖形（添加亞分辨率的輔助圖形（SRAF）：）：掩膜上添加一些尺寸小于光刻系統分辨率的輔助圖形，通過影響光的衍射和干涉，改善主圖形成像質量、減少光學鄰近效應影響。相移掩膜（相移掩膜（PSM）：）：在傳

20、統光罩的相鄰縫隙上覆蓋相移層，使電場反相，讓相鄰縫隙的電場因相位相差 180而互相抵消，從而提高分辨率（使用厚度為特定值的透明材料作為相移層，厚度 d=/2（n-1），其中 n 為相移材料的折射率，為波長）。離軸照明（離軸照明（Off-Axis Illumination）：）：將照明光線由正入射改為傾斜入射，與物鏡主光軸形成一定夾角，使得同等 NA 下可容納光量提升，以提升分辨率。多重曝光技術：多重曝光技術：通過多次曝光和圖形疊加的方式，將復雜的圖形分解為多個簡單的圖形進行光刻，每次曝光使用不同的掩模和光刻條件，最終將多次曝光的圖形組合在一起，實現更高分辨率的圖形制作。該方式對套刻精度要求極高

21、，包括 LELE、SADP（自對準雙重曝光）、SAQP（自對準四重曝光）等。光源光源-掩膜協同優化（掩膜協同優化（SMO）：）：采用類似光線追蹤算法思路，從成型目標圖像反推計算，獲得最佳掩膜版圖形和光源配置方案。利用精確成像模型，計算不同光瞳填充參數及掩膜版圖修正量下的光刻成像效果，通過優化調整光瞳填充參數及掩膜版圖，增大光刻工藝窗口。逆光刻技術（逆光刻技術（ILT）：）：以晶圓上要實現的圖形為目標，反演計算出掩膜版上所需要的圖形。不僅對設計圖形修正，還能根據目標圖形反演計算掩膜圖形，通過復雜數學計算得到理想掩膜圖形，曝光時可提供較高成像對比度。偏振照明：偏振照明：通過起偏器可以將自然光轉換為

22、偏振光，起偏器只允許特定方向振動的光通過，而吸收或阻擋其他方向振動的光。檢偏器則用于檢測光的偏振狀態，通過偏振照明，以減少反射眩光，提高對比度。圖表9：OPC 處理前后的圖形及其曝光結果 圖表10：二元掩模版 VS 相移掩模版 資料來源：芯制造，國盛證券研究所 資料來源：龍圖光罩公告，國盛證券研究所 圖表11：光源掩模協同優化的計算結果 資料來源：芯制造，國盛證券研究所 套刻通常指光刻過程中每一層圖形都需要精確轉移到硅片面上的正確位置，使其相對于上一層圖形的位置誤差在容限范圍之內。對于投影光刻機而言，不同層之間的誤差主要取決于系統的對準精度，因此對準系統的在線測量精度是影響套刻性能的關鍵因素。

23、一般來說，套刻誤差只允許在光刻分辨力的 1/31/5 范圍以內，而對準誤差只允許在套刻誤差的 1/3 以內。圖表12：套刻誤差原因 資料來源：ASML，國盛證券研究所 本報告來源于三個皮匠報告站（）,由用戶Id:879635下載,文檔Id:630344,下載日期:2025-04-24產能（產能（Throughput）：）：通常用 WPH（Wafer per hour）表示，是衡量光刻機生產效率的核心指標。當前 ASML 的 NXT 系列高端浸入式光刻機 NXT2150i 產能310WpH，NXT：2100i295WpH。圖表13：ASML DUV 產品矩陣 資料來源：ASML，國盛證券研究所

24、圖表14：ASML DUV 產品戰略 資料來源：ASML，國盛證券研究所 圖表15：ASML NXT：2100i 與2150i 產品情況 資料來源：ASML，國盛證券研究所 2、光刻機部件：光源、照明系統、投影物鏡為核心組件、光刻機部件：光源、照明系統、投影物鏡為核心組件 光刻機是芯片制造的核心設備，主要由光源系統、照明系統、曝光物鏡系統、對準系統、硅片傳輸系統、環境控制系統、計算機控制系統等部分組成。其中光源系統、照明系統、曝光物鏡系統為核心組件。圖表16：光刻機整體結構圖 資料來源：cnbeta，Intel，國盛證券研究所 光源：為光源：為光刻提供能量，不同制程和芯片類型需匹配特定光源光刻

25、提供能量，不同制程和芯片類型需匹配特定光源。光源主要為光刻提供能量，光源發出的光束經照明系統后穿過掩膜版，再由投影物鏡系統將掩膜版上的電路圖形復制到硅片表面。對應不同制程和芯片類型，光源有所不同，常見光刻光源包括汞燈（g-line、i-line）、準分子激光（KrF、ArF）和極紫外光（EUV）。ASML 光源供應商主要為 Cymer（2013 年被 ASML 并入）、日本 Gigaphoton 公司，其中 ASML 的 EUV 光源為Cymer 獨家供應。1）汞燈（汞燈（g/i 線）：線）：汞燈是一種氣體放電燈。在汞燈內部，充有汞蒸氣和少量其他氣體（如氬氣）。當燈兩端電極加上高電壓時，電子在

26、電場作用下加速運動，與汞原子發生碰撞。汞原子吸收能量后從基態躍遷到激發態，激發態不穩定，會向低能級躍遷并輻射出光子。g-line 光源波長為 436nm，i-line 光源波長為 365nm，這些特定波長的光就是汞原子在特定能級躍遷過程中產生的。通過對汞燈的氣體成分、氣壓、電極材料和形狀等進行優化設計，可以提高特定波長光的輸出效率和穩定性。2）準分子激光（準分子激光（KrF、ArF）：準分子激光是一種受激輻射產生的激光光源。以 KrF激光器為例，工作物質是氪（Kr）和氟（F）混合氣體。放電過程中，電子與 Kr和 F 分子相互作用，形成激發態 KrF 準分子。準分子是一種在激發態下才能穩定存在的

27、分子，處于激發態的 KrF 準分子在回到基態時，會發射出波長為 248nm的激光。ArF 激光器原理類似，通過放電使氬（Ar）和氟（F）混合氣體形成激發態的 ArF 準分子，發射出波長為 193nm 的激光。3）極紫外光（極紫外光（EUV）：極紫外光光源產生技術難度高。目前主流的 EUV 光源產生方法是激光等離子體（LPP）技術。光源主要由主脈沖激光器、預脈沖激光器、光束傳輸系統、錫液滴靶、錫回收器、收集鏡等構成。在 LPP 系統中，高功率的脈沖激光聚焦在微小的錫（Sn）液滴靶上。激光能量使錫液滴迅速加熱、蒸發并電離，形成高溫高密度的等離子體。等離子體中的電子在復合過程中會輻射出波長為 13.

28、5nm 的極紫外光。圖表17：EUV 光源功率發展 圖表18：擊打錫液過程 資料來源：ASML，國盛證券研究所 資料來源：電子發燒友，國盛證券研究所 圖表19：Cymer 準分子激光器工作原理圖 資料來源：kknews，國盛證券研究所 照明系統：照明系統：對光源發出的激光進行擴束，確保光照的均勻性和強度，同時提供特定的照明模式以適應不同的工藝需求。該系統主要包含傳輸光路、光束矯正器、光束整形裝置、能量探測與計量控制系統、照明均勻器以及掩模光闌等組件。通過這些組件的協同作用，照明系統能夠有效地提高光刻質量，確保每一片硅片上的曝光效果一致。1）光線擴束與傳輸單元：光線擴束與傳輸單元：對光源進行擴束

29、、傳輸、穩定及透過率控制。2）光束整形裝置光束整形裝置：光瞳整形技術針對不同的掩模圖形產生特定的光瞳光強分布模式，從而實現分辨力增強，獲得更好的成像性能。高分辨率投影光刻機照明系統中主要包括基于衍射光學元件（DOE）、微透鏡陣列（MLA）和微反射鏡陣列（MMA）的 3 種光瞳整形技術。3）光場勻化單元光場勻化單元：用于生成特定強度分布的照明光場，在非掃描方向上照明光場為均勻分布，在掃描方向上為梯形分布或平頂高斯分布，其作用是減小掃描曝光過程中的激光脈沖量化誤差，獲得更均勻的曝光劑量。4）掃描狹縫掃描狹縫：共面式掃描狹縫單元主要由置于同一平面的 4 個相互正交的刀片及驅動部件組成。當 4 個刀片

30、形成的狹縫面與光軸垂直時，4 個方向上的刀片在掩模面或硅片面上形成的刀口半影一致，且單個刀片在掩模面或硅片面內的不同位置處形成的刀口半影也一致。5）中繼鏡：中繼鏡：分為前組、后組和反射鏡，通常包含 7-12 個透鏡，負責將掃描狹縫上的照明光場成像到掩模面上，實現照明系統與投影物鏡的銜接，且不僅需要滿足不同光瞳大小和環寬的照明模式需求，并且要盡量減少照明光場不均勻性在中繼過程中的惡化。圖表20：投影式光刻機的光學原理示意圖 圖表21：28nm 節點掃描光刻機照明系統中繼鏡組結構圖 資料來源：（光刻機照明系統光瞳特性參數的評估算法甘雨、張方等，國盛證券研究所 資料來源：（光刻機照明系統光瞳特性參數

31、的評估算法甘雨、張方等，國盛證券研究所 投影物鏡：投影物鏡：精準成像的關鍵。精準成像的關鍵。投影物鏡的作用是將經過掩模版圖案后的衍射光收集并聚焦至晶圓表面的光刻膠上，是影響數值孔徑的關鍵，根據 NA=n*sin，物鏡直徑越大，sin越大，數值孔徑越大，但隨著直徑變大，透鏡本身特性所導致的各種像差問題也會越明顯，常見像差主要包括球差、彗差、象散、場曲、畸變、色差。1）球差：球差：球差是軸上點的單色相差，是由于透鏡的球形表面造成的，球差造成一個點成像后，不在是個亮點，而是一個中間亮邊緣逐漸模糊的亮斑。從而影響成像質量?？赏ㄟ^使用凸、凹透鏡組合來消除。2）色差：色差：不同顏色（即不同波長）的光在同一

