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摘要：
分析了半导体产业国际国内市场状况，研究了光刻机国际国内市场状况、竞争企业状况；同时从生产线应用配置、细分技术、行业应用、竞争因素、主要技术与供应链、技术发展趋势等角度对光刻机产业发展状况进行了深入分析，并对国内光刻机的发展进行思考。
前言
半导体产业是现代信息社会发展的基础，是经济增长和技术创新的核心要素。当前全球半导体产业正在经历一个技术进步和创新浪潮的发展时期，特别是占据半导体产业规模超过80%的集成电路，在电子信息、社会生活、航空航天等领域被广泛应用。
集成电路在计算能力提升、功耗降低、上市周期加快、成本降低等方面不断进步的需求给芯片产业的发展带来全新的挑战。芯片制造工艺的先进性直接决定了芯片的性能优劣、电源效率和体积。
目前半导体行业仍以28nm工艺为分水岭，分为先进工艺和成熟工艺
，先进工艺主要用于对芯片计算性能要求更高的领域，成熟工艺主要用于对制造成本要求较低的场景。先进的制造工艺代表了行业能力的硬实力，目前台积电、三星进入5nm工艺量产，3nm工艺开始风险投产。由于国际产业环境的限制，目前国内半导体工艺水平达到28nm，存在一定的技术差距。
“一代设备，一代工艺，一代产品”。纵观我国半导体制造设备发展历程，基本形成了半导体制造设备体系，国产设备体系可支撑到28nm工艺节点，部分设备也可支撑到14nm或更先进的工艺节点。
但是，
国产设备体系有断环（比如光刻机等），设备种类细分不全，在当前全球半导体产业环境下与国际先进水平相比，暴露出较大的差距。
发展国产半导体装备，增强产业链支撑能力，已成为产业界共识，是国家安全、产业升级和供应链安全的重要保证。光刻机作为核心的半导体制造装备，从全球光刻机市场状况出发，从生产线应用配置、细分技术、行业应用、竞争因素、供应链、技术发展趋势等方面分析了光刻机的发展状况，解析了ASML公司光刻机发展过程中的技术市场效果。
1光刻机市场
1.1全球市场
从全球来看，半导体产业迎来持续发展时期。
2021年全球半导体市场规模从2020年4400亿美元跃升到5950亿美元，增长率为26%
，如图1所示。
2022年即使受新冠疫情、汽车电子短缺以及地缘政治等因素影响，全球半导体市场规模达到6017亿美元。国内半导体市场与全球状态相同，也迎来持续发展时期，2020年市场规模达到1520亿美元，2021年达到1920亿美元。
根据2023年2月8日美国半导体行业协会(SIA)公布的数据显示，中国大陆仍然是全球最大的半导体市场，2022年市场规模达到1803亿美元，较2021年缩小了6.3%，但全球占比仍接近32.5%，如图2所示。
半导体设备市场发展受益于全球半导体产业高速发展，SEMI全球半导体设备市场统计(WWSEMS)报告数据显示，
2021年全球半导体设备销售额为1026亿美元，相比2020年的712亿美元增长了44%。2022年全球半导体设备销售额为1090亿美元
，与2021年相比略有增长，2023年预计明显下降，市场预期为900亿美元，表现出周期性特点，如图3所示。即使2023年出现周期性下降，但总体趋势呈现增长趋势。
2023年6月13日，SEMI在《300mm Fab Outlook Report to 2026》指出，全球前端300mm晶圆厂设备支出2023年预计将下降18%到740亿美元，
2024年全球预计将增长12%达到820亿美元，2025年继续增长24%达到1019亿美元，2026年增长17%突破1188亿美元。
2005-2022年国内半导体设备市场规模如图4所示，从2018年到2022年连续5年保持全球第二，这不仅是国内市场需求推动的结果，也是国内半导体产业发展前景良好驱动的结果。但从2022年开始受到禁运，国内半导体制造设备市场减小20.66%。
全球光刻机市场从2015年持续增长，2022年为196亿美元，占整个半导体设备市场的23%。结合QY Research公司2020年研究报告和其他媒体披露的2022年前全球光刻机市场规模数据，研究得出2015-2026年全球光刻机市场规模与2004-2025年全球光刻机销售数量，如图5、图6所示。市场分析机构Mordor Intelligence研究报告预测2023年全球光刻机市场规模将达到246.6亿美元，与图5基本吻合。
1.2全球竞争企业
全球从事光刻机制造的公司目前主要有ASML、Nikon、Canon、SMEE、Veeco和Suss公司
，在市场竞争中，
ASML、Nikon和Canon公司3家2022年占据了光刻机市场（包含FPD光刻机）的98%，ASML的设备和技术占绝对领先地位，占据全球市场82.1%，90nm以下节点高端光刻机（如ArF、ArFi、EUV光刻3种高端机型）95%以上属ASML设备，Nikon占比不到5%。
2022年ASML光刻机在全球市场占比情况：i线光刻机占23%，KrF光刻机占72%，ArF光刻机占87%，ArFi光刻机占95%，EUV光刻机垄断市场
。2022年Nikon光刻机占据全球市场7.7%（15亿美元），Canon占据全球市场10.2%（20亿美元），主要在中低端（i线光刻机、DUV光刻机），且同类机型价格低于ASML，全球其他公司在全球半导体制造端光刻机市场可忽略不计。
1.3国内市场
光刻机在全球半导体设备市场的份额一般为20%～23%
，但国内光刻机的市场占比不符合这个统计比例。比如，
2017年中国半导体设备进口数据中，化学气相沉积设备占比最大，为23%，而光刻机的占比仅有9%。
