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                这篇文章摘自西南证券研究报告《复盘 ASML 发展历程,探寻本土光刻产业链投资机会》

                投资重点

                光刻机:芯片制造的核心设备,复杂度高,形成庞大的产业链

                光刻是晶圆制造的核心工艺,占晶圆制造时间的40%-50%,芯片成本的30%。光刻机作为光刻工艺的核心设备,结构复杂,成本高,占晶圆制造设备投资的23%。与其他晶圆制造设备不同,浸没式DUV和EUV光刻机可以形成自己的产业链。因此,高端光刻机的突破需要物镜、光源、浸没系统等核心部件光刻胶、协调开发了许多配套设施,如光刻气体、掩模、涂胶显影设备和测试设备。



                2.ASML:浸入式系统和EUV光刻已成为公司发展史上的两个关键里程碑

                ASML垄断了全球高端光刻市场。浸入式DUV的全球市场份额为93%,EUV的全球市场份额为100%。2019年,ASML的收入为132.4亿美元,净利润为29亿美元,在全球半导体设备制造商中排名第二。有着30多年的历史,浸没式工艺技术的突破和EUV产业链的连接已成为ASML击败尼康等日本制造商的两个关键节点。

                3.开放光刻产业链已成为国内光刻机追求ASML的关键

                ASML拥有约5000家供应商,其中790家与产品直接相关,占ASML总支出的66%。其中,德国蔡司和美国Cymer几乎垄断了全球高端物镜、极紫外光源等技术。受苦《瓦森纳协 议》在国外技术监管的影响下,国内高端光刻机无法像ASML那样通过全球合作和并购取得突破,只能依靠自主研发本地光刻元器件及配套设施产业链。

                4.02特别加强国内光刻产业链发展,高端光刻机突破迫在眉睫

                在“02专项”的大力支持下,国科精密、奇尔机电、华卓精密在物镜、浸没系统、双工作台等方面均通过了02专项验收,并向ASML提供了部分富士科技产品。




                在配套设施方面,华特气体和凯美特气体在光刻气体方面取得了突破。台大光电、晶瑞、雅克科技先后安排中高端光刻胶及辅助材料。飞利浦青衣光电打破了国外在掩模领域的垄断,精密测量电子、瑞丽科技、赛腾有限公司实现了晶圆前端检测设备的国产化换代,芯源微的涂胶显影设备落户长江存储,华力等先进晶圆厂。

                随着国内光刻产业链的不断完善和突破,上海微电子90nm以内的下一代光刻机有望很快突破。






                上海微电子成立于2002年,主要致力于半导体设备的开发、设计、制造、销售和技术服务。公司设备包括光刻机、后轨检测设备、激光退火设备、封装设备等,广泛应用于集成电路前轨、先进封装、FPD面板等微机电系统、在LED和功率器件制造领域,主要产品是用于IC、面板和LED/MEMS/power的光刻机。它是中国光刻领域最前沿的公司。其最先进的600系列光刻工艺达到90nm,代表了中国同行业的最高水平。根据idea核心数据,2018年上海微电子光刻机出货量约为50-60台。


                该公司的光刻机在包装、led和面板领域占有较高的市场份额。

                作为中国光刻领域最先进的公司,其最先进的600系列光刻工艺高达90nm。

                在封装领域,公司的500系列步进投影光刻机不仅适用于晶圆级封装的重新布线以及倒装芯片工艺中常用的AndyLau、焊料凸点、铜柱等高级封装光刻工艺,而且通过选择背对准模块,也可以满足MEMS和2.5d/3d封装的TSV光刻工艺要求。该公司从低端切入市场,已成为昌电科技、日月半导体通富微电和其他重要供应商的龙头企业,并出口到海外市场。

                在LED领域,公司300系列步进投影光刻机面向6英寸以下中小型基板的先进光刻应用领域,具有高分辨率(0.8um)、高速在线测绘、高精度拼接和雕刻、多尺寸基板适配和完美匹配R和高生产率,以满足HB-LED、MEMS和功率器件领域的单面和双面光刻需求。2-6英寸基板LED的Ssb300PSS和电极光刻工艺;Ssb320用于LED生产中的芯片制作光刻工艺。采用大曝光视场,通过掩模优化设计减小曝光视场,减少芯片重复损耗,显著提高生产能力。