32、光學介質中的折射率不同而引起的像差?？赏ㄟ^加入濾光片消除。3）彗差：彗差：屬軸外點的單色相差。軸外物點以大孔徑光束成象時，發出的光束通過透鏡后，不再相交一點，光點型如慧星，故稱慧差?？墒褂幂S向平行光消除。4）象象散：散：影響清晰度的軸外點單色相差，當視場很大時，邊緣上的物點離光軸遠，光束傾斜大，經透鏡后則引起象散。象散使原來的物點在成象后變成兩個分離并且相互垂直的短線，在理想象平面上綜合后，形成一個橢圓形的斑點。通過復雜的透鏡組合來消除。5）場曲場曲：當透鏡存在場曲時，整個光束的交點不與理想象點重合，雖然在每個特定點都能得到清晰的象點，但整個象平面則是一個曲面。這樣在鏡檢時不能同時看清整個相面

33、，給觀察和照相造成困難。6）畸變畸變：光束的同心性不受到破壞，不影響象的清晰度，但象與原物體比，在形狀上造成失真。圖表22：色差示意圖 圖表23：球差示意圖 資料來源：普赫（上海）光電科技有限公司，國盛證券研究所 資料來源：普赫（上海）光電科技有限公司，國盛證券研究所 圖表24：彗差示意圖 圖表25：場曲示意圖 資料來源：普赫（上海）光電科技有限公司，國盛證券研究所 資料來源：普赫（上海）光電科技有限公司，國盛證券研究所 圖表26：畸變示意圖 圖表27：像差示意圖 資料來源：普赫（上海）光電科技有限公司，國盛證券研究所 資料來源：dcfever，國盛證券研究所 投影物鏡結構類型主要包括全折射型

34、、折反射型、全反射型。投影物鏡結構類型主要包括全折射型、折反射型、全反射型。由于單片鏡片存在像差、球差等問題，投影物鏡多采用組合鏡片進行糾正，DUV 光刻機物鏡多采用折射式設計（即鏡片均為透鏡），隨著技術演進向浸沒式，鏡片組中也會加入反射鏡，鏡片組中同時包含透鏡與反射鏡，以實現相同條件下更大數值孔徑，進入 EUV 領域，由于 EUV 使用的波長為 13.5nm，該波段的光幾乎沒有光學材料可以透過，只能采用全反射式進行設計。圖表28：全球面物鏡 VS 含非球面物鏡 圖表29：折反式物鏡結構 資料來源：摩高光學，國盛證券研究所 資料來源：摩高光學，國盛證券研究所 圖表30：傳統反射式光路圖（早期

35、EUV 原理裝置，主鏡和次鏡兩反射鏡）圖表31：六鏡系統光路圖（NA 為 0.5，所有反射鏡都是離軸非球面元件）資料來源：摩高光學，國盛證券研究所 資料來源：摩高光學，國盛證券研究所 雙工作臺：雙工作臺：高效曝光高效曝光，提升產能核心部件，提升產能核心部件。雙工作臺光刻機是在同一設備中集成兩個獨立的工作臺，每個工作臺都具備完整的光刻曝光系統和自動化處理裝置。通過這種設計，光刻機可以同時處理兩個硅片或掩模，從而顯著提高生產效率和設備利用率。雙工作臺系統包含有掩膜臺、硅片臺和控制系統三個子系統。雙工作臺系統包含有掩膜臺、硅片臺和控制系統三個子系統。硅片臺系統用于承載待曝光硅片，包括粗動臺、微動臺、

36、線纜臺等，粗動臺負責完成大行程、微米級精度運動，微動臺補償粗動臺的運動誤差，最終實現納米級運動精度；掩膜臺用于承載掩膜版和接收控制系統信號，結構同硅片臺類似；控制系統可發送和接收信號指令，以調控各子系統。圖表32：ASML 公司的雙工件臺工作流程 圖表33：步進掃描投影光刻機工件臺結構示意圖 資料來源：集成電路與光刻機王向朝、戴鳳釗等，國盛證券研究所 資料來源：集成電路與光刻機王向朝、戴鳳釗等，國盛證券研究所 大幅提高光刻機產能，有利于提大幅提高光刻機產能，有利于提升升良品率。良品率。與傳統僅包含一個掩膜臺和硅片臺的光刻機工作臺系統相比，雙工作臺系統無需依照次序完成硅片上片、形貌測量、掃描曝光

37、、下片等工序，而是分離成同時運行的兩部分完成，減少硅片切換的等待時間，極大的提高了光刻機的產能與效率，從而降低生產成本。同時，雙工作臺設計允許更加靈活的工藝調整與優化，有利于提高產品良品率，并大幅減少停機時間，可實現在不影響產能的情況下，進行更加復雜的測量。超高對準精度要求，高速運動與運作穩定挑戰并存。超高對準精度要求，高速運動與運作穩定挑戰并存。光刻機雙工作臺系統仍面臨著一些技術難點：由于在芯片制造中圖形的曝光需要多層精確疊加，套刻精度要求達到 2nm 以下，超高的對準精度對測量和運動控制等技術提出了較高要求；按照當前 ASML 最先進的 DUV 光刻機產率 300wph，晶圓平臺需要以高達

38、 7g 的加速度高速移動；雙工作臺系統的工作原理需要工作臺間頻繁地位置互換，對加減速防震、精確定位和減少磨損等提出了極高的要求。圖表34：曝光區域套刻誤差示意圖 資料來源：上海微系統所公共技術中心，國盛證券研究所 測量系統：工件臺精準定位之基。測量系統：工件臺精準定位之基。超精密位移測量系統是光刻機不可或缺的關鍵分系統之一超精密位移測量系統是光刻機不可或缺的關鍵分系統之一，其直接影響著工件臺位置測量精度、工件臺定位精度，是影響光刻機的套刻精度的重要因素。目前應用于光刻機的超精密位移測量系統主要有雙頻激光干涉儀和平面光柵測量系統兩種。圖表35：工件臺位置測量原理示意圖（干涉儀 VS 光柵尺）資料

39、來源：集成電路與光刻機王向朝、戴鳳釗等，國盛證券研究所 外差干涉技術：外差干涉技術：外差干涉又稱雙頻干涉或者交流干涉，是利用“拍頻”現象，在單頻干涉基礎上發展而來的一種干涉測量技術。所謂外差即將要接收的信號調制在一個已知頻率信號上，再在接收端解調該調制信號。利用外差干涉技術，可以用低頻拍頻信號把難以精確測量的高頻信號的相位變化解調出來，大大降低后續精確鑒相的難度。與單頻干涉技術相比，外差干涉技術在光電探測時避過低頻噪聲區，提高了光電信號信噪比，因此更適用于工業現場，可根據差頻信號的增減直接判別運動方向，無需復雜的鑒相系統。雙頻激光干涉儀由單頻激光干涉儀的基礎上結合外差干涉技術發展而來。雙頻激光

40、干涉儀由單頻激光干涉儀的基礎上結合外差干涉技術發展而來。雙頻激光器發出兩列偏振態正交的具有不同頻率的線偏振光，經過偏振分光器后光束被分離。偏振態平行于紙面光束透過干涉儀后，被目標鏡反射回干涉儀。利用被測目標鏡移動時，產生多普勒效應的多普勒偏移量承載其位移信息。經過干涉鏡后，與頻率為參考光束會合，發生拍頻，經光電探測器轉換為電信號，放大整形后，去除直流量，將交流量轉換為一組脈沖信號。并從雙頻激光器中輸出另一脈沖信號，測試板卡采用減法器對兩列信號相減，得到由被測目標鏡位移引起的多普勒頻移，并計算出被測物體的位移。圖表36：雙頻激光干涉儀原理圖 資料來源：激光外差干涉技術在光刻機中的應用張志平、楊曉

41、峰，國盛證券研究所 平面光柵測量系統基于外差干涉原理，進一步克服了雙頻激光干涉儀在大量程測量時精平面光柵測量系統基于外差干涉原理，進一步克服了雙頻激光干涉儀在大量程測量時精度易受環境影響的缺陷。度易受環境影響的缺陷。在常規光柵測量上，基于外差干涉，雙頻激光器發出兩不同頻率的線偏振光垂直入射被測光柵表面，分別進行+1 級和1 級衍射，衍射光經過角錐反射鏡后再次入射至被測光柵表面進二次衍射，然后會合并沿垂直于光柵表面的方向返回。利用被測光柵與光柵干涉儀發生的相對運動，產生的多普勒頻移量，及會合后的光束拍頻，計算得到多普勒頻移，并得到被測物體的位移。在該一維基礎上，將光柵的刻線由一維變成二維（即平面

42、），便可獲得二維測量。圖表37：基于外差干涉的光柵測量原理 資料來源：激光外差干涉技術在光刻機中的應用張志平、楊曉峰，國盛證券研究所 ASML 首先在光刻機工件臺平面光柵測量技術上取得突破首先在光刻機工件臺平面光柵測量技術上取得突破，2008 年推出 Twinscan NXT：1950i 浸沒式光刻機，采用平面光柵測量技術對 2 個工件臺的六自由度位置進行精密測量。通過在主基板下方布置 8 塊大面積高精度平面光柵，在兩個工件臺上分別布置 4 個平面光柵讀數頭（光柵干涉儀），工件臺相對于平面光柵運動時，平面光柵讀數頭可測出工件臺的運動位移。Nikon 公司在 NSR620D 光刻機中采用平面光柵

43、和雙頻激光干涉儀混合測量的技術方案，將平面光柵安裝在工件臺上表面，將光柵讀數頭安裝在主基板下表面，同時增加雙頻激光干涉儀，結合二者的優點。在讀頭與讀頭切換時采用雙頻激光干涉儀進行在線正準。圖表38：ASML 光刻機的平面光柵測量方案 圖表39：Nikon 光刻機混合測量方案 資料來源：（激光外差干涉技術在光刻機中的應用張志平、楊曉峰，國盛證券研究所 資料來源：（激光外差干涉技術在光刻機中的應用張志平、楊曉峰，國盛證券研究所 對準系統：對準系統：套刻套刻精度的核心保障精度的核心保障 光刻作為集成電路制造中的核心工藝，其對準精度直接決定了芯片的性能與良率。光刻作為集成電路制造中的核心工藝，其對準精

