42台EUV，解构2021年的光刻机市场

电子2023

全球集成电路、面板、LED用光刻机出货约650台，较2020年增加70台。其中集成电路制造用光刻机出货约500台；面板、LED用光刻机出货约150台。



一、前三大出货情况



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2021年，前三大ASML、Nikon、Canon的集成电路用光刻机出货达478台，较2020年的413台增加65台，涨幅为15%+。



从EUV、ArFi、ArF三个高端机型的出货来看，2020年共出货152台，较2020年的143台增长6%+。其中ASML出货145台，占有95.4%的市场，较2019年增加10.4个百分点；Nikon出货7台，占有4.6%的市场，较2020年15%减少10.4个百分点。



EUV方面还是ASML独占鳌头，市占率100%；ArFi方面ASML市占率高达96%，较2020年增加10个百分占；ArF方面ASML占有88%的市场份额，较2020年增加21个百分点；KrF方面ASML也是占据75%的市场份额，较2020年增加4个百分点；在i线方面ASML也有21%+的市场份额。



从总营收来看，2021年前三大ASML、Nikon、Canon的光刻机总营收达1076亿元人民币，较2020年小幅增长8.9%。从营收占比来看，ASML占据80%的份额。



ASML



2020年ASML光刻机营收约854亿元人民币，较2020年成长32%。



2021年ASML共出货309台光刻机，较2020年258年增加51台，增长20%。其中EUV光刻机出货42台，较2020年增加11台；ArFi光刻机出货81台，较2020增加13台；ArF光刻机出货22台，和2018年持平；KrF光刻机出货131台，较2020年增加23台；i-line光刻机出货33台，和2020年33台基本持平。



2021年ASML的EUV光刻机营收占光刻机整体收入的48%，2021年单台EUV平均售价超过9.5亿元人民币，较2020年单台平均售价增长3%。



从2011年出售第一台EUV机台以来，截止2021年第四季出货达143台。2021年EUV光刻机共加工晶圆超过3300万片，超过2011-2020年的总和。



2021年第二季，第一台全新TWINSCAN NXE:3600D EUV光刻机已经交付给客户，相比之前的NXE:3400C生产力提高了15-20%，套刻精度提高约30%。



2020年来自中国的光刻机收入约140亿元，和2020年持平，与中国大陆晶圆厂扩产的步骤基本一致。  



Nikon



2021年度，Nikon光刻机业务营收约112亿元人民币。



2021年度，Nikon集成电路用光刻机出货29台，较2020年减少4台。其中ArFi光刻机出货4台，较2020年减少7台 ；ArF光刻机出货3台，较2020年度减少8台；KrF光刻机出货5台，较2020年度增加3台；i-line光刻机出货17台，较2020年度增加8台。



2021年度，Nikon全新机台出货9台，翻新机台出货20台。



2021年，Nikon面板（FPD）用光刻机出货49台，较2020年大幅增涨145%。其中10.5代线用光刻机出货，共出货17台。



Canon



2021年，Canon光刻机营收约为110亿元人民币。



2021年，Canon的半导体用光刻机是i-line、KrF两类机台出货，光刻机出货量达140台，较2020年出货增加18台，增幅15%；其中i-line机台是出货的主力，出货102台。



佳能在2021年3月出货新式i线步进式光刻机“FPA-3030i5a”，可以对硅基以及SiC（碳化硅）和GaN（氮化镓）等化合物半导体晶圆，从而实现多种半导体器件的生产制造。。



2021年，Canon面板（FPD）用光刻机出货67台，较2020年出货量增加35台。



二、其他公司情况



其他光刻机、电子束曝光机、激光直写设备厂商还包括上海微电子、苏大维格、芯碁微装、影速，日本Elionix、德国Heidelberg Instruments、德国Raith、德国SUSS、美国ABM、奥地利EVG、美国VEECO、英国DMO、英国NanoBeam（NBL）、日本JEOL、以色列Orbotech（属于美国KLA）等。



这些公司有的主要针对集成电路先进封装、MEMS、LED、面板，有的针对PCB领域，有的针对掩模领域，有的主要是针对高校科研机构。



上海微电子SMEE



上海微电子装备（集团）股份有限公司光刻机主要用于广泛应用于集成电路前道、先进封装、FPD、MEMS、LED、功率器件等制造领域出货主要集中在先进封装、LED和FPD领域。



2021年9月18日，宣布推出新一代大视场高分辨率先进封装光刻机，主要应用于高密度异构集成领域，具有高分辨率、高套刻精度和超大曝光视场等特点，可帮助晶圆级先进封装企业实现多芯片高密度互连封装技术的应用，满足异构集成超大芯片封装尺寸的应用需求，同时将助力封装测试厂商提升工艺水平、开拓新的工艺，在封装测试领域共同为中国集成电路产业的发展做出更多的贡献。据悉2022年2月7日中国首台2.5D/3D先进封装光刻机发运。2022年2月，美国商务部工业与安全局宣布上海微电子装备（集团）股份有限公司列入“未经核实清单”。



三、纳米压印技术发展



1995年，华人科学家周郁（Stephen Chou）教授首次提出纳米压印（Nanoimprint Lithography，NIL）概念，从此揭开了纳米压印制造技术的研究序幕。



纳米压印技术首先通过接触式压印完成图形的转移，相当于光学曝光技术中的曝光和显影工艺过程，然后利用刻蚀传递工艺将结构转移到其他任何材料上。纳米压印技术将现代微电子加工工艺融合于印刷技术中，克服了光学曝光技术中光衍射现象造成的分辨率极限问题，展示了超高分辨率、高效率、低成本、适合工业化生产的独特优势，从发明至今，一直受到学术界和产业界的高度重视。



佳能（Canon）从2004年开始一直秘密研发纳米压印技术；直到2014年收购美国从事纳米压印基础技术研发的Molecular Imprints公司（现Canon Nanotechnologies公司）才公开。



最新的纳米压印（NIL）的参数指标不错，套刻精度为2.4nm/3.2nm，每小时可曝光超过100片晶圆。



据悉，纳米压印（NIL）已经达到3D NAND的要求，2017年7月日本3D NAND大厂铠侠（Kioxia，原东芝存储部门）已经开始使用此设备。在3D NAND之外 也可以满足1Anm DRAM的生产需求。



佳能和大日本印刷（DNP）、铠侠合作，在技术研发中NIL已经可以处理高达5nm的电路线宽。大日本印刷通过模拟测试发现，在形成电路过程中每个晶圆的功耗仅为使用EUV光刻的十分之一左右。

魏伟

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