                在面板领域,公司200系列投影光刻机采用先进的投影光刻平台技术,专门用于制造AM-OLED和LCDTFT电路,具有高精度(1.5%)μm,支持小掩模(6英寸),降低用户成本和智能校准诊断功能,可应用于2.5~6代TFT显示屏的批量生产线上。该系列设备具有高分辨率、高雕刻精度的特点,支持6英寸掩模,大大降低了用户的使用成本。


                国内光刻产业链的开通,有助于上海微电子下一代光刻机的突破。197nmarfDUV浸没系统不需要颠覆性技术,结合多重光刻技术蚀刻沉积过程可达7nm。ARF光源是由IBM的kantiJain于1982年首创的。它在20世纪90年代成为主流,一直使用到现在。这是一种非常长寿命的光源技术。ASML和尼康197nm后的技术纠纷表明,193nmARF光源结合浸没系统和多种光刻、蚀刻和沉积工艺,可以连续突破技术节点,达到45nm、28nm甚至7Nm。没有必要在整个过程中开发新的颠覆性技术。上微最先进的光刻机ssa600/20采用了波长197nm的ARF深紫外激光器,在光源层面上步入了先进光刻机的演进序列。

                通过国内光刻产业链,上微有望在未来逐步实现45和28纳米的先进工艺。目前,上海微电子设备有限公司正在承担“十三五”期间国家科技重大专项02的标志性项目“28nm节点浸没分步重复投影光刻技术的成功研发及产业化”。随着“02专项”成果的陆续验收,制约国产光刻机发展的关键——光刻产业链不断完善。特别是科艺宏源、国科精密、齐尔机电、北京科华等公司承接的浸没系统相关技术产品继续通过验收。在国外光刻技术控制的背景下,上海微电子在关键元器件及配套设备的供应上取得了相当比例的国内替代。预计上海微电子下一代浸没式光刻机将很快取得突破。鉴于光刻机的重要性,国内光刻产业链和半导体产业链将迎来黄金发展期。

                关注个股:

                半导体产业链已向中国转移,光刻产业链的国产化和技术提升已成为本地半导体产业实力提升的关键,

                推荐精密测量电子学(300567):中国唯一一家同时分销半导体前后通道检测业务的公司;

                富士科技(002222):非线性光学晶体的全球领导者,有能力提供ASML。

                此外,建议关注南达光电(300346)、华特气体(688268)、雅克科技(002409)、上海信阳(300236)、芯源微(688037)、飞利浦(300395)等。

                我们的观点与市场不同

                首先,提出了光刻产业链的概念。全球半导体市场转向大陆,国内晶圆厂投资加速,带动半导体设备和材料市场蓬勃发展。光刻机作为晶圆制造业最核心的设备之一,长期以来被荷兰、日本等国家的企业垄断,尤其是占据主导地位的高端光刻机市场ASML。原因是我们认为,光刻产业链的渗透是ASML主导高端光刻市场的关键。

                光刻产业链分为光刻组件和光刻配套设施。光刻组件包括物镜、浸没系统、光源、双工作台等。光刻配套设施包括光刻胶、光刻胶气体、掩模、胶合显影设备和测试设备。通过静态关注ASML现有的设备部件和供应商,动态重复ASML过去30年的发展历程,我们发现,在光刻机技术进步的关键时刻,ASML依靠创新和并购为自己打开了全球光刻产业链,最终击败了尼康,并在全球光刻市场上引以为豪。

                其次,与ASML通过并购合作形成光刻产业链不同,当地的光刻产业链依赖于自主研发,具有很强的可持续性。因为《瓦森纳协议》由于国外的技术控制措施,本地光刻机生产无法参与全球光刻产业链国内高端光刻机的突破必须依靠本土光刻产业链的自主研发

                “十二五”以来,专项支持国内光刻产业链建设,涌现出一批国科精密、科艺宏源等优秀元器件企业,以及一批台大光电等光刻配套设施企业,华特、芯源微,以及精密电子、富士科技等在各自领域研发取得突破的企业。

                在各方的共同努力下,上海的微电子工艺为90nm的晶圆前道光刻机于2018年通过02特别验收。在技术路径上,下一代光刻机采用浸入式技术的成功已经通过ASML与尼康的纠纷过程得到验证,当地企业可以避免绕道而行;在技术实力方面,在02专项、各环节企业协同推进的条件下,当地光刻产业链正在逐步完善。预计上海微电子下一代光刻机不久将实现突破。