44、度直接決定了芯片的性能與良率。集成電路特征尺寸的不斷縮小，從微米級邁入納米級時代，隨著光刻技術向 10nm 及以下工藝節點的延伸，光刻工藝對套刻精度提出了更高的要求，相應的對準精度的要求已經達到亞納米量級。圖表40：光刻機的對準系統示意圖 資料來源：上海微系統所公共技術中心，國盛證券研究所 對準標識在光刻過程中發揮著關鍵作用。對準標識在光刻過程中發揮著關鍵作用。對準標識是位于光刻掩膜和基片上高精度的特殊圖案，用于幫助確認掩膜版和晶圓的相對位置。在實際工藝過程中，對準標識不僅需要是能在對準激光照射下產生衍射的周期性結構，并且需要滿足不易被工藝損壞、便于放置而不影響器件、可被對準光學系統有效探測等

45、現實條件。圖表41：使用對準標記來對齊后續圖層 資料來源：上海微系統所公共技術中心，國盛證券研究所 掩膜和晶圓的預對準、掩膜工件臺與晶圓工作臺之間的對準，初步實現掩膜和晶圓的預對準、掩膜工件臺與晶圓工作臺之間的對準，初步實現了了掩膜與晶圓的掩膜與晶圓的對準。對準。1）掩膜版預對準系統包括兩個發光二極管及其對應光探測器，在掩膜上固定的位置設計有預對準標識，利用對準標識透光，發光二極管在其上方照明，光線通過并被探測器接收，從而判斷其相對位置，并進行調整完成預對準。2）晶圓的預對準是通過對其邊緣的測定來實現的。通過包括轉臺、發光二極管和 CCD 傳感器的晶圓邊緣位置測量裝置，利用晶圓在偏心旋轉時邊緣

46、光照不均勻導致 CCD 傳感器輸出信號呈現的周期性變化，計算出晶圓偏離中心的修正量和缺口相對于探測器的位置，根據計算結果做出調整，完成晶圓預對準。3）依靠 TIS 系統測量計算位于掩膜工件臺上 TIS 標識相對于晶圓工件臺的位置，實現掩膜工件臺與晶圓工件臺間的對準。TIS 系統包括設置在掩膜工作臺上的 TIS 標識、光刻機的光學成像系統、晶圓工作臺上的 TIS 傳感器。在光源的照射下，TIS 標識通過光學成像透鏡系統投射在晶圓工件臺表面。位于晶圓工件臺上的 TIS 傳感器可以隨其移動測量出 TIS 標識像強度的空間（X Y Z）分布，并據此計算出掩膜工件臺上 TIS 標識與晶圓工件臺的相對位置

47、。圖表42：掩模版與掩模臺預對準 圖表43：晶圓與晶圓工件臺預對準 資料來源：超大規模集成電路先進光刻理論與應用韋亞一，國盛證券研究所 資料來源：超大規模集成電路先進光刻理論與應用韋亞一，國盛證券研究所 完成掩膜及晶圓的預對準和二者工件臺的對準后，進一步實現掩膜版與晶圓的精確對準。完成掩膜及晶圓的預對準和二者工件臺的對準后，進一步實現掩膜版與晶圓的精確對準。為實現掩模與硅片進行高精度的對準，首先需要測量出掩模與硅片的相對位置，并根據測量結果移動工件臺與掩模臺，最終實現掩模與硅片的對準。掩膜與晶圓的對準有多種方式，按光學系統工作方式可分為亮場、暗場或衍射模式；按光線的傳輸方式及其與曝光系統的關系

48、，可分為透過曝光系統（TTL）、在軸和離軸；按對準位置數目分，可分為全硅片、增強型全硅片、曝光區域之間對準。同軸對準的測量光路經過光刻機的投影物鏡，用于測量掩模的位置。離軸對準系統的測量光路不經過投影物鏡，具有獨立的光學模塊，用于測量硅片的位置。掩模與硅片相對位置關系的建立通過離軸對準結合同軸對準來實現。目前，全球高端光刻機市場長期由阿斯麥公司（目前，全球高端光刻機市場長期由阿斯麥公司（ASML）、尼康公司（）、尼康公司（Nikon）和佳能公）和佳能公司（司（Canon）占據）占據，其光刻機核心技術在集成電路行業內具有堅實的發展基礎和前瞻代表性。自 20 世紀 70 年代起，光刻機先后經歷了大

49、致五代產品發展，套刻精度要求也隨之不斷地提高，其對準技術也在不斷地改進迭代。圖表44：阿斯麥、尼康、佳能的對準技術演進路線 資料來源：光刻對準關鍵技術的發展與挑戰邱俊，楊光華等，國盛證券研究所 ASML 公司對準技術主要基于相位光柵位置測量原理，歷經四代技術發展。公司對準技術主要基于相位光柵位置測量原理，歷經四代技術發展。最初采用的TTL 技術，使用一階衍射光，位置精度難以滿足提高的對準需求，因此設計推出了高階射級次增強型對準技術（ATHENA），使用 7 個衍射級次，測量精度得到提高引入 532nm對準波長緩解干涉相消問題。為進一步優化對準標識設計，兼容尼康公司和佳能公司的對準標記，公司提出

50、了基于自參考干涉的 SMASH，使標記設計更加靈活，并大幅提高對準效率。此后 ASML 推出了 ORION，可適用于更小周期標記，增強了系統穩定性，提高了測量精度和工藝魯棒性。ATHENA離軸對準技術離軸對準技術利用632.8nm 波長的紅光和532nm 波長的綠光作為照明光束經反射鏡反射后，入射到硅片對準標記上產生衍射，利用對準標記的17 級衍射光進行對準，共形成 14 個測量通道，衍射光經過對準光學系統后，在參考光柵處形成對準標記的像，透過參考光柵后形成莫爾條紋。對準過程中，工件臺帶動硅片沿 x 方向移動，硅片對準標記的像在參考光柵上的位置隨之變化。探測器探測到的光強也隨之變化，光強達到最

51、大值時對應的位置 x0 即為 x 方向的對準位置。圖表45：ATHENA 離軸對準技術原理示意圖 資料來源：集成電路與光刻機王向朝、戴鳳釗等，國盛證券研究所 ASML 在面向在面向 65nm 技術節點的浸液光刻機技術節點的浸液光刻機 XT 1400Ei 上引入了上引入了 SMASH 對準技術對準技術。與 ATHENA 技術相比，增加了 780nm 和 850nm 兩種近紅外探測波長，采用自參考干涉技術，不需要使用參考光柵，對準標記的設計具有更大的靈活性，可以自由地優化光柵周期、尺寸等參數，進一步提高了對準精度和工藝適應性。圖表46：SMASH 原理示意圖 資料來源：光刻對準關鍵技術的發展與挑戰

52、邱俊，楊光華等，國盛證券研究所 2017 年年 ASML 公司在面向公司在面向 7nm 技術節點的浸液光刻機技術節點的浸液光刻機 NXT 2000i 上引入上引入 ORION對準技術。對準技術。在 SMASH 技術的基礎上，每個波長的照明光使用兩種偏振態，使得對準信號的通道數翻倍。對準過程中可以選定一個或者組合使用多個信號通道，使得測量信號具有足夠高的對比度，而且對標記的非對稱變形不敏感，從而進一步提高了對準精度和工藝適應性，是 NXT 2000i 光刻機實現 1.4nm 套刻精度的重要技術支撐。隨著器件特征尺寸的不斷縮小，套刻精度需達到隨著器件特征尺寸的不斷縮小，套刻精度需達到 12nm，這

53、對于對準技術精度要求越，這對于對準技術精度要求越來越高。來越高。因此，對準技術的改進方向有以下幾方面展望：1）優化光機結構：）優化光機結構：衍射級次越高，其測量信號的對準精度越高。因此為了提高對準精度，需要優化光機結構，如使用具有更高 NA 的物鏡或改變光路以增大 NA，從而獲得更高衍射級次的測量信號，并縮小照射光斑尺寸，減小信號串擾。通過光機結構的優化，提高光束位置、指向以及偏振的穩定性，提高測量系統的穩定性。2）引入更多的偏振態和波長：）引入更多的偏振態和波長：隨著技術節點的不斷減小，標記非對稱性對位置精度的影響成為制約對準精度的主要因素，因此需研究非對稱性對位置精度的影響規律，并修正非對

54、稱性對位置精度的影響。由于不同波長、偏振狀態以及衍射級次對非對稱性具有不同的敏感度，因此可以利用這種敏感度的差異，修正非對稱性對位置精度的影響。3）對準標記結構與布局優化：）對準標記結構與布局優化：對準精度的提高需要優化對準標記。為了提高標記放置的靈活性，需引入更小的對準標記。目前對準標記主要通過光柵周期變化來改變光束衍射信息，超表面技術能在較小區域內實現對光場的調控，可將其應用于對準標記設計，以減小標記尺寸，豐富對準信號信息。4）選擇不同的定位系統，實現更穩定的控制系統定位補償：）選擇不同的定位系統，實現更穩定的控制系統定位補償：在對準系統中，硅片臺的外部定位系統提供了對準標記的準確位置信息

55、。在空氣環境中，如深紫外（DUV）等光刻機中，可以采用平面光柵定位系統。與雙頻激光干涉儀相比，平面光柵可以溯源到光柵的柵距，以微晶玻璃等低膨脹系數材料制成的光柵柵距受環境擾動的影響較小，而且由柵距誤差導致的系統性誤差可以被有效補償。由于雙頻激光干涉儀系統的光源在真空條件下波長保持不變，減小了環境變化對波長的影響。因此，在不同的環境條件下，可以選擇不同的定位系統，實現更穩定的定位補償。3、光刻機市場：光刻機市場：ASML、Nikon、佳能壟斷、佳能壟斷 3.1 光刻機發展歷程光刻機發展歷程：步進掃描投影式光刻機為當前主流機型：步進掃描投影式光刻機為當前主流機型 光刻機是決定集成電路關鍵尺寸、集成

