复盘ASML发展历程分析本土光刻产业链投资机会课件.pptx
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1、目目 录录1 1 提要:提要:光光刻工刻工艺艺是晶是晶圆制圆制造最核造最核心心环节环节,光刻光刻产产业业链链协同发协同发展展成为成为光光刻机刻机突突破破关关键因键因子子 11.光刻定义晶体管尺寸,光刻工艺合计占芯片成本近 30%12.区别于其他晶圆制造设备,光刻机独有自身产业链概念 42 2 复盘复盘:ASML 如何通如何通过光过光刻产业刻产业链链垄断垄断全全球光球光刻刻机机市场市场 71.ASML 成立之前:光刻机即将进入准分子激光时代,美国三雄称霸光刻市场 72.2 1984-2000:PAS5500 帮助公司立足全球光刻市场 83.2001-2010:双工作台技术提升效率,先发浸没式系统
2、打败尼康、佳能 94.2010-至今:打通 EUV 光刻产业链,成为全球 EUV 光刻机独家供应商 132 2 探寻:探寻:02 专项加码专项加码关键关键技术突技术突破破,本,本土土光刻光刻产产业业链链构建正构建正当时当时 171.光刻机组件:“02 专项”强化国产物镜、光源、浸没式系统等高端光刻组件 192.配套光刻胶:ArFi、EUV 光刻胶初见锋芒,南大光电领衔国内公司加速国产替代 223.配套光刻气:决定分辨率范围,华特气体、凯美特气完善国内光刻气链条 294.配套光罩:光罩占半导体材料市场份额 13%,高世代光罩实现突破 315.配套设备:涂胶显影设备为光刻必要环节,检测设备成为提升
3、良率关键 353 3 希冀:希冀:本本土光土光刻刻产业产业链协链协同发展同发展,上海上海微微电子电子下下一一代代光刻机光刻机突突破在破在即即 411.晶圆前道光刻机制程达 90nm,封装、LED、面板光刻机市占率较高 412.国产光刻链的打通助力上海微电子下一代光刻机突破 434 4 推荐标的推荐标的 441.精测电子(300567):布局半导体前、后道检测设备,迈向泛半导体检测龙头 442.福晶科技(002222):非线性光学晶体全球龙头,部分产品供货 ASML 455 5 风险提示风险提示 461图图 目目 录录图 1:19 年全球半导体市场规模达 4090 亿美元 1 图 2:数码产业占
4、全球企业总产值的 41%,半导体成为数码产业基石 2 图 3:半导体芯片制造工艺流程图 2 图 4:光刻工艺流程较多,占晶圆制造耗时的 40%-50%4 图 5:ASML 今年来在国内晶圆厂中频繁中标 6 图 6:步进扫描式技术可大幅提高产能 7 图 7:1980 年代末美国光刻机“三巨头”被收购或被迫转型 8 图 8:PAS5500 系列各型号光刻机介绍 9 图 9:2000 年之前为 ASML 快速增长期 9 图 10:1999 年新兴市场已经占据 ASML 总收入相当大比例 9 图 11:Twinscan 双工件台结构示意图 10 图 12:浸没式光刻可大大缩短等效波长 10 图 13:
5、尼康推出的 ArF 浸没式光刻机可靠性与 ASML 差距较大 11 图 14:Twinscan NXT:2000i 配合先进工艺与材料可实现 7nm 制程 12 图 15:ASML 目前的 Twinscan NXT 系列光刻机 12 图 16:2009 年金融危机后 ASML 营收强势反弹 13 图 17:浸没式系统帮助 ASML 毛利率与净利率提升 13 图 18:2010 年 ASML 净利润达 13.6 亿美元 13 图 19:2001-2010 年 ASML 光刻机销量全球占比提升 13 图 20:EUV 光源结构示意图 14 图 21:ASML 在售的 EUV 光刻机包括 NXE:3
6、300B 和 NXE:3400C 两种机型 15 图 22:2019 年 ASML 营收屡创新高 16 图 23:2011-2019 年 ASML 净利率维持在 20%以上 16 图 24:2011-2019 年 ASML EUV 销量与单价齐升 17 图 25:2019 年 ASML EUV 光刻机单价为 ArFi 两倍 17 图 26:国科精密 Epolith A075 曝光系统(物镜组)分辨率达到 90nm 19 图 27:启尔机电浸没式系统研发总体方案 20 图 28:华卓精科双工件台样机打破 ASML 垄断 21 图 29:福晶科技的部分产品已向 ASML 供货 22 图 30:20