                第三,光刻产业链未来有很大的发展空间。半导体已经成为当今数字产业和经济运行的支柱之一。设备和材料的国产化是中国摆脱外国控制、成为半导体大国的必要途径。由于光刻产业链对光刻机和整个半导体制造业的重要性,我们认为本地光刻产业链在国内半导体领域的重要性正在增加。国产光刻机取得了一些突破,与ASML高端光刻机的差距正在加速缩小。本地光刻产业链相关企业仍有较大的发展空间。

                股价上涨的催化因素

                半导体市场周期性复苏;加快对国内晶圆厂的投资;本地光刻产业链企业研发超出预期。

                核心上市公司简介

                富士科技(002222):非线性光学晶体的全球领导者,有能力提供ASML

                台大光电(300346):国内高端光刻胶稀缺,ARF光刻胶研发引领国内市场

                国内高端光刻胶稀缺。ARF光刻胶研发引领中国,进入客户测试阶段。2016年4月,南达光电通过投资北京科华开始进入光刻胶领域,科华曾与苏州瑞虹(晶瑞股份有限公司的子公司)共同承担“02特殊”和“KrF(248nm)光刻胶研发”项目。目前,北京科华KrF光刻胶产品kmpdk1080已通过中芯国际认证,率先批量生产。2018年,台大光电承担02专项“ARF光刻胶产品开发及产业化”,总投资约6.5亿元,成立光刻胶事业部,成立全资子公司“宁波台大光电材料有限公司”,全面推进“ARF光刻胶开发及产业化项目”的实施。截至目前,ARF光刻胶已取得重大突破,进入客户测试阶段。未来可用于28nm至7Nm工艺。

                马华腾(300655):覆盖四个泛半导体领域,KrF光刻胶中试已经完成

                晶瑞股份:下游覆盖四大泛半导体产业。精马华腾有限公司专业从事微电子化工产品的研发、生产和销售。主要产品包括超净高纯试剂、光刻胶、功能材料和锂电池粘合剂,下游覆盖半导体、光伏太阳能电池、LED、平板显示器四大泛半导体领域,以及锂电池关键材料。本公司的光刻胶主要由其子公司苏州瑞虹生产。作为中国光刻胶领域的先驱,苏州瑞虹已经大规模生产光刻胶近30年。产品主要应用于半导体和平板显示器领域,产品技术水平和销售在国内处于领先地位。

                “02特殊”帮助KrF光刻胶完成了中试。目前,我线光刻胶已供应给国内知名半导体制造商。已完成KrF(248nmDUV)光刻胶中试,建成年产100吨KrF光刻胶中试示范线,产品分辨率达130nm。此外,公司还与多家下游行业龙头企业建立了长期合作关系,如华虹宏利、长江仓储、合肥长新等半导体行业客户以及锂电池行业客户比亚迪、李申,三安光电LED行业客户华灿光电为公司未来光刻胶的发展奠定了良好的客户基础。

                雅克科技(002409):并购切入面板光刻胶及辅助材料领域,大额资金注入5.5亿元

                荣达光敏(300576):建设集成电路1000吨光刻胶生产线

                上海信阳(300236):采购ASML光刻机,i-line,KrF,ARF光刻胶,多管齐下

                华特气体(688268):全球第四家获得ASML光刻气体认证的公司

                华特气体覆盖了80%以上的国内集成电路制造商的8英寸。全球第四家,中国唯一一家通过ASML光刻气体认证的公司,光刻气体已达到国际领先水平。2017年,华特天然气Ar/F/NE、Kr/NE、Ar/NE和Kr/F/N通过ASML产品认证。它是中国唯一通过ASML认证的企业,也是世界上仅有的四家以上四种产品均通过认证的燃气公司之一。ASML将在光刻机使用说明中明确建议其客户使用经认证的光刻气体。华特气体实现了近20种产品的进口替代,是中国特种气体国产化的先驱。