56、度以及終端產品性能的關鍵設備光刻機是決定集成電路關鍵尺寸、集成度以及終端產品性能的關鍵設備。其曝光方式先后經歷了接觸式、接近式和投影式三個階段。而投影光刻機又經歷了掃描投影、步進重復投影與步進掃描投影等幾個階段。步進掃描投影光刻機解決了大曝光場與高分辨率之間的矛盾，將光刻機的發展帶入了一個嶄新的階段。隨著曝光波長的不斷減小、投影物鏡數值孔徑的持續增大以及各種分辨率增強技術的應用，步進掃描投影光刻機的分辨率持續提升。20 世紀六七十年代，接觸式光刻機是集成電路制造的主流光刻設備。世紀六七十年代，接觸式光刻機是集成電路制造的主流光刻設備。接觸式光刻機曝光過程中掩模與硅片上的光刻膠直接接觸，光透過掩

57、模圖形對光刻膠曝光。掩模和涂膠硅片分別置于掩模臺和承片臺上，掩模臺和承片臺都有 X、Y、Z 三個方向調節與旋轉定位功能。然后通過分立視場顯微鏡同時觀察掩模版和硅片，操作者通過手動控制掩模臺和承片臺實現掩模圖形和硅片圖形的對準。對準完成后，掩模版和硅片表面的光刻膠涂層直接接觸。由汞燈發出的紫外光對硅片進行曝光，實現掩模圖形到硅片面的轉移。接觸式曝光的優點是掩模與光刻膠直接接觸，可以有效減小光衍射效應的影響；缺點是掩模版和光刻膠直接接觸會污染、損壞掩模版和光刻膠層，縮短掩模的使用壽命，且極易形成圖形缺陷，影響良率。20 世紀世紀 70 年代半導體工業開始采用接近式光刻機。年代半導體工業開始采用接近

58、式光刻機。與接觸式光刻機不同，接近式光刻機在掩模和硅片之間留有微小的間距，有效減少了掩模與光刻膠層的污染和損壞。接近式光刻機與接觸式光刻機結構相似，主要區別僅在于掩模和硅片是否接觸，因此接觸式光刻機和接近式光刻機通常合稱為接近/接觸式光刻機。為了得到更高分辨率，需要減小掩模版與硅片的間距，而當間距接近幾十微米時，就很難再減小。由于光學衍射效應的影響，接近式光刻機的分辨率在當時只能達到 3m 左右。接近式/接觸式光刻機主要應用于早期的小規模集成電路制造。圖表47：接近/接觸式投影光刻機結構示意圖 資料來源：集成電路與光刻機王向朝、戴鳳釗等，國盛證券研究所 接近接近/接觸式光刻機存在掩模和光刻膠污

59、染、損壞以及分辨率低等問題接觸式光刻機存在掩模和光刻膠污染、損壞以及分辨率低等問題，投影光刻機投影光刻機應應運而生。運而生。1973年，Perkin Elmer公司（美國）推出了世界上首臺掃描投影光刻機Micralign，投影光刻機逐漸取代接近/接觸式光刻機，成為集成電路制造的主流機型。與接近式光刻機不同，掃描投影光刻機在工作過程中將掩模上的圖形投影成像到硅片面。該掃描投影光刻機上安裝有帶有狹縫的、數值孔徑為 0.17 的反射式投影光學系統。當采用波長為400nm 的汞燈光源照明時，光刻分辨率為 2m。汞燈發出的光經過狹縫后成為均勻的照明光，經反射鏡照射到硅片上。由于狹縫尺寸較小，為了實現全硅

60、片曝光，需要在整個硅片面上進行掃描曝光。光刻機工作過程中，掩模和硅片分別置于掃描臺上。掃描臺在曝光時同步移動掃描，使得經過狹縫的光束同時掃描掩模和硅片，實現掩模圖形在硅片上光刻膠中的曝光。由于掩模和硅片明顯分開，解決了掩模和光刻膠的污染、損壞等問題，分辨率也有所提高。掃描式光刻機由于采用 1：1 光學鏡頭進行掃描投影，主要應用于中等規模集成電路制造。投影光刻機投影光刻機曝光方式先后經歷了掃描投影曝光、曝光方式先后經歷了掃描投影曝光、步進重復步進重復投影曝光和步進掃描投影曝光投影曝光和步進掃描投影曝光等幾個發展階段。等幾個發展階段。掃描投影曝光通過一次掃描過程完成整個硅片的曝光。步進重復投影曝光

61、每次曝光一個場，然后步進到下一個場進行曝光，直至完成整個硅片的曝光。而步進掃描投影曝光結合了掃描投影曝光和步進重復投影曝光的特點，與步進重復曝光方式相同，每次曝光一個場，但是每個場的曝光通過掃描的方式完成。一個場曝光完成后，硅片步進到下一個場繼續進行掃描曝光，直至完成整個硅片的曝光。圖表48：掃描投影光刻機示意圖 圖表49：光刻機曝光方式的演變 資料來源：集成電路與光刻機王向朝、戴鳳釗等，國盛證券研究所 資料來源：集成電路與光刻機王向朝、戴鳳釗等，國盛證券研究所 掃描投影到掃描投影到步進重復步進重復投影投影，提高掩膜硅片縮放比例，降低掩膜制作難度，提高掩膜硅片縮放比例，降低掩膜制作難度。掃描投

62、影光刻機采用的是 11 的縮放比例，掩模與硅片尺寸相同。隨著芯片關鍵尺寸的不斷縮小，由于掩模上的圖形必須保持等比例縮小，使得掩模的加工制作越來越困難。而且掃描過程中微振動引入的圖形失真等問題同樣不容忽視。步進重復式投影光刻機采用縮小倍率的投影物鏡，解決了這些問題，得到了業界的關注。1978 年，GCA 公司（Geophysical Corporation of America，美國）推出了世界上首臺商用步進重復式投影光刻機 DSW4800。硅片上包含若干個曝光場，每次曝光一個場。一個場曝光完成后，工件臺帶動硅片步進到下一個場進行曝光，直至完成整個硅片的曝光。曝光過程中，工件臺與掩模臺保持靜止，

63、減小了振動引起的圖形失真。此外，由于步進重復式投影光刻機采用了縮小倍率（41、51 或 101）的投影物鏡系統，掩模設計制造的難度和成本顯著降低。增大投影物鏡數值孔徑增大投影物鏡數值孔徑，減小曝光波長減小曝光波長，步進步進重復式光刻機分辨率不斷提高重復式光刻機分辨率不斷提高。1978 年GCA 公司推出的 DSW4800 光刻機采用汞燈的 g 線（436nm）作為曝光波長，投影物鏡的縮小倍率為 10 倍，數值孔徑為 0.28，視場為 10mm10mm，分辨率為 1.4m。而 20世紀 90 年代采用 248nm 的 KrF 曝光光源，分辨率達到 250nm。為滿足集成電路的發展對曝光視場的需求

64、，1978 年到 1993 年，步進重復式投影光刻機的投影物鏡視場也在逐漸增大，從 10mm10mm 增大到 22mm22mm。目前步進重復光刻機主要應用于0.25m 以上工藝，主要采用 g 線和 i 線光源，在非關鍵層以及封裝等領域仍廣泛使用。圖表50：步進重復式投影光刻機曝光示意圖 圖表51：步進重復式投影光刻機的發展（1978 年1993 年）資料來源：集成電路與光刻機王向朝、戴鳳釗等，國盛證券研究所 資料來源：集成電路與光刻機王向朝、戴鳳釗等，國盛證券研究所 集成電路集成電路不斷發展不斷發展，投影物鏡視場和數值孔徑同時增大難以實現。，投影物鏡視場和數值孔徑同時增大難以實現。隨著集成電路

65、的發展，芯片的集成度越來越高，尺寸不斷增大。集成度的提高要求光刻機投影物鏡具有更高的-10.0%-5.0%0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%0.05.010.015.020.025.030.035.0營收（億元）yoy-30.0%-20.0%-10.0%0.0%10.0%20.0%30.0%40.0%0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0歸母凈利潤（億元）yoy分辨率，需要增大數值孔徑。芯片尺寸的增大則要求光刻機在實現高分辨率的同時增大曝光場。對于步進重復式光刻機，增大曝光場需要增大投影物鏡視場，設計與制造同時具有大視場和大數值孔徑的投影物鏡難度非常大。

66、步進步進重復投影到步進掃描投影，較小視場實現更大曝光場，減小投影物鏡研發難度。重復投影到步進掃描投影，較小視場實現更大曝光場，減小投影物鏡研發難度。1990 年，SVGL 公司（Silicon Valley Group Lithography，美國）推出了世界上首臺步進掃描投影光刻機 Micrascan I，在投影物鏡視場大小一定的情況下，通過掃描實現更大的曝光場。相比步進重復式投影光刻機，步進掃描投影光刻機可以在大數值孔徑下，以較小的視場實現更大的曝光場。明顯降低了對投影物鏡視場大小的要求，減小了投影物鏡的研發難度。曝光過程中，曝光狹縫位置保持不變，在曝光當前場時，承載硅片的工件臺和承載掩模

67、的掩模臺反向同步運動，實現整個場的掃描曝光。當前場曝光結束后，工件臺步進到下一個曝光場重復掃描曝光過程，直至完成整個硅片的曝光。圖表52：步進掃描路徑示意圖 圖表53：步進掃描曝光原理示意圖 資料來源：集成電路與光刻機王向朝、戴鳳釗等，國盛證券研究所 資料來源：集成電路與光刻機王向朝、戴鳳釗等，國盛證券研究所 步進掃描投影光刻機步進掃描投影光刻機為當前主流機型為當前主流機型。自誕生至今步進掃描投影光刻機已經歷 30 年，主要用于高端芯片制造的關鍵層。對于傳統的硅基底工藝，從 0.18m 開始便采用可步進掃描光刻，現階段最先進的光刻機EUV 光刻機（7nm 以下）采用的同樣是步進掃描投影曝光方式