7、19 年南大光电营收 3.21 亿元,同比+40.9%24 图 31:2019 年南大光电归母净利润 0.6 亿元,同比+7.4%24 图 32:南大光电 19 年毛利率与净利率分别约为 44%和 19%24 图 33:南 大 光 电 19 年 特 气 类 占 收 入 比 例 约 为 52%24 图 34:2019 年 晶 瑞 股 份 营 收 7.6 亿 元,同 比-6.8%25 图 35:2019 年 晶 瑞 股 份 业 绩 短 期 承 压 25 图 36:晶 瑞 股 份 19 年 毛 利 率 与 净 利 率 分 别 约 为 27%和 5%25 图 37:晶 瑞 股 份 19 年 光 刻 胶
8、 占 收 入 比 例 约 为 11%25 图 38:雅 克 科 技 近 5 年 营 收 总 体 稳 定 增 长 26 图 39:2019 雅 克 科 技 归 母 净 利 润 同 比+120.2%26 图 40:雅 克 科 技 近 2 年 毛 利 率 与 净 利 率 大 幅 提 升 2623图 41:2019 年雅克科技半导体前驱体材料占收入比例约为 27%26图 42:2019 年容大感光营业收入 4.6 亿元,同比+7.6%27 图 43:2019 年容大感光业绩短期承压 27 图 44:容大感光近 5 年毛利率与净利率总体保持稳定 27 图 45:容大感光近 5 年光刻胶占收入比例逐年上升
9、 27 图 46:2019 年上海新阳营收 6.4 亿元,同比+14.5%28 图 47:2019 年上海新阳归母净利润 2.1 亿元,同比大幅增长 28 图 48:2019 年上海新阳毛利率与净利率分别约为 32%和 33%28 图 49:2019 年上海新阳涂料品收入占比 58.4%28 图 50:华特气体与凯美特气突破国内光刻用气进口制约 29 图 51:华特气体近 5 年营收总体稳定 30 图 52:2019 年华特气体归母净利润 0.7 亿元,同比+7.0%30 图 53:2019 年华特气体毛利率 35.4%30 图 54:2019 年华特气体光刻及其他混合气体收入占比 10%30
10、 图 55:2019 年凯美特气营收 5.1 亿元,同比+2.0%31 图 56:2019 年凯美特气归母净利润 0.9 亿元,同比-4.9%31 图 57:2019 年凯美特气毛利率 46.8%31 图 58:2019 年凯美特气液态二氧化碳收入占比达 41.7%31 图 59:光罩占 18 年全球半导体材料市场份额的 13%32 图 60:菲利华光掩膜版最终客户为京东方等显示器厂家 32 图 61:菲利华近 5 年营收稳健增长 33 图 62:2019 年菲利华归母净利润 1.9 亿元,同比+18.7%33 图 63:19 年菲利华石英玻璃材料收入占比过半,并向制品拓展 33 图 64:2
11、019 年菲利华毛利率 49.7%,净利率 24.7%33 图 65:清溢光电处在光罩领域国内顶尖、国际一流水平 34 图 66:2019 年清溢光电营收 4.8 亿元,同比+17.7%34 图 67:2019 年清溢光电归母净利润 0.7 亿元,同比+12.2%34 图 68:2019 年清溢光电毛利率 33.6%35 图 69:清溢光电近 5 年石英掩模版收入占比逐年上升 35 图 70:2019 年芯源微营收 2.1 亿元,同比+1.5%36 图 71:2019 年芯源微归母净利润 0.3 亿元,同比-3.9%36 图 72:2019 年芯源微毛利率 46.6%36 图 73:2019
12、芯源微光刻工序涂胶显影设备收入占比约为 54%36 图 74:精 测 电 子 近 十 年 营 收 CAGR 高 达+71.2%37 图 75:精 测 电 子 近 十 年 归 母 净 利 润 CAGR 高 达+52.0%37 图 76:精 测 电 子 近 十 年 毛 利 率 维 持 在 45%以 上 37 图 77:精 测 电 子 19 年 AOI 光 学 检 测 系 统 营 收 占 比 近 四 成 37 图 78:精 测 电 子 半 导 体 前、后 道 测 试 设 备 订 单 密 集 落 地 38 图 79:2019 年 赛 腾 股 份 营 收 12.1 亿 元,同 比+33.3%39 图 8
13、0:2019 年 赛 腾 股 份 归 母 净 利 润 1.2 亿 元,同 比+1.1%39 图 81:2019 年 赛 腾 股 份 毛 利 率 44.9%,净 利 率 10.7%39 图 82:2019 年 赛 腾 股 份 自 动 化 设 备 收 入 占 比 79.6%39 图 83:上 海 微 电 子 SSA600/20 与 ASML 的 PAS5500 系 列 产 品 比 较 424表表 目目 录录表 1:2019 年台积电先进制程(28nm 及以内)收入占比达 67%3 表 2:预计 2024 年 14 纳米及以下更先进制程全球市场规模将达 386 亿美元 3 表 3:光刻机产业链包含光
