汇丰晋信科技先锋基金、新动力基金、
创新先锋基金 基金经理 陈平
长期以来，在半导体国产化替代的大浪潮中，光刻机一直是相对比较落后的部分。目前光刻机的国产化率接近于0，这个市占率一方面说明我们水平还很差，一方面也说明未来空间巨大。最近越来越多的信息显示，似乎国产光刻机要有显著进展了。如果国产光刻机有突破的话，相关产业链会有什么样的投资机会？
注：本文中所涉公司仅供示意，不作为投资建议，市场有风险，投资需谨慎。
光刻机是人类工业文明皇冠上的明珠
光刻是用光源通过掩膜版将其附有的临时电路结构转移到硅片表面的光敏薄膜上。具体而言，是以特定波长的光为媒介，将掩模版上设计的电路图案信息，以光学衍射进行调制，通过物镜在焦面成像，基底表面的光刻胶根据光照强度发生光化学反应，再经过多道工序之后，把电路结构刻在硅片上形成芯片。光刻是芯片制造的核心环节。
图1：光刻机工作原理及结构
数据来源：CNKI，信达证券
通常我们都说光刻机是人类工业文明皇冠上的明珠，它是人类智慧和工艺的结晶。光刻机制造难度是非常高的，全世界能做的国家屈指可数。它的难点主要在两方面：
一方面在光刻机制造这一端
光刻机对分各系统的要求标准极高，整机组装更难。以DUV浸没光刻机为例，其一共具有18个分系统，每个分系统都有极大的工程难度。以掩模台和工件台为例，其主要难度为在大加速度、高速条件下维持纳米级定位精度，目前高端 ArF光刻机套刻精度已达到 1.4nm，工件台的定位精度已达到亚纳米量级。而对于整机厂，其在外采或自研上述分系统的基础上，需要再调制整机架构、控制、软件、微环境，其对应的逻辑关系和系统工程技术难度更复杂。
另一方面来自于量产端
光刻机从样机制造及测试成功、到下游能实现量产，还需要多年的上下道工艺配合和测试和经验积累。ASML在研发初代浸没式时，将样机发到台积电做上下道的配合，但从样机试运行到真正能够量产（良率达到90%+）花了4~5年，量产之后良率还需要持续迭代优化。这或许意味着哪怕短期内我么看到了技术上的突破，整条产业链的业绩爆发也需要我们耐心等待更长的时间。
光刻机全球市场空间超千亿，
且是寡头垄断的市场格局
正是由于其制造难度极大，能做的国家和公司很少，光刻机的价格也是很贵的，目前最先进的光刻机单台价格可能超过1.5亿美元。光刻机作为目前技术难度和单价最高的半导体设备，其在晶圆制造设备开支中占比近21%，仅次于薄膜沉积。全球每年光刻机市场空间大约是1000多亿人民币，这是一个非常广阔的市场。同时它还是一个很赚钱的行业，以某光刻机巨头为例，它的综合毛利率可以保持在50%附近，净利率则在25%左右。作为对比，证监会制造业指数的销售毛利率为19.68%、销售净利率为7.38%；中信电力设备与新能源指数的销售毛利率为20.89%，销售净利率为9.62%。
图2：2022年晶圆制造设备销售金额
（按设备类型划分）
数据来源：Gartner
市场格局方面来看，光刻机市场基本是几家寡头垄断，并且其中一家独大的格局。
2021年的数据显示，全球光刻机出货量共478台，其中三家头部公司出货分别为309台、29台、102台，占比分别为65% 、6% 、29%；按销售额算，上述三家光刻机总营收约1076亿元，具体分别约为854亿元（占79%），112亿元（占11%），110亿元（占10%）。（数据来源：相关公司公告）
国产光刻机突破在即，
A股光刻机产业链是否有投资机会？
光刻机行业空间大，我们市占率极低，是否说明A股相关公司有比较好的投资机会呢？
我们认为这其中可以分成两大主线五大领域来进行分析。
首先是光刻机主线，我们可以进一步细分为整机和零部件。
整机方面，目前尚无相关企业在A股上市。但是根据ASML对2025年的收入预测，其对2025年销售的低目标是70台浸没式DUV+190台干式DUV，而高目标是87台浸没式DUV+290台干式DUV。这两种目标的差异核心来源就是销往中国市场的100台干式，对应40亿美金、大约280亿元人民币的销售额，这部分销售额也是如果光刻机能够实现国产替代对应给国内光刻机整机厂的市场规模。从几乎0到未来超百亿级人民币的市场规模，国产光刻机整机领域的成长空间还是非常可观的。我们期待未来能够有优秀的光刻机整机制造企业登陆A股市场。
