2023光刻机行业简析报告.pptx

01.光刻机是芯片制造中的最核心环节

•光刻机是生产芯片的核心装备，被誉为半导体工业皇冠上的明珠。光刻机是一种投影曝光系统：光刻机由光源、照明系统、物镜、工件台等部件组装而成。在芯片制作中，光刻机会投射光束，穿过印有图案的光掩膜版及光学镜片，将线路图曝光在带有光感涂层的硅晶圆上。

•芯片制造过程需要用到的设备种类繁多，包括氧化炉、涂胶显影机在整个半导体芯片制造过程中，光刻是最复杂工艺，光刻工艺的费用约占芯片制造成本的1/3左右，耗费时间占比约为40-50%，光刻工艺所需的光刻机是最贵的半导体设备。

光源

波长(nm)

对应设备

最小工艺节点(nm)

主要用途

第一代

g-line

436

接触式

800--250

6寸晶圆

接近式

800-250

第二代

i-line

365

接触式

800-250

6寸、8寸晶圆

接近式

800--250

第三代

KrF

248

扫描投影式

180-130

8寸晶圆

第四代

ArF

193

步进扫描投影

130-65

12寸晶圜

浸没式步进扫描投影

45-22

第五代

EUV

13.5

极紫外

22-~7

12寸晶圓

光刻机工艺的发展史

数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；图源网络

HighNAProductionInsertionWindow

202220232024

Nodename

Nodename

DRAM

Min.1/2pitch/xnumberoflayers

Storage

Class

Memory

Xnumberoflayers

x64x961ZX152/x192x256300

02.光刻机的技术水平决定集成电路的发展水平

•光刻机的技术水平很大程度上决定了集成电路的发展水平。随着EUV光刻机的出现，芯片制程最小达到3nm。目前ASML正在研发High-NAEUV光刻机，制程可达2nm、1.8nm，预计2025年量产。

•英伟达在23年GTC大会上也表示其通过突破性的光刻计算库cuLitho，将计算光刻加速40倍以上，使得2nm及更先进芯片的生产成为可能，ASML、台积电已参与合作，届时将带动芯片性能再次提高。

制程

晶圆尺寸

金属材料

光刻机类型

0.5um

200mm

Al

g-line:436nm

0.35um

200mm

Al

i-line:365nm

0.25um

200mm

Al

KrF:248nm(stepper)

0.18um

200mm

Al

KrF:248nm(stepperscanner)

0.13um

200/300mm

Al/Cu

ArF:193nm

90nm

300mm

Al/Cu

ArF:193nm

65/55nm

300mm

Cu

ArF:193nm

45/40nm

300mm

Cu

ArFi:193nm(134nm)

28nm

300mm

Cu

ArFi:193nm(134nm)

22/20nm

300mm

Cu

ArFi:193nm(134nm)

16/14nm

300mm

Cu

ArFi:193nm(134nm)

10nm

300mm

Cu

ArFi:193nm(134nm)

7nm

300mm

Cu

EUV:13.5nm/ArFi:193nm(134nm)

5nm

300mm

Cu

EUV:13.5nm

3nm

300mm

Cu

EUV:13.5nm

各个工艺节点和光刻技术的关系

ASML对客户节点演进的预测

Storage

Memory

Perfoemance

Planar

3D-

NAND

EUVProduction

InsertionWindow

20202021

2X/x2

2X/x4

1Y/x4

next

Logic

Logic

数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；图源网络

10nm

7nm

5nm

3nm

2nm

1X

1Y

1Z

1A

1B

14-15

201720182019

Memory

1Y/x8

2025

分系统

产业化公司

主要股东

相关项目

公司进展

整机

上海微电子

上海电气(上海市国资委)、

上海张江浩成创投(张江高科)

02专项90nm光刻机样机研制;

02专项浸没光刻机关键技术预研项目;.

项目均通过了验收，90nmArF光刻机SSA6