光刻机不仅制造工艺极其复杂,而且造出后必须紧跟需求,持续优化性能的同时降低成本,不断地保持高利润、高研发投入的持续迭代,形成具有正反馈效应的循环。当前全球的光刻机主要可以分为EUV(Extreme Ultraviolet,极紫外光刻)与DUV(Deep Ultra-Violet,纵深紫外光)。EUV主要用于7nm及更先进的制程,在这个市场中,来自荷兰的阿斯麦一家独大。而在14nm以及更成熟的制程中,则主要使用的是DUV设备,这一市场则由阿斯麦以及来自日本的佳能、尼康三分天下。
阿斯麦占据全球高端光刻机市场80%以上的份额。从阿斯麦主要竞争对手SMEE和NINOY的产品来看,阿斯麦在EUV光刻技术方面的市场地位坚如磐石,拥有巨大的定价权,且它的潜在竞争对手预计要到2025年才会迎头赶上,预测阿斯麦的收入和现金流将继续以适当的速度增长,但同时阿斯麦也面临利率上升、供应链问题、竞争加剧等挑战。
除了阿斯麦之外,佳能也占据一定的市场地位。与阿斯麦会受到更多的美国长臂管辖不同,日本企业多采用垂直一体化的生产模式,面对不断增长的中国市场,佳能更容易绕过长臂管辖。另一方面,佳能也想借助中国市场,实现“弯道超车”,因此即使被政治施压,全球大型半导体及设备企业们依然热衷中国市场。
与国外光刻机领域形势大好不同,国产光刻及发展现状不容乐观。国产248nmKrF光刻机无法量产,没有上下道的工艺配合,却正大跃进式的试图攻克28nm光刻机。除了光刻机,其他关键设备的国产化也不容乐观。国产芯片产业退无可退,需要脚踏实地真正调适出一条完整实实在在的量产线。由国家出面兜底,在量产线上试国产设备,不断去生产、试错、改良。不应好高骛远,要从90nm,0.13或者0.18μm做起,建设一条全国产芯片生产线,一步一步找出问题并不断攻克。
目 录
一、阿斯麦的崛起之路
二、光刻机领域阿斯麦的优势与风险
三、佳能角逐中国光刻机市场
四、国产光刻机发展现状
1.光刻机到底比原子弹难在哪?
(1)光刻机需要持续投入
EUV(Extreme Ultraviolet,极紫外光刻)光刻机的累积研发投入超过百亿欧元,半导体行业玩家的门槛是1000亿元,并且需要不断投入。光刻机造出后,项目才刚刚开始,企业必须紧跟需求,持续优化性能的同时降低成本。
(2)光刻机需要绝对稳定性
光刻机必须保持7x24小时的绝对稳定性,不断地保持高利润、高研发投入的持续迭代,从而形成一个具有正反馈效应的循环。
3)光刻机制造工艺极其复杂
为确保光线在真空中穿过透镜时不丢失、不变形,需要的反射镜成像精度极高。
2.阿斯麦背靠飞利浦,大树底下好乘凉
(1)母公司飞利浦的输血
阿斯麦初创之际,飞利浦承担其在合资企业中的股份和债务,并与阿斯麦的银行NMB合作,接受来自荷兰和欧共体的研发捐赠。除了资金支持,飞利浦最优秀的工程师被派去协助阿斯麦开拓亚洲市场,以确保订单不会消失。
(2)构建持续运转的共享创新网络
飞利浦与荷兰几乎每个工程或科学教授都有联系,一旦公司在大学教授的人际关系网里发现人才,有需要就会进行招聘。
(2)汇聚全球智慧,攻破技术难题
阿斯麦秉承飞利浦共享创新理念,与全球700多家供应商展开合作,50%来自荷兰本土,其余大多来自欧盟和美国,85%的成本由供应商承担。
3.携手卡尔·蔡司,锻造研发命运共同体
(1)坚持高标准来倒逼供应商不断进行技术升级