68、。步進掃描式光刻機在 7nm 技術節點集成電路制造中發揮著關鍵作用，并將支撐集成電路向 5nm 及以下技術節點邁進。3.2 千億級市場，海外三強壟斷千億級市場，海外三強壟斷 2024 年全球光刻機設備市場規模預計達年全球光刻機設備市場規模預計達 315 億美元，是億美元，是市場占比最大的細分設備市場占比最大的細分設備。據世界半導體貿易統計協會數據，2024 年全球半導體市場規模為 6280 億美元，同比增長19.1%，ASML 預測 2030 年行業規模將突破萬億美元，伴隨半導體行業的持續上升，設備作為基礎，市場規模隨半導體行業周期上行而持續增長，光刻機設備作為半導體設備核心細分，根據中商產業

69、研究院數據，2024 年全球光刻機市場規模將增至 315 億美元。圖表54：光刻機市場規模（億美元）資料來源：SEMI、中商產業研究院，國盛證券研究所 全球光刻機出貨量持續提升全球光刻機出貨量持續提升。ASML、Canon、Nikon 三大光刻機供應商出貨量穩步提升，2021 年三者集成電路用光刻機出貨量為 478 臺，2022 年增長到 551 臺，漲幅 15%；2023 年全球半導體 IC 光刻機總出貨量為 681 臺，其中 ASML 處于主導地位。從 EUV、ArFi、ArF 三個高端機型的出貨來看，2021 年共出貨 152 臺；2022 年出貨 157 臺，增長3.3%，其中 ASM

70、L 出貨 149 臺，占據 95%市場份額；Nikon 出貨 8 臺，占據剩余 5%的市場份額。圖表55：2021-2023 全球光刻機出貨量（臺）資料來源：ASML、NIKON、CANON 公司公告，國盛證券研究所 目前，全球光刻機的銷量主要集中在中低端產品（如目前，全球光刻機的銷量主要集中在中低端產品（如 KrF 和和 i-Line）。）。它們的市場份額分別為 37.9%和 33.6%。其次，ArFi、ArFdry 和 EUV 的市場份額分別為 15.4%、5.8%和 7.3%。其中，EUV 光刻機作為全球光刻機發展的重要方向之一，其價格顯著高于其他類型的光刻機。0501001502002

71、5030035020202021202220232024E00.050.10.150.20.250100200300400500600700800202120222023出貨量（臺）yoy圖表56：2023 年全球光刻機產品銷量結構占比 資料來源：中商情報網，國盛證券研究所 光刻機市場呈寡頭壟斷格局光刻機市場呈寡頭壟斷格局，由國外企業主導由國外企業主導。全球光刻機市場的主要競爭者包括 ASML、Nikon 和 Canon，其中 ASML 占據著絕對的主導地位。具體來說，ASML 的市場份額為82.1%，Canon 為 10.2%，而 Nikon 為 7.7%。在超高端光刻機 EUV 領域，AS

72、ML 獨占市場，它是全球唯一能夠設計和制造 EUV 光刻機的公司。同時，在高端光刻機的 ArFi 和ArFdry 領域，ASML 也占據主導地位。Canon 則主要集中在 i-line 和 KrF 光刻機領域，而Nikon 則涵蓋了除 EUV 之外的多個領域。圖表57：2022 年全球光刻機行業企業競爭格局 資料來源：華經產業研究院，國盛證券研究所 ASML 在高端光刻機市場占據主導地位。在高端光刻機市場占據主導地位。根據 ASML 2024 年財報數據，各類光刻機收入占比中，EUV 機型貢獻了 39.39%，ArFi 機型占比 45.76%。由于 EUV 和 ArFi 作為高端設備，單價較高

73、，成為 ASML 主要的收入增長來源。從光刻機種類來看，ASML 是全球唯一的 EUV 光刻機供應商，具有絕對的壟斷優勢，2024 年首次交付新設備 EXE（High NA EUV）2 臺，引領光刻機走向新時代。從產品單價來看，EXE 產品 ASP 為 2.33 億歐元，NXE 為 1.87 億歐元，Arfi 產品 ASP 為 0.75 億歐元。37.9%33.6%15.4%7.3%5.8%KrFi-lineArFiEUVArF dry82.1%10.2%7.7%ASMLCanonNikon圖表58：ASML 各類光刻機出貨量（臺）圖表59：ASML 各類光刻機營收（百萬歐元）資料來源：ASM

74、L 公告，國盛證券研究所 資料來源：ASML 公告，國盛證券研究所 中國為半導體設備最大市場中國為半導體設備最大市場，光刻機需求量較大，光刻機需求量較大。中國大陸是最大的半導體設備市場，同時也是 ASML 的最大客戶之一，2024 年 ASML 在中國大陸營收為 101.95 億歐元，占比36.1%，2023年中國大陸營收占ASML全部營收比為26.31%，2024年增長至36.07%。圖表60：ASML 光刻機分地區營收（百萬歐元）圖表61：2024 年 ASML 光刻機分地區營收占比 資料來源：ASML 公告，國盛證券研究所 資料來源：ASML 公告，國盛證券研究所 國產光刻機空間廣闊、任

75、重道遠國產光刻機空間廣闊、任重道遠。光刻機國內供不應求，根據智研產業研究院，2023 年我國光刻機產量為 124 臺，需求量為 727 臺，供需關系嚴重不匹配，本土廠商供給能力有待加強。上海微電子是目前中國第一家也是唯一一家光刻機巨頭，具備 90nm 及以下的芯片制造能力。近年來，在國家政策支持下，國內企業加速研發突破光刻機制造技術，目前國產光刻機在 90nm 及以下工藝節點方面取得了重要進展。例如，上海微電子自主研發的 600 系列光刻機已實現 90nm 工藝的量產，并正在進行 28nm 浸沒式光刻機的研發工作。根據公開數據，上海微電子光刻機出貨量占國內市場份額的比例已超過 80%。整體來說

76、，目前我國光刻機行業國產化率僅為 2.5%，整機技術仍與海外存在差距較大。數據顯示，2023 年我國進口光刻機數量高達 225 臺，進口金額高達 87.54 億美元，進口金額創下歷史新高，且預計在未來 3-5 年內，我國光刻機仍將主要依賴于進口。美日荷美日荷加強加強對華先進制程對華先進制程出口限制出口限制，光刻機國產化勢在必行，光刻機國產化勢在必行。2022 年 10 月 7 日，美國升級對中國半導體行業的管控措施，限制 18nm 及以下 DRAM、128 層及以上 NAND 閃存，以及 16nm 或 14nm 及以下邏輯芯片制造設備的出口。2023 年 3 月，日本和荷蘭相繼宣布加入美國的對

77、華芯片出口管制行列。荷蘭 2023 年 6 月 30 日發布新半導體設備出口限制規定，自 2023 年 9 月 1 日起，特定類型的先進半導體設備出口需獲得許可，其05010015020025030035040045050020202021202220232024i線KRFARFARFIEUVEXE050001000015000200002500020202021202220232024i線KRFARFARFIEUVEXE05000100001500020000250003000020202021202220232024美國歐洲、中東、非洲荷蘭亞洲其他地區中國大陸中國臺灣新加坡韓國日本4.09

78、%22.68%1.01%15.41%36.07%0.01%0.06%4.68%16.00%日本韓國新加坡中國臺灣中國大陸亞洲其他地區荷蘭歐洲、中東、非洲美國中包括 ASML 生產的 2000i 及更新型號的浸潤式光刻機。2023 年 3 月，日本宣布自 2023年 7 月起，對 23 種先進半導體制造設備實施出口管制，包括光掩模鍍膜設備、光掩模檢測設備、光刻步進器以及符合氬氟化物（ArF）DUV 性能標準或更高水平的掃描儀設備等。在這樣的背景下，光刻機國產化勢在必行。4、國內、國內供應鏈供應鏈廠商廠商梳理梳理 4.1 上海微電子上海微電子：國內光刻機整機制造廠商國內光刻機整機制造廠商 上海微電

79、子 2002 年在張江高科技園區正式成立，2009 年 12 月首臺先進封裝光刻機產品 SSB500/10A 交付用戶，2016 年 6 月首臺暨國內首臺前道掃描光刻機交付用戶，2017年 4 月公司承擔的國家 02 重大科技專項任務“浸沒光刻機關鍵技術預研項目”通過了國家正式驗收，2017 年 10 月公司承擔的 02 重大科技專項“90nm 光刻機樣機研制”任務通過了 02 專項實施管理辦公室組織的專家組現場測試，2018 年 3 月 90nm 光刻機項目通過正式驗收，公司作為國內光刻機整機制造廠商，引領國內光刻機制造發展。公司光刻機產品可用于平板顯示、先進封裝、新型化合物半導體器件、ME

80、MS 和集成電路前道芯片制造環節，其中 SSX600 系列步進掃描投影光刻機采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臺掩模臺技術，可滿足可滿足 IC前道制造前道制造 90nm、110nm、280nm 關鍵層和非關鍵層的光刻工藝需求，可關鍵層和非關鍵層的光刻工藝需求，可用于用于 8 寸產線或寸產線或 12 寸產線寸產線。圖表62：上海微電子光刻機產品矩陣 資料來源：上海微電子公司官網，國盛證券研究所 4.2 國科精密：專注高端曝光光學系統制造國科精密：專注高端曝光光學系統制造 深耕光刻光學領域，構建超精密光機研發體系深耕光刻光學領域，構建超精密光機研發

81、體系。國科精密成立于 2014 年 8 月，前身為中國科學院長春光學精密機械與物理研究所超精密光學工程研究中心。公司專注于光刻機投影物鏡系統、超精密光學檢測、超精密光機制造等領域的研發、生產和銷售。其產品主要應用于高端光學系統，具備高復雜度和極限精度的特點。公司總部位于吉林省長春市，在上海設有投影光刻照明系統研發分公司。國家級重大專項承擔者，打造國際領先研發平臺國家級重大專項承擔者，打造國際領先研發平臺。國科精密建立了一支由百余名畢業于著名高正的碩士、博士研究生組成的研發團隊，建成了價值 3 億元、代表當代國際水平的超精密光機系統研發與制造平臺，投入使用的超凈廠房面積近萬平方米。公司作為（“國