根据ASML财务报表，2016－2022年在中国大陆光刻机销售量（不包括服务收入）如图7所示。据国内芯谋研究调研指出：ASML在2019年的营业收入约为118.2亿欧元，其中来自中国大陆的营收占比为12%，这一营收包括三星、英特尔、海力士等境外企业以及台积电在大陆子公司的采购额，中国本土企业采购额约占这一营收的65%，即占ASML营收的7.8%，约9.22亿欧元。ASML在中国本土企业的销售量情况如图8所示。
根据Statistics公司2021年研究的数据，2020年中国光刻机进口主要来源地如图9所示，图9中德国及中国台湾地区来源的是二手设备。日本Nikon、Canon公司2020年共销售154台光刻机，虽然Nikon在ArFi、ArF机型各有11台销售，但2家公司主要集中在KrF及i线机型，主要面向中国市场。
日本Nikon、Canon公司2022年共销售206台光刻机，中国大陆2022年对日本光刻机的进口占比达28%，虽然Nikon在ArFi、ArF机型各销售4台，但主要集中在KrF及i线机型，ASML光刻机在国内销售ArFi、ArF、KrF及i线4种机型。结合图8，推算2016－2022年中国本土光刻机市场规模如图10所示，其中市场占比是指光刻机在半导体设备市场中的占比。这一数据反映了国内半导体产业对光刻机需求定的发展规模态势。
1.4差距
光刻机已成为我国半导体产业持续健康发展的制约因素。目前，国内光刻机产品依然是空白，国际上光刻机已应用于3nm芯片制造，正在研发2nm芯片制造工艺，差距较大。
与国外的总体差距主要体现在
产业基础薄弱，虽有技术研究，但尚未形成产品体系，投资有限，研发队伍规模偏小，光源、物镜、传感器等部件配套及专用关键部件配套能力不强，供应链不完善
，需要不断地培育和建设。
2光刻机产业发展状况
2.1光刻机在生产线应用配置情况
300mm（12英寸）月产5万片晶圆厂，需要40台以上的光刻机
，实际生产线根据工艺节点和芯片类型略有不同，按照产能合理配置各类设备。表1所示为具有代表性、月产1万片的3类生产线所需的设备配置数量。从表1可以看出，设备需求总的趋势是工艺线越先进，所需的设备数量越多，300mm(12英寸)生产线多种设备需求是200mm(8英寸)生产线的2倍多。
芯片生产线设备购置成本分布如图11所示，
光刻机购置成本最高，达到设备总投资的21%～23%，光刻工艺耗时占生产环节的一半，制造成本占到芯片制造成本的30%以上，光刻机成为半导体制造的核心设备。
300mm（12英寸）生产线起始节点是90nm，200mm(8英寸)生产线节点是0.35～0.13μm，或再进一步到90nm节点。
工艺节点不断微缩，生产线投资越大。例如按30000片月产能，0.13μm节点200mm(8英寸)生产线投资约为14亿美元，90nm节点生产线投资约为24亿美元，而14nm节点投资要100亿美元，投资成本大幅增长，如图12所示。
截止2021年，国内300mm、200mm和150mm及其他的晶圆生产线共有210条（不含纯MEMS生产线、化合物半导体生产线和光电子生产线），已经投产的300mm晶圆生产线29条、200mm晶圆生产线29条。
受益于近年来半导体、汽车电子、物联网等产业的迅速发展，全球200mm生产线需求不断攀升，2017年底至2022年，200mm产能出现供不应求的情况，新建或扩建200mm产能，面临着设备短缺问题。
目前，200mm设备主要来自二手市场，但二手设备资源接近枯竭，尤其是蚀刻设备、光刻设备、测量设备等，导致新建200mm生产线在设备的选择面越来越窄，旧的设备硬件技术过时、软件升级困难、零配件采购和维护不便，对国产设备开发带来机遇，但300mm生产线建设成为主要方向。
据ICSPEC科技转载芯极速报道《国内晶圆厂分布及重点代工企业概况一览》显示，2021年底，国内建成、在建和计划扩产的生产线73条，建成42条（300mm生产线23条、200mm生产线16条、150mm生产线3条），在建14条（300mm生产线9条、200mm生产线5条），计划建设12条（300mm生产线11条、200mm线1条），暂停4条。
但是受出口管制限制，国内芯片制造正在加快对成熟半导体设备的投资。根据IC Insights数据，2022年中国大陆共有23座300mm晶圆厂正在投产，合计月产能约104.2万片，而国际半导体产业协会（SEMI）预计，到2026年，我国300mm晶圆厂月产能有望达到240万片，全球占比提升至25%。
2.2光刻机细分技术
图13、图14所示为2022年光刻机价值细分市场和数量细分市场。按光刻机技术平台分类，
EUV和ArFi（浸没式）光刻机销量虽然占22.7%，但价值占77.6%
；ArF光刻机销量占5.8%，价值占比4.2%；KrF、i-line光刻机销量占71.5%，价值占18.2%。
随着芯片工艺节点越来越小，其工艺难度也呈指数型上升。以10nm工艺为例，全工艺步骤数超过1300道，7nm工艺则超过1500道，其中任何一道工艺出错都可能导致生产的集成电路不合格，拉低制造良品率。
2.3光刻机行业应用
光刻机主要用于
前道芯片、FPD面板制造，后道晶圆、面板级封装领域
，如图15所示。芯片制造光刻机难度远远高于其他应用型光刻机，技术价值较高、市场大的光刻机是竞争的焦点。
全球光刻机主要制造公司，由于其技术层次的强弱，产品竞争分布有所区别，ASML光刻机主要用于半导体芯片制造，如表2所示。
2.4光刻机竞争因素
根据网易网转载芯思想研究院（Chip Insights）的数据表明，2022年全球集成电路用光刻机出货约551台，较2021年增加73台如表3所示。