14、刻机组件、配套材料和设备 4 表 4:光刻机内部结构复杂 5 表 5:ASML 主要供应商 5 表 6:浸没式技术难点均已被 ASML 解决 11 表 7:EUV 光刻机的新挑战基本被 ASML 解决 14 表 8:ASML 通过收购打通 EUV 产业链 15 表 9:ASML 下游客户及收入占比估算 16 表 10:“02 专项”目标 17 表 11:“02 专项”支持的光刻机及其组件项目 18 表 12:“02 专项”支持的光刻配套材料与设备项目 18 表 13:国科精密 Epolith A075 曝光系统(物镜组)关键指标达到国际先进水平 19 表 14:国内企业在不同光刻胶领域国产化情
15、况 22 表 15:国内外主要光刻胶厂商量产情况 23 表 16:国内其他半导体光刻胶公司生产研发情况 30 表 17:清溢光电产品介绍 33 表 18:睿励科学产品介绍 38 表 19:Optima 产品介绍 40 表 20:上海微电子光刻机产品介绍 41 表 21:上海微电子光刻机产品介绍 43 表 22:上海微电子产品和技术突破 44 表 23:推荐公司盈利预测与评级(2020.6.17)461 提要提要:光刻光刻工工艺是晶圆制造艺是晶圆制造最最核心环节核心环节,光光刻刻产业链产业链协协 同发展成为光同发展成为光刻刻机突破关键因机突破关键因子子1.1 光光刻定义晶体管尺寸刻定义晶体管尺寸
16、,光刻工艺合计占光刻工艺合计占芯芯片成本近片成本近 30%2019 年年全球半全球半导导体市体市场规场规模模达达 4090 亿美元亿美元,成成为数为数码产业码产业的的基石基石。第二次工业革命就 是数码产业的革命,据麦肯锡预测,2020 年全球数码产业将占全球企业总产值的 41%,而 半导体则成为数码产业的基石。根据 WSTS 统计,2019 年全球半导体市场份额达 4090 亿 美元,其中集成电路占比达 81%,集成电路中的逻辑 IC 和存储器是推动摩尔定律发展的主 要力量,两者合计占半导体整体市场规模的 52%,市场规模达 2127 亿美元。图图 1:19 年年全全球球半导体半导体市市场规模
17、达场规模达 4090 亿亿美元美元数据来源:WSTS,西南证券整理半导体半导体产产业链业链分分为设为设计计、制制造造、封封测测三大三大环环节节,设设备成备成为半导为半导体体产业产业支支柱柱。芯片设计主 要根据芯片的设计目的进行逻辑设计和规则制定,并根据设计图制作掩模以供后续光刻步骤 使用。芯片制造实现芯片电路图从掩模上转移至硅片上,并实现预定的芯片功能,包括光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积、化学机械研磨等步骤。芯片封测完成对芯片的封装和性能、功 能测试,是产品交付前的最后工序。半导体设备贯穿设计、制造、封测三大流程,成为半导 体产业的支柱。据 Semi 统计,2019 年全球半导体设备市场达 5
18、97.4 亿美元,设备投资占晶 圆厂整体资本支出的 70%-80%,其中用于芯片制造的设备占半导体设备总支出的 81%。5图图 2:数数码产码产业业占全占全球球企业总企业总产产值的值的 41%,半半导体导体成成为数码为数码产产业基石业基石数据来源:中微公司业绩说明会,西南证券整理图图 3:半半导体导体芯芯片制片制造造工艺流工艺流程程图图数据来源:半导体芯片制造技术,西南证券整理14nm 及以下先进及以下先进制制程应程应用用广泛且广泛且不不断进断进步步,光光刻刻、刻刻蚀蚀、沉沉积积设备设备成成为投为投资资重重点点。晶 体管线宽在 28nm 以内的称为先进制程,目前台积电、三星两家晶圆厂最先进工艺
19、可将制程 推进到 5nm 级别,其中台积电为全球最大晶圆代工厂,全球代工市占率达 50.5%,2019 年台积电 28nm 以内制程收入占比达 67%,其中 16nm(与三星、中芯国际 14nm 处于同一竞 争序列)及以内制程收入贡献达 50%。受益于高压驱动、图像传感器、射频等应用的需求增 加,根据 IHS Markit 统计,28 纳米制程的集成电路晶圆代工市场将保持稳定增长,预计 2024 年全球 市场规模将达到 98 亿美元。14 纳米及以纳米及以下下更先进更先进制制程的程的集集成电成电路路晶晶圆圆代工市代工市场将场将 保持快保持快速速增长增长,预预计计 2024 年全球年全球市市场规