82、家科技重大專項 02 專項”支持的唯一一家光刻機投影物鏡系統研發單位，承擔了多項國家級科研項目，取得了顯著的科研成果。拓展前沿光學應用，加速高端裝備產業化進程拓展前沿光學應用，加速高端裝備產業化進程。近年來，國科精密積極拓展業務布局，致力于極大規模集成電路光刻投影光學、顯微光學、多光譜融合成像探測等領域的高技術研究，同時開展各類高端光學儀器與裝備產品的研發工作。公司在上海設立的分公司專注于光刻機照明系統的研發、制造和技術服務，提升了在復雜非成像光學系統設計與仿真、深紫外激光光束整形與控制等方面的能力。圖表63：國科精密超精密光學技術 資料來源：國科精密公司官網，國盛證券研究所 4.3 科益虹源

83、：科益虹源：DUV 光源制造商光源制造商 專注半導體高端光源技術，布局全產業鏈解決方案專注半導體高端光源技術，布局全產業鏈解決方案?？埔婧缭从?2016 年 7 月由亦莊國投、中科院微電子所、國科控股和技術團隊共同發起設立，肩負專項成果轉化重任。公司是一家專注于半導體行業高端光源設備研發的高科技企業，是中國唯一、全球第三家具備光刻準分子激光技術全鏈條研發和產業化能力的公司，業務涵蓋國產自研光刻曝光光源產品、進口高端光源技術服務、集成電路檢測光源、高端光源核心元器件等領域。圖表64：科益虹源 ArF 干式 DUV 準分子激光器 資料來源：儀器信息網，國盛證券研究所 自主創新驅動發展，持續攻克光刻

84、光源關鍵技術自主創新驅動發展，持續攻克光刻光源關鍵技術。公司擁有一支涵蓋光、機、電、控、測、系統、集成等技術開發和生產制造能力的團隊，秉承“服務國家戰略，實現產業價值”的使命，致力于打造具有自主知識產權的核心技術和產品。實現國產高能光源突破，加速光刻設備國產化進程實現國產高能光源突破，加速光刻設備國產化進程。2018 年 3 月科益虹源自主設計開發的國內首臺高能準分子激光器順利出貨，打破了國外廠商的長期壟斷。公司正在承擔（“國家 02 重大專項浸沒光刻光源研發”任務?？埔婧缭礊樯虾Ｎ㈦娮庸庠垂?。圖表65：科益虹源股權圖（截至 2024.9.30）資料來源：企查查，國盛證券研究所 4.4 華

85、卓精科：雙工作臺制造商華卓精科：雙工作臺制造商 華卓精科成立于 2012 年 5 月，目前為國內首家自主研發并實現光刻機雙工件臺商業化生產的企業，主營業務以超精密測控技術為基礎，研究、開發和生產超精密測控設備部件、超精密測控設備整機并提供相關技術開發服務，主要產品包括精密運動系統、靜電卡盤和隔振器等超精密測控設備部件，以及晶圓級鍵合設備、激光退火設備等超精密測控設備整機，應用領域覆蓋集成電路制造、超精密制造、光學、醫療、3C 制造等行業。公司精密運動系統產品采用定制化技術路線，從細分領域切入，逐步實現全應用領域的覆蓋，擁有精度高、產品成熟和性能好等特點，定位精度可達 60nm，產品已進入各領域

86、龍頭企業供應鏈，同時為多所高正和科研機構提供產品和技術服務；晶圓級鍵合設備采用了面對面對準的方式，擴大了適用晶圓種類，并采用精密控制技術和圖形分析算法，使晶圓對準精度達到 150nm；激光退火設備采取差異化技術路線，提出多波、多光束疊加退火的核心技術，實現了光束和溫度場的靈活可控，已實現首臺激光退火設備的生產并向燕東微電子等客戶交付，通過用戶驗收；納米精度運動及測控系統采用目前最先進的磁懸浮平面電機驅動導向一體化結構，在自主開發的先進算法控制下實現納米級分辨率及相應套刻精度指標；公司自主研發的靜電卡盤產品在產品結構設計、尺寸形位精度及使用可靠性等方面具有技術優勢，一定程度上破除了國外廠商在該產

87、品領域內的長期壟斷局面。公司 DWS 系列光刻機雙工件臺采用平臺化、模塊化的設計，可實現優于 4.5nm 的運動平均偏差，正在研發中的 DWSi 系列光刻機雙工件臺運動平均偏差優于 2.5nm，可應用于 ArFi 光刻機。圖表66：華卓精科超精密運動產品 圖表67：華卓精科 HBS 系列全自動晶圓混合鍵合系統 資料來源：華卓精科公司官網，國盛證券研究所 資料來源：華卓精科公司官網，國盛證券研究所 4.5 福晶科技：全球頭部福晶科技：全球頭部 LBO 晶體、晶體、BBO 晶體晶體供應商供應商 產品體系完備，涵蓋晶體元器件、精密光學元件及激光器件產品體系完備，涵蓋晶體元器件、精密光學元件及激光器件

88、。福晶科技主要從事光電元器件的研發、生產和銷售，致力于為客戶提供一站式綜合解決方案。其產品體系涵蓋晶體元器件、精密光學元件和激光器件三大類。其中，晶體元器件包括非線性光學晶體、激光晶體、磁光晶體、雙折射晶體、聲光和電光晶體、閃爍晶體等，廣泛應用于各類激光系統；精密光學元件涵蓋窗口片、反射鏡、棱鏡、偏振器、柱面鏡、球面鏡、波片、分光鏡等，用于光學系統的精密調控；激光器件主要包括磁光器件、聲光器件、電光器件及電光驅動電源，作為激光系統的核心組件。營收穩健增長，晶體與精密光學元件業務表現突出營收穩健增長，晶體與精密光學元件業務表現突出。公司 2024 年 Q1-Q3 營收 6.7 億元，yoy+11

89、.64%，歸母凈利潤 1.7 億元，yoy+2.66%。2024 上半年總營收 4.39 億，晶體元器件較上年同期增長 20.03%，其中非線性光學晶體營收較上年同期增長 17.69%，激光晶體營收較上年同期增長 23.64%；精密光學元件營收較上年同期增長 19.26%；激光器件營收較上年同期下降 3.16%。強化半導體高端光學布局，加速國產化替代進程強化半導體高端光學布局，加速國產化替代進程。公司持有至期光子股份 45.79%，至期光子主要面向高端光學應用領域，聚焦于納米及亞納米精度的超精密光學元件及復雜光機組件的研發與生產，面向國家重大戰略需求的半導體高端裝備與其他重大技術設備應用領域，

90、致力于突破關鍵性瓶頸技術，為半導體量測設備在內的前沿高端光學應用提供優異品質的超精密光學元器件國產替代解決方案。圖表68：福晶科技營業收入 圖表69：福晶科技歸母凈利潤 資料來源：Wind，國盛證券研究所 資料來源：Wind，國盛證券研究所 圖表70：至期光子股權情況 資料來源：企業預警通，國盛證券研究所 風險提示：風險提示：下游需求不及預期，市場競爭加劇，新品進展不及預期。0.005.0010.0015.0020.0025.0030.00024681020182020202224Q1-Q3營收（億元）yoy-20.00-10.000.0010.0020.0030.0040.0000.511.

91、522.520182020202224Q1-Q3歸母凈利潤（億元）yoy(%)4.6 茂萊光學：先進光學鏡茂萊光學：先進光學鏡頭頭供應商供應商 茂萊光學專注于精密光學器件、光學鏡頭及光學系統的研發、設計、制造和銷售，主要產品覆蓋深紫外 DUV、可見光到遠紅外全譜段，下游涵蓋半導體、生命科學、AR/VR 檢測、無人駕駛等領域。公司深耕光學行業數十載，擁有較強的研發實力、制造工藝，建立了完善的運營管理體系和營銷服務體系，銷售網絡覆蓋歐洲、北美、中東等國家和地區，憑借著技術實力和垂直整合能力，已與多家全球領先的高科技企業及關鍵技術領域的科研院所達成長期戰略合作伙伴關系。圖表71：茂萊光學主營業務相關

92、發展情況 資料來源：茂萊光學招股說明書，國盛證券研究所 2024 年公司實現營業收入 5.03 億元，較上年同期增加 9.78%，細分來看，半導體領域收入占比為 46.29%，生命科學領域收入占比為 23.49%，無人駕駛領域收入占比為7.27%，生物識別領域收入占比為 7.04%，AR/VR 檢測領域收入占比為 5.13%，航空航天領域收入占比為 1.68%，其他占比為 9.10%，半導體領域正處國產化替代浪潮，國內產品需求持續增加，此外無人駕駛領域收入較同期增幅較大。公司致力于提升產品附加值和客戶體驗，以持續增強產品市場競爭力。在技術研發方面，公司專注于核心技術能力積累與新產品開發，持續加

93、大研發資源投入，夯實研發人才隊伍，2024 年公司獲得發明專利 31 項（其中包含 14 項境外發明專利），實用新型專利 11 項。累計獲得發明專利75 項，實用新型專利 119 項，外觀設計專利 1 項，軟件著作權 8 項。公司研發設計和制造的精密光學器件包括透鏡、棱鏡和平片，具有高面型、高光潔度、高性能鍍膜指標特點，應用于光刻機、高分衛星、探月工程、民航飛機等國家重大戰略發展領域；研發制造的精密光學鏡頭包括顯微物鏡、機器視覺鏡頭、成像鏡頭和監測鏡頭系列產品，具有高精度、高分辨率、成像質量優質的技術特點；精密光學系統主要包括半導體檢測光學模組、醫療檢測光學系統模組、生物識別光學模組、AR/V