                凯美特气体(002549):布局稀有气体,完善国产光刻激光保护气体链

                飞利浦(300395):G8代大尺寸石英基板打破外国公司的技术垄断

                青衣光电(688138):中国口罩领域的领导者,拥有丰富的客户资源

                中国是光掩模领域的领导者,其客户资源覆盖中芯国际英特尔、昌电科技等集成电路制造和封装厂家。在掩模领域,青衣光电在中国创造了许多第一。目前工艺能力可满足D级掩模的规格要求,即技术节点为0.5μm,可实现8.5代罩的稳定供应。在平板显示器领域,该公司已经英格兰银行、华兴光电天马群创光电、韩语财经、龙腾光电、新力、中电熊猫、维奇诺等客户;在半导体芯片领域,公司开发了中芯国际、英特尔、艾克尔、奇邦科技、昌电科技、士兰微等客户。




                芯源微(688037):国内涂胶和显影设备的领导者,打破了Tel在国内的垄断

                目前,芯源微的业务主要集中在密封和测试的涂胶和开发设备,占国内市场的25%;之前的i-line涂胶开发商已经在长江存储线上进行了验证,可以满足客户的180nm技术节点处理技术;原Barc(增透层)涂胶设备已在上海华力测试应用,可满足客户的28nm技术节点加工技术。在未来,该公司将继续领导国内胶合替代工艺和设备的开发。

                精密测量电子(300567):半导体前后通道检测布局,半导体订单密集落地

                内生外延布局半导体前后通道测试业务,专注于内存市场。公司于2018年成立武汉景洪,并参与韩国it&T,专注于自动测试设备(ATE)领域;此外,公司在上海设立了全资子公司上海精密测量,并在三个产品方向建立了团队:光学、激光和电子显微镜,专注于半导体前通道(过程控制)检测。产品包括高性能薄膜厚度和OCD测量机、电子束晶圆生产过程控制设备、半导体单模块和双模块薄膜厚度测量机、半导体集成薄膜厚度测量机和micro-OLED全N2环境下使用的倒置薄膜厚度测量机。半导体电子显微镜预计将于2020年上市。此外,上海精密测量于2019年9月获得国家集成电路产业投资基金、上海半导体设备材料产业投资基金等专业机构的投资;2019年,公司控制了日本半导体ATE测试设备公司WinTest,以进一步增强公司在半导体领域的竞争力。该公司已成为中国少数同时设计半导体前后探测设备的公司之一。

                半导体订单的密集落地有望成为公司未来新的业绩增长点,推动公司转型。从公司的角度来看,目前在半导体领域的布局已取得初步成效。2019年12月,武汉景洪中标长江存储存储ate设备(高温老化试验机);2020年1月,上海中标长江存储三台集成膜厚光学键尺寸测量仪;同时,WinTest还获得了批量订单。此外,温特在武汉的全资子公司伟恩测试的成立,将进一步加快公司在温特半导体测试领域相关技术的引进、消化和吸收,使公司具备相关产品的研发和生产能力,并进一步降低生产成本,提高相关产品的竞争力。公司半导体测试设备已进入订单履行阶段,有望成为未来新的业绩增长点,推动公司转型。

                赛腾股份(603283):收购optima,切入半导体前沿轨道检测轨道

                收购optima,进入半导体硅片和前端通道检测领域。2019年5月,公司计划以现金方式收购KEMETJapanCo.,Ltd.持有的optimaCo.,Ltd.20258股,占目标公司股权的67.5%,股权收购价格为27亿日元(约1.6亿元)。上述收购后,公司计划通过赛腾国际增资12亿日元,总投资39亿日元(约合2.4亿元人民币),对optimaCo.,Ltd.进行增资。上述收购和增资后,本公司将持有目标公司约75.0%的股份。Optima成立于2015年2月,前身为raytex,是一家成熟的晶圆测试设备公司。其核心产品是晶圆测试设备,属于半导体硅片和前通道测试设备。

                产品涵盖硅片生产、光刻、蚀刻等多个环节。下游客户包括三星、SK海力士和台积电等国际巨头。Optima产品主要用于硅片生产过程中的缺陷检测和硅片制造过程中的缺陷污染检测。设计过程包括晶圆制造中的晶体绘制、切片、倒角、研磨、抛光以及晶圆制造中的沉积、光刻、蚀刻和其他步骤。目前,optima的主要客户在海外,几家国际巨头的销售额占公司收入的30%~50%。预计optima未来将通过收购和整合赛腾股份进一步开放国内市场。

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