借助干涉仪、机器人、离子束的刻蚀设备、抛光笔等新技术新设备,蔡司百年以来的老生产线被改造成了符合阿斯麦要求的柔性生产线,大幅提高镜头品质和效率。
(2)交叉持股确保彼此的同进退,
阿斯麦在蔡司半导体光学部门(SMT)拥有24.9%的股权。阿斯麦和蔡司还定期交换研发工程师和科学家,确保从技术、股权甚至企业文化上进行共享。
4.拥抱技术联盟,戴上工业制造皇冠
加入英特尔和美国政府主导的技术联盟:积极地挤进EUV LLC,确保阿斯麦可以获得EUV LLC的全部技术专利,还确保了自己最大的竞争对手尼康,彻底被排除在竞争之外,最终获得至高无上的行业地位
5.对中国半导体创新的几点启迪
(1)尽快扭转制造业供应链外流的趋势
当前科技产业供应链的外流需要引起足够的重视,必须注意到越南的进出口数据和印度的灯塔工厂数量的增长势头。守住这些供应链,半导体行业就有突破的希望。
(2)珍视生态型龙头企业
生态型龙头企业是产学研一体化的组织者、统筹者,通过股权、知识和人才网络等形式搭建一些区域性的共享创新生态,沐浴在这个生态下的中小微企业,能够得到生态中的养分。
(3)需要意识到资本市场对半导体产业的重要性
民间资本注重投资回报中的正反馈效应,在瞬息万变的市场,高频高效的反馈机制对于企业十分关键,民间资本能够更好地支持企业做出抉择。
1.概要
阿斯麦是世界上唯一一家制造极紫外光(EUV)光刻系统的公司,在最先进的设备上占据了绝大部分市场。公司强大的竞争态势反映在其财务状况上,阿斯麦的股票价格非常高,市盈率为42倍,自由现金流为29倍。
2.竞争格局
(1)阿斯麦与上海微电子装备股份有限公司。上海微电子装备股份有限公司最先进的机器是600系列步进机,它的分辨率为90纳米,比不上阿斯麦的最高分辨率。
(2)阿斯麦与尼康。尼康NSR S-365E分辨率为38纳米,依然不如阿斯麦的EUV光刻系统好。
3.估值
即使科技股价格下跌,阿斯麦的交易估值仍然很高。阿斯麦往往有很高的利润率,即使在对其他半成品公司不利的市场条件下,也会有持续的增长。它是EUV光刻技术的垄断者,拥有巨大的定价权,且它的潜在竞争对手预计要到2025年才会迎头赶上,预测阿斯麦的收入和现金流将继续以适当的速度增长。
4.估值风险与挑战
(1)利率上升。利率上升使得增长在现金流折现模型中的价值降低,利率上升使阿斯麦未来增长的价值降低。
(2)供应链问题。阿斯麦从数以千计的单个供应商那里采购零件。如果阿斯麦的外国供应商之一陷入贸易困境,阿斯麦将需要寻找其他供应商,可能会导致运输延误和其他影响收入。
(3)竞争对手迎头赶上。阿斯麦在一般的光刻技术方面有竞争对手。这些竞争对手正在努力追赶阿斯麦的EUV技术。业界预测,尼康和上海微电子装备股份有限公司将在2025年达到这一目标。
5.结论
阿斯麦有定价权,且增长速度比它的行业快,但阿斯麦的股票过高。作为价值投资者,可以在倍数下降后再投资。
1. 佳能扩产,意在中国
(1)不断增长的中国市场。中国芯片企业的数量稳步推进,对光刻机的需求暴涨。并且企业愿意付出的代价很大。
(2)中国光刻机产业的自主化还有一段距离。目前国内最先进的光刻机来自上海微电子装备股份有限公司,其最先进的光刻机只能用于90nm芯片的生产,这是2000年前后就已经量产的芯片制程,距离可生产7nm以下先进芯片制程的EUV的距离更远。
2.为什么是佳能?