94、R 光學測試模組及光學檢測設備等，覆蓋多個科技前沿應用領域中光學模組和光學設備的設計、裝調及測試。圖表72：茂萊光學自由曲面透鏡 資料來源：茂萊光學官網，國盛證券研究所 風險提示：風險提示：下游需求不及預期，市場競爭加劇，供應鏈安全。4.7 福光股份：光學元件供應商福光股份：光學元件供應商 覆蓋特種與民用光學，廣泛布局高端光學市場覆蓋特種與民用光學，廣泛布局高端光學市場。福光股份是一家專業從事特種及民用光學鏡頭、光電系統、光學元組件研發生產的高新技術企業，產品涵蓋激光、紫外、可見光、紅外全光譜鏡頭及光電系統。公司業務分為（“定制產品”和（“非定制產品”兩大類，其中定制產品主要應用于國家重大航天

95、任務及高端裝備，如（“神舟系列”“嫦娥探月”“天問一號”等，核心客戶包括中國科學院及各大集團科研院所；非定制產品則覆蓋安防、車載、紅外、機器視覺、投影光機等領域，廣泛應用于智慧城市、物聯網、車聯網、智能制造等行業，推動光學技術的廣泛應用與產業升級。圖表73：福光股份光學鏡片產品 資料來源：福光股份官網，國盛證券研究所 營收穩步增長，光學元件業務貢獻提升營收穩步增長，光學元件業務貢獻提升。公司 2024 年營收 6.2 億元，yoy+5.8%，其中非定制光學鏡頭為主要收入來源。歸母凈利潤 0.1 億元，實現扭虧為盈，主要得益于（“提質降本增效”戰略的推進。在業務層面，公司定制產品業務回暖，高毛利

96、率定制產品收入占比提升，同時某國際知名電子消費品廠商對玻璃光學元件的需求增長，推動光學元件收入增加；此外，公司優化產品結構、提升生產效率，使非定制光學鏡頭毛利率提高。在投資方面，公司參股企業業績增長，公允價值變動收益及投資收益增加，為盈利改善提供助力。公司承擔的國家重點研發計劃及其他研發項目獲得政府補助支持，進一步增強盈利能力。強化高端光學制造能力，推動關鍵技術突破強化高端光學制造能力，推動關鍵技術突破。公司持續加碼高端光學制造領域，參股企業至臻光學專注于智能高端光學設備及超精密光學元件的生產，涵蓋超精密光學鏡片、濾光片及相關光學組件。目前，至臻光學的超精密離子束拋光機已成功突破國外技術封鎖，

97、為半導體、高端光學系統等領域提供核心支持。同時，公司承擔的國家重點研發計劃及其他重大科研項目獲得政府補助，進一步增強技術創新能力。未來，福光股份將依托自主研發優勢，強化定制化高端光學業務，推動國產替代進程，鞏固行業領先地位。圖表74：福光股份營業收入 圖表75：福光股份歸母凈利潤 資料來源：Wind，國盛證券研究所 資料來源：Wind，國盛證券研究所 風險提示：風險提示：下游需求不及預期，市場競爭加劇，產能利用率不及預期。4.8 匯成真空：國內鍍膜設備供應商匯成真空：國內鍍膜設備供應商 專注真空鍍膜專注真空鍍膜設備設備。匯成真空主要產品為以真空鍍膜技術及成膜工藝為核心的真空鍍膜設備以及配套的工

98、藝服務。公司長期致力于濺射鍍膜技術、蒸發鍍膜技術、離子鍍膜技術、柔性卷繞鍍膜技術以及成膜工藝的研究和應用，目前公司生產的真空鍍膜設備已應用于智能手機、屏幕顯示、光學鏡頭等消費電子領域，以家居建材和生活用品為主的其他消費品領域，航空、半導體、核工業、工模具與耐磨件、柔性薄膜等工業品領域，以及高正、科研院所等領域。下游產品應用具體包括智能手機、攝像頭、屏幕顯示、汽車配件、航空玻璃、磁性材料、半導體電子傳感器、光刻掩膜版等。技術積累豐厚，客戶分布較廣技術積累豐厚，客戶分布較廣。公司真空鍍膜設備銷售客戶行業分布較廣，多個不同行業應用經驗形成了公司豐富的技術和工藝儲備。其次，公司產品涵蓋了蒸發鍍膜、磁控

99、濺射鍍膜、離子鍍膜等主要真空鍍膜技術及其組合應用，設備形態包括了單體機和連續線，滿足不同客戶的需要。經過長期的自主研發，公司擁有多項與真空鍍膜設備設計相關的核心技術，包括真空腔體及真空系統設計技術、真空環境機械裝置設計技術、溫控系統設計技術、電弧蒸發源設計技術、磁控濺射靶設計技術、弧光電子束增強離子清洗裝置技術、卷對卷真空鍍膜設備設計技術、真空連續生產線設計技術等核心技術，并搭建了完整的各種功能膜系的研發試驗平臺，可為不同行業客戶提供各種鍍膜工藝的研發、試驗。公司在真空鍍膜設備領域擁有多項自主知識產權，截至 2023 年 12 月 31 日，發行人共擁有 96 項專利，其中發明專利 27 項，

100、實用新型專利 68 項，外觀設計專利 1 項，并獲得軟件著作權 7 項。-30.00-20.00-10.000.0010.0020.0002468102018201920202021202220232024營收（億元）同比(%)-350.00-300.00-250.00-200.00-150.00-100.00-50.000.0050.00-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.812018201920202021202220232024歸母凈利（億元）同比(%)圖表76：匯成真空“HCMS2550T”真空鍍膜設備 資料來源：匯成真空公告，國盛證券研究所 客戶優勢明顯?？蛻魞瀯?/p>

101、明顯。公司主要客戶包括蘋果公司、富士康、比亞迪、捷普、沃格光電、日久光電、宏旺等國內外知名企業和科研院所，多為行業內知名的生產企業，公司憑借自身生產能力、產品和服務質量、技術創新、快速響應等多方面的優勢獲得了這些國內外大型知名企業的認可，并進入了其供應鏈體系。優質的客戶資源一方面保證公司處于行業內先進的技術及應用前沿，提升公司技術研發水平，另一方面也不斷促進公司提升精密制造、產品交付、高效服務等綜合能力，保持行業競爭優勢。同時公司服務完善，相對于國外企業存在技術交流和后續服務不足的弱點，公司充分發揮本土廠商優勢，依托成熟技術團隊，能為廣大客戶提供更全面、更及時、更具個性化的技術支持和后續服務。

102、風險提示：風險提示：下游需求不及預期，市場競爭加劇，客戶導入不及預期。4.9 騰景科技：騰景科技：深耕精密光學與光通信深耕精密光學與光通信 專注精密光學元組件與光纖器件，助力前沿科技發展專注精密光學元組件與光纖器件，助力前沿科技發展。騰景科技是一家專注于精密光學元組件與光纖器件研發、生產和銷售的高新技術企業。產品涵蓋平面光學元件、球面光學元件、模壓玻璃非球面透鏡、光纖器件等，廣泛應用于光通信、光纖激光、量子信息科研、生物醫療、消費類光學、半導體設備等領域。其光學產品在量子計算、生物醫療器械、AR/智能駕駛、半導體設備等前沿技術中發揮重要作用，助力行業創新發展，并積極拓展新興應用市場，具備較強的

103、技術優勢與市場競爭力。營收穩健增長，盈利能力持續提升營收穩健增長，盈利能力持續提升。公司 2024 年營收 4.5 億元，yoy+30.96%，歸母凈利潤 0.7 億元，yoy+66.53%。主要系公司積極把握 AI 算力驅動下高速光通信元器件需求增長的市場機遇，進一步擴大光通信業務規模；生物醫療、半導體設備等新興應用領域業務持續開拓，光學模組產品收入增速明顯；產品結構優化，經營效率提升，毛利率水平逐步上升，對業績產生正向影響。強化技術創新，推進光通信產業鏈整合強化技術創新，推進光通信產業鏈整合。公司高度重視技術創新，2023 年研發投入達 0.3億元，占營業收入的 10.05%，并呈逐年增長

104、趨勢，體現出公司對核心技術平臺建設的持續投入。在激光器噪聲控制、光纖透鏡制造、光波導生產等關鍵領域，公司取得技術突破，并推動激光鎖模布拉格光柵、生物醫療光學鏡頭、AR 光波導、智能駕駛激光雷達等產品落地。此外，公司積極加強 ESG 體系建設，優化治理架構，Wind ESG 評級由 BBB提升至 A，并通過 ISO45001 職業健康安全管理體系認證，為可持續發展奠定基礎。2025 年 3 月，公司收購迅特通信 100%股權，標志著其在光通信產業鏈的進一步延伸，并強化行業整合與協同發展。迅特通信專注于光模塊研發制造，產品廣泛應用于 AI 算力中心、云計算數據中心及 5G 通信網絡。騰景科技借此實

105、現從（“光學元組件-光模塊-系統集成”的垂直整合，提升協同效應，降低成本，并增強市場競爭力。此次并購順應光通信行業快速增長趨勢，把握 AI 算力和 5G 機遇，有望推動騰景科技成為一站式光學解決方案供應商，并進一步拓展全球市場。圖表77：騰景科技營業收入 圖表78：騰景科技歸母凈利潤 資料來源：Wind，國盛證券研究所 資料來源：Wind，國盛證券研究所 風險提示：風險提示：下游需求不及預期，市場競爭加劇，產品進展不及預期。4.10 炬光科技：炬光科技：聚焦光子技術全鏈布局聚焦光子技術全鏈布局 深耕光子產業鏈，覆蓋從核心元器件到系統解決方案深耕光子產業鏈，覆蓋從核心元器件到系統解決方案。炬光科

106、技專注于光子行業上游高功率半導體激光元器件和原材料（“產生光子”）、激光光學元器件（“調控光子”）的研發、生產和銷售，并拓展至中游光子應用模塊、模組和子系統業務（“提供光子應用解決方案”）。公司重點布局汽車應用、泛半導體制程、醫療健康三大領域，產品涵蓋半導體激光元器件、激光光學元器件，以及激光雷達、集成電路、顯示面板和醫療設備等光子應用解決方案，廣泛應用于先進制造、醫療健康、科學研究、汽車應用及消費電子等領域，作為產業鏈關鍵環節，為下游客戶提供高性能、高可靠性的核心元器件與系統解決方案。營收穩健增長，短期盈利承壓營收穩健增長，短期盈利承壓。公司 2024 年營收 6.2 億元，yoy10.32