图3：某光刻机巨头2025年市场预估
数据来源：某光刻机巨头公司公告
在光刻机零部件领域，光刻机主要由光源、照明、掩膜台、物镜、工件台等多个系统组成，以90nm的光刻机为例，光源系统成本占15%（其中激光器占3-5%）、工件台占12%、物镜占10%、浸没系统占8%。2021年全球光刻零件市场超过70亿美元。以其中具有代表性的精密光学零部件环节为例（即照明光学、光罩模组等）：根据弗若斯特沙利文预期，2019~2021年全球半导体设备领域工业级精密光学市场从22.3亿美元增长至30亿美元，对应CAGR达15.8%；沙利文预计，2022~2026年全球半导体工业级精密光学市场规模将从35.5亿美元增长至55.8亿美元。
目前A股的相关企业已经能够提供光刻机用的光学透镜、光源、光场匀化器等等零部件。但需要注意的是，成熟制程的光刻机零部件市场对于上述公司虽然会带来增量业务和业绩贡献，但是和原主业相比，国产光刻机突破在中短期内带来的业绩弹性其实不算大。其股价当前的表现更多是市场愿意给光刻机业务更高的估值，甚至在乐观的时候，其原主业业绩可以和光刻机业务一起享受较高的估值水平。因此在当前投资这部分企业的时候，我们会重点关注光刻机业务给企业带来的远期业绩增量、增量占比，以及增长斜率上的改变，但我们也会关注当前市场不区分业务模式，对于上述企业统一按光刻机高增长基于高估值背后的隐含风险。
总体来看，对于光刻机零部件领域，我们认为相关公司能够享受到的业绩弹性是相对有限的，当前的市场表现或许已经透支了相关预期。
第二条主线则是光刻机下游的广义半导体产业链。
这其中，首先值得关注的领域是光刻机运转起来所需的耗材，如光刻胶、掩模版、电子特气等。光刻胶目前的主力供应商还是日本公司，国产替代正在进行中，可替代的空间也比较大。2021年国内光刻胶自产占比仅低端的g/i线能达到20%，KrF自产占比仅5%，ArF则全部依赖进口。而我国内地晶圆厂新产能建设在本轮扩产中处于全球领先地位，光刻胶需求增长快，Cision预计 2020-2025 年全球 IC 市场规模将从17 亿美元增长至 24 亿美元（CAGR为6%）；国内 IC 光刻胶市场规模从25亿元增长至40亿元（CAGR为15%）。
第二个值得关注的领域是光刻机相关配套的其他设备，如涂胶显影、量测等等。它们也可以归到广义的半导体设备国产化替代的逻辑里面去。
再扩展一步，光刻机是半导体国产化的核心卡脖子环节。一旦成熟制程的光刻机突破了，中国半导体成熟制程的国产化产线扩产就不太受限了，整个产业链都能顺畅扩产和运转。国产半导体设备有望率先受益。
乐观背后 注意风险
基于国家政策的重点扶持和国产替代的广阔空间，市场短期内给了光刻机产业链较高的预期。但在乐观背后，我们同样需要注意隐含的风险。
首先，半导体行业存在景气周期，光刻设备需求可能不及预期：
光刻及配套设备的需求量与下游晶圆厂扩产进度密切相关。2022年下半年以来，全球各大晶圆厂开始逐步削减产能和资本开支，国内晶圆厂的产能利用率也出现下滑，可能拖累国产内光刻产业链设备和零部件的需求。
其次，贸易保护主义导致国内晶圆厂扩产放缓：
美国出台针对中国企业的新限制措施，对国内晶圆厂造成新的冲击。因此，若扩产规划放缓，可能会对上游的国内光刻产业链的市场需求造成较大影响。
第三，也是最核心的风险，即光刻设备与组件技术难度大，研发进度可能慢于预期。
中高端光刻设备涉及到光学、电子学、算法等领域的高难度技术，成功进入量产产线需要在客户端进行较长的研发和准备，这方面存在较高不确定性。
第四，则是估值风险。
尤其当产业研发进展低于预期的时候，前期的乐观预期是否能够被消化，可能就要打个问号。
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