(1)佳能更容易绕过长臂管辖
在光刻机的生产中,阿斯麦采用全球分工,尤其是光刻机的核心零部件光源主要来自美国,因此会受到更多的美国长臂管辖,而日本企业更多采用垂直一体化的生产模式,相对来说受限较小。
(2)借助中国市场,实现“弯道超车”
佳能计划开发的该新一代设备NIL主要有两大优势,技术上不受美国的长臂管辖。
NIL更省钱。设备投资仅有EUV的40%,耗电量更是仅有10%。
技术更加独立自主。NIL主要技术以及零件来源是日本的佳能,铠侠以及大日本印刷株式会社(DNP)。
3.不可忽视的日本半导体实力
(1)中国芯片产业链的安全分两步走:
第一步,左手去美化,右手全球化,减少美系设备、美系技术对我们的制约。
第二步,加快关于芯片设备、软件等上游环节的研发,实现国产。
(2)光刻机领域。除了佳能之外,日本尼康同样是DUV领域的代表性玩家,并在3D芯片堆叠的封装光刻机等细分领域做到了全球领先。
(3)从刻蚀到沉积,再到涂布多个领域,日本的东京电子四面开花。尤其在涂布设备环节,东京电子的市占率高达九成。体现在营收上,东京电子是2021年全球半导体设备厂商营收的TOP3,仅次于美国的应用材料和荷兰的阿斯麦。
(4)芯片的上游材料方面。在氟聚酰亚胺领域,日本企业的占比高达90%。在19种芯片生产必备材料中,日本在其中的14种都处于行业领先,乃至垄断地位。
4.“用脚投票”:即使被美国不断施压,全球大型半导体及设备企业们依然热衷中国市场。
1. 国产光刻机不需要保密
(1)光刻机改良步骤不能秘密进行。光刻机需要与产线相结合的试生产,才能调适与改进。
(2)行业内讯息单向透明。国产光刻机里面的零配件大部分都得进口,零配件以美日为主。
(3)落后数代的技术没有保密的需要。
2.企业秘密不能成为停滞的遮羞布
全球任何一家的前端半导体设备都是经过无数顶尖工程师,长时间不断的累积经验,不断的改善问题,不断的优化才达到今天的地步。
验收的国产248nmKrF光刻机(工艺是在0.13um以上)无法量产,没有上下道的工艺配合,却正大跃进式的试图功克28nm光刻机。
3.除了光刻机,其他关键设备的国产化也不容乐观
干法蚀刻分为容性等离子刻蚀(CCP)和电感性等离子刻蚀(ICP)这两小类,每类又分了十多种设备,中微在某制造集成电路的车间或设施的CCP拿下了1/3,但在ICP则全军覆没。
干法蚀刻门槛最高的各种ICP,中微一台也没有,几乎被LAM给垄断,AMAT跟TEL干法蚀刻领域的第二第三只有几台,而中微连CCP也只是占1/3,而且还都是CCP中最容易的那部分。
4.乐观估计生产合格良率的28nm芯片最快需要6年
(1)良率需要两三代的优化改良。
每一代优化改良需要一到两年,设备得真正在产线上跑良率,否则就是废铁。
(2)少有企业愿意进行尝试
中国没有国外几十年的技术积累,需要不断尝试发现问题进而优化改良,但同时良率达不到要求少有企业愿意进行尝试,不进行尝试就无法改进,陷入死胡同。
(3)生产出来的硅基芯片耗时过久届时可能面临淘汰
以目前倾全国之力,一切顺利的情况下,我们将在6年后也就是2030年“有机会”用全国产设备生产28nm的芯片。但2030年全世界都生产14nm,而我们才刚刚生产有能力落后的硅基芯片,大费周章终于能生产,可能马上面临被淘汰的局面。
(4)芯片产业退无可退,需要脚踏实地真正调适出一条完整实实在在的量产线
把长江存储二厂拿来试验国产设备,由国家出面兜底,全力攻关国产设备,把调适出一条全国产设备的真正量产线为第一要务。
所有国产设备商全部派驻工程师到长江存储的车间,缺位的美国设备全部由国产来替补,真刀真枪的检验。
在量产线上试国产设备,才是真正的重点,国家需要进行不计代价的支持,让厂商可以不断去生产、试错、改良。
(5)不再好高骛远,脚踏实地攻克问题
所有设备商全部集中到一个车间,所有工序一道接一道来进行,直到能够造出芯片。从90nm,0.13或者0.18μm做起,建设一条全国产芯片生产线,一步一步来找出所有大大小小的问题并不断攻克。