107、%，歸母凈利潤-1.7 億元，yoy-287.44%。主要原因一是宏觀經濟及工業激光傳統領域下游客戶競爭加劇，相關產品價格下滑，導致收入減少、毛利率下降；二是瑞士并購納入的汽車業務呈現負毛利，以及新加坡資產并購后運營時間較短，固定成本攤銷較大，拖累整體毛利率。費用方面，公司完成兩次并購后，職工薪酬及運營成本增加，同時持續加大研發投入，以聚焦核心技術突破和新型應用領域布局。財務方面，閑置資金減少及并購貸款增加導致理財收益下降，利息支出上升，匯率波動進一步加劇財務費用壓力。強化全球并購整合，加速光子應用市場滲透強化全球并購整合，加速光子應用市場滲透。2024 年 1 月 16 日，公司成功完成對瑞

108、士 SMO 的并購。通過本次并購整合，炬光科技將進一步擴大目標市場領域，擴展主營業務范圍，進入光通信、汽車投影照明等新的市場領域，同時在泛半導體制程、醫療健康等公司已進入的市場領域進一步擴大市場份額與潛在市場規模。SMO 的微納光學元器件先進技術和產品也會大大推動公司繼續向中游光子技術應用解決方案發展，促進公司做強上游元器件、做大中游光子技術應用解決方案的戰略布局。-10.000.0010.0020.0030.0040.0050.0060.000123452018201920202021202220232024營收（億元）同比(%)-40.00-20.000.0020.0040.0060.00

109、80.0000.20.40.60.82018201920202021202220232024歸母凈利潤(億元）同比(%)圖表79：炬光科技主營業務所處產業鏈位置 資料來源：炬光科技公司公告，國盛證券研究所 風險提示：風險提示：下游需求不及預期，市場競爭加劇，新品研發不及預期。4.11 永新光學：永新光學：全球領先全球領先光學顯微鏡光學顯微鏡廠商廠商 永新光學是一家專注于科學儀器和核心光學元組件業務的科技型制造企業，是國內光學顯微鏡和精密光學元組件的龍頭企業。目前公司目前主要業務由光學顯微鏡、條碼機器視覺、車載激光雷達和醫療光學四部分組成，主要產品包括光學顯微鏡、條碼掃描儀鏡頭、自動變焦模組、機

110、器視覺鏡頭、激光雷達光學核心元組件、內窺鏡鏡頭等。公司在光學精密制造領域具有數十年的發展歷史，在技術研發、產品品質、生產管理、客戶資源等方面形成了較強的綜合競爭優勢。分業務來看，1）光學顯微鏡）光學顯微鏡：公司是國內為數不多的具備高端顯微鏡自主研發制造能力的企業，對單價 300 萬元以內的高端顯微鏡產品進行全覆蓋，其中超分辨光學顯微鏡產品的成功上市標志著公司在光學顯微鏡領域的技術水平已達到世界頂尖水準。2）條碼機）條碼機器視覺器視覺：公司為全球領先的條碼掃描機器視覺設備光學元組件供應商，與全球條碼掃描及機器視覺巨頭建立長期深度的合作關系。3）車載激光雷達）車載激光雷達：公司在激光雷達新興市場已

111、有近 10 年的研發制造經驗，產品通過車規級環境應力測試、可靠性測試等，已成為禾賽、圖達通、法雷奧等激光雷達全球頭部企業的重要合作伙伴。4）醫療光學：）醫療光學：公司充分挖掘圍繞光學領域的廣泛可能性和技術創新，積極切入醫療器械市場，開發多款內窺鏡鏡頭、模組，手術鏡、檢測物鏡等極端精度醫療元組件產品，實現光學部組件國產替代，并以高端顯微鏡產品的技術積累為基礎，切入醫療儀器領域。圖表80：永新光學部分光學元件產品 資料來源：永新光學公司公告，國盛證券研究所 深耕行業，客戶資源豐富。深耕行業，客戶資源豐富。憑借在光學行業的經營與資源積累，公司在國際市場樹立了良好的品牌形象、形成了較高的市場知名度。公

112、司堅持與細分行業的龍頭企業開展合作。經過數十年的發展，積累了一批優質的客戶，與蔡司、徠卡、Zebra、霍尼韋爾、康耐視、禾賽、法雷奧、圖達通等細分領域龍頭企業建立長期戰略合作。通過與這些企業的合作可以使得公司保持高水準的研發、制造能力，并先行獲得行業前沿技術。風險提示：風險提示：下游需求不及預期，市場競爭加劇，市場開拓進展不及預期。4.12 波長光電：波長光電：國內精密光學元件、組件的主要供應商國內精密光學元件、組件的主要供應商 波長光電是國內精密光學元件、組件的主要供應商，長期專注于服務工業激光加工和紅外熱成像領域，提供各類光學設備、光學設計以及光學檢測的整體解決方案，主要產品包括激光光學和

113、紅外光學的元件、組件系列以及光學設計與檢測系列，涵蓋了激光光學系列中的擴束鏡頭、掃描鏡頭、聚焦鏡、準直鏡；紅外熱成像系列中的紅外熱成像鏡片、近紅外鏡頭、短波紅外鏡頭、中波紅外鏡頭以及長波紅外鏡頭；光學設計與檢測系列中的主流光學設計軟件 ZEMAX 以及光學檢測設備等，公司緊跟市場發展和客戶需求不斷開發新規格的產品，并專注提升包括光學材料、加工工藝、光學系統設計在內的技術整合能力，公司擁有 30 余臺先進的鍍膜設備，以及一支具備豐富經驗的鍍膜團隊，能夠實現包括類金剛石膜（DLC）在內的增透、高反射、部分反射、分光、濾光等膜系，提高光學元件、組件的透光率、反射率和濾過率等技術指標。細分來看，1）激

114、光光學系列）激光光學系列，公司的激光光學系列可以應用于多個波長范圍（180nm 到10600nm）、多種類型激光器的光路設計，包括了波長為 9.4um/10.6um 的 CO2 激光器、波長為 266nm/355nm 的紫外固體激光器、波長為 405nm 的藍光固體激光器、波長為808nm/915nm/980nm/1064nm 的半導體激光器、光纖激光器和 Nd：YAG 激光器等。2）紅外光學系列紅外光學系列：公司的紅外熱成像系列的波段劃分為 900nm-14000nm，包括 900nm-1700nm 的近紅外波段以及 2000nm-14000nm 的熱成像波段，焦距范圍從 2mm 至500m

115、m，可視角度覆蓋 1 至 180 度。3）光學設計與檢測系列光學設計與檢測系列：涵蓋了子公司光研科技南京有限公司代理的主流光學設計軟件 ZEMAX 以及光學檢測設備等。圖表81：波長光電準直鏡產品 資料來源：波長光電公司公告，國盛證券研究所 客戶資源豐富?？蛻糍Y源豐富。公司推行全方位的市場服務體系，國際國內市場齊頭并進，注重為客戶提供服務的效率，把為客戶服務放在首位，逐步建立起忠實的客戶群，如國內激光行業龍頭華工科技、大族激光、海目星，國內紅外行業龍頭高德紅外、大立科技，以及國際知名激光和紅外企業如美國 IPG 阿帕奇，美國 FLIR 菲力爾等。風險提示：風險提示：下游需求不及預期，市場競爭加

116、劇，客戶導入節奏不及預期。4.13 菲利華菲利華：深耕石英玻璃賽道：深耕石英玻璃賽道 菲利華立足石英玻璃領域，專注開發氣熔石英玻璃、合成石英玻璃、電熔石英玻璃與石英玻璃纖維及制品。主導產品包括石英玻璃錠、筒、管、棒、板、片，石英玻璃器件，石英玻璃纖維系列產品，石英玻璃纖維立體編織預制件，以及以石英玻璃纖維為基材的復合材料。高性能石英玻璃材料及制品，石英玻璃纖維及以石英玻璃纖維為基材的復合材料及制品是半導體、航空航天、光學、光通訊等行業和國家相關重大工程不可或缺的重要基礎性材料及制品，公司以“實現中國石英的崛起”為企業使命，配套航空航天、半導體、光學、光伏、光通訊等領域，為中國半導體、航空航天等

117、高新技術產業的崛起與發展貢獻力量。分應用領域看，1）半導體領域）半導體領域：公司的半導體用氣熔石英玻璃材料通過 TEL、Lam、AMAT三大國際半導體原廠設備商以及日立高新技術公司的認證。子公司上海菲利華石創的石英玻璃器件加工通過了中微公司和北方華創等國內主流半導體設備廠商認證。2）航空航航空航天領域天領域：公司是全球少數具有石英玻璃纖維量產能力的制造商之一，是國內航空航天領域石英玻璃纖維主導供應商，擁有石英玻璃纖維材料、石英玻璃纖維立體編織材料、以石英玻璃纖維為基材的復合材料結構件的完整產業鏈。3）光學領域光學領域：公司推出超低膨脹合成石英玻璃、高光學均勻性合成石英玻璃以及環保型無氯合成石英玻璃，成為光學應用的優選材料。4）光伏領域光伏領域：公司與國內多家知名光伏企業建立了戰略合作伙伴關系。5）光通訊配套領域光通訊配套領域：公司產品鏈延伸至爐芯管、石英玻璃器件的生產，以多樣化的產品實現了對光通訊行業石英玻璃輔材的全方位配套，石英玻璃支撐棒、把手棒系列產品，降低了光通訊行業配套石英玻璃材料成本，提升了光通訊企業的國際競爭力。圖表82：菲利華半導體領域部分產品 資料來源：菲利華公司官網，國盛證券研究所 風險提示：風險提示：下游需求不及預期，市場競爭加劇，新品研發不及預期。