20、场规模模将将达达 386 亿美元亿美元,2018 年年至至 2024 年年的的复合增复合增长长 率将率将达达 19%。67表表 1:2019 年年台台积电积电先先进制程(进制程(28nm 及及以内以内)收入占收入占比比达达 67%制程制程收入占比收入占比2017201820197nm/9%27%10nm10%11%3%16nm22%21%20%20nm3%2%1%28nm23%20%16%40/45nm12%11%10%65nm10%8%8%90nm4%4%3%0.11/0.13micro3%2%2%0.15/0.18micro10%9%8%0.25micro3%3%2%Total100%10
21、0%100%数据来源:台积电年报,西南证券整理表表 2:预预计计 2024 年年 14 纳纳米米及及以以下更先下更先进进制程制程全全球市球市场场规模将达规模将达 386 亿亿美元美元制程制程应用领域应用领域特点特点2019 市场规模市场规模2024 市场规模市场规模14nm 及以下手机应用处理器、基带芯片、加密货币、高性能计算高性能、低功耗、高集成度70.3 亿美元386 亿美元28nmSOC 芯片、物联网、机顶盒、数字电视、监控视频处理器芯片较高性能、较低功耗69.2 亿美元98 亿美元40nm 及以上物联网、工业、电子汽车相对重视安全、稳定及成本控制310 亿美元303 亿美元数据来源:I
22、HS Markit,西南证券整理光刻、光刻、刻刻蚀、蚀、薄薄膜沉膜沉积积设设备备三大设三大设备备成为成为推动推动 28nm 及以下及以下先先进工进工艺艺发展发展的的主主要要力量力量,分别占分别占半半导体导体晶晶圆处圆处理理设设备的备的 23%、24%、18%。光刻定光刻定义义了晶了晶体体管尺管尺寸寸,是是集成电集成电路路生产生产中中的最的最核核心心工工艺艺,占占晶圆晶圆制制造耗造耗时的时的 40%-50%。光刻工艺是 IC 制造中最关键、最复杂和占用时间比最大的步骤,光刻的原理是在硅片表面 覆盖一层具有高度光敏感性光刻胶,再用光线(一般是紫外光、深紫外光、极紫外光)透过 掩模照射在硅片表面,被
23、光线照射到的光刻胶会发生化学反应。此后用特定显影液洗去被照 射/未被照射的光刻胶,就实现了电路图从掩模到硅片的转移。一般的光刻工艺要经历气相成 底膜、旋转涂胶、软烘、对准与曝光、曝光后烘培、显影、坚膜烘培、显影检查等工序,光 刻工艺占晶圆制造耗时的 40%-50%,光刻机约占光刻机约占晶圆晶圆制造设制造设备备投资投资额的额的 23%,考虑到考虑到光刻光刻 工工艺艺步骤中的步骤中的光光刻胶、光刻气刻胶、光刻气体体、光罩(、光罩(光光掩膜版掩膜版)、涂、涂胶胶显影设备显影设备等等诸多配套设施诸多配套设施和和材材料料 投资,投资,整整个光个光刻刻工艺工艺占占芯芯片片成本成本的的 30%左右。左右。图
24、图 4:光光刻工刻工艺艺流程流程较较多,占多,占晶晶圆制造圆制造耗耗时的时的 40%-50%数据来源:中科院长春光机所,西南证券整理1.2 区区别于其他晶圆制造别于其他晶圆制造设设备,光刻机独有备,光刻机独有自自身产业链概念身产业链概念区别于晶圆制造其区别于晶圆制造其他他工工艺艺,光刻机组件及配套设光刻机组件及配套设施施复杂复杂,形成自身产业链形成自身产业链概概念念。光 刻机的制造研发并不是某一个企业能够单独完成的,光刻作为晶圆制造过程中最复杂、最 重要的步骤,主要体现在光刻产业链高端复杂,需要很多顶尖的企业相互配合才可以完成。光刻产业链主要体现在两点上,一是作为光刻核一是作为光刻核心心设备的
25、光刻机组设备的光刻机组件件复杂复杂,包括光源、包括光源、镜头镜头、激光器激光器、工作台工作台等等组件技术往往只被组件技术往往只被全全球球少少数几家公司掌握数几家公司掌握,二是二是作作为与光刻机为与光刻机 配套的光刻胶配套的光刻胶、光光刻气刻气体体、光光罩罩(光掩膜(光掩膜版版)等等半半导体材料和涂胶显导体材料和涂胶显影影设设备备等同样拥有等同样拥有 较高的科技含量。较高的科技含量。表表 3:光光刻机刻机产产业链业链包包含光刻含光刻机机组件、组件、配配套材套材料料和设备和设备光刻机组成部分光刻机组成部分配套材料和设备配套材料和设备激光器配套材料光束矫正器光罩能量控制器光刻胶光束形状设置光刻气体遮
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