本文来自格隆汇专栏：中信证券研究 作者：刘易 田鹏 王涛 王丹 侯苏洋

先进制程半导体设备仍为“卡脖子”环节，其中光刻机以及高端半导体量/检测设备国产化率不足10%。受到国际政治博弈加剧等不利因素影响，我国亟需在先进制程光刻机以及半导体量/检测设备寻求国产替代。该类设备设计较为复杂，零部件技术指标要求较高，产业链涉及较广，其中光学系统作为最重要的组成之一，分别占光刻机以及半导体量/检测设备成本的30%/10%。我国在光刻机以及半导体量/检测设备自主可控需核心光学系统达到国际一流水平，目前我国头部光学厂商已具备一定工业级超精密光学加工能力，随着国内半导体行业快速发展、设备自主可控比例提升，半导体设备光学系统具有巨大的国产替代空间，中信证券建议重点关注潜在的半导体设备光学元件供应商。

▍光学行业“掌上明珠”，国产替代空间广阔。

超精密光学元件为光学元件市场的“掌上明珠”，主要应用于半导体、生命科学等高科技行业，弗若斯特沙利文预计（转引自茂莱光学招股说明书）2026年全球工业级精密光学市场规模将达到268亿元，对应2022-2026年CAGR为14%。超精密光学元件制造考验国内厂商在制造设备、加工工艺等领域的综合能力，目前国内厂商较海外龙头仍有较大差距。从竞争格局看，国内精密光学企业抓住了产业转移的机遇，在产品设计、制造、检测等关键环节逐步缩小了与国际厂商的差距，根据弗若斯特沙利文数据（转引自茂莱光学招股说明书），2021年国内精密光学企业在半导体和生命科学领域市场份额分别达到了6%和12%。

▍贯穿半导体制造全流程，精密光学系统为“产业基础”。

半导体制程迭代需开发更高集成密度工艺，实现难度持续增大，先进半导体制程已从平面结构发展至3D结构，晶体管面积不断缩小。随着半导体器件集成度提升，行业需要使用更为复杂的制造工艺，对于材料和设备均提出了更高的要求。根据Gartner数据，半导体设备拥有十大类设备，光刻机和量/检测设备为半导体制造重要设备。光刻机和半导体量/检测设备占半导体设备市场规模的比例分别为17%和12%。精密光学系统为光刻机以及量/检测设备重要组成，覆盖半导体制造全流程，对于制造工艺以及良率控制有重大影响，为半导体设备的核心零部件系统。

▍光学系统为光刻机重要组成，蔡司为全球光刻机光学系统龙头。

光刻机为芯片生产的核心设备，直接影响制程工艺节点。根据中国工程院（转引自前瞻产业研究院），一台EUV光刻机包含了超过10万个零部件，主要包括照明系统、工作台系统、曝光系统等，全球供应商超过5000家。光学系统为光刻机重要组成，直接影响光刻机分辨率和良率，大约占光刻机成本的30%。根据ASML、蔡司公吿，中信证券认为高端光刻机光学系统价值量高，中信证券预计2025年全球光刻机光学系统市场规模有望达到60亿美元，对应2022-2025年CAGR为25%。目前，蔡司为全球光刻机光学系统市场绝对龙头，中信证券测算蔡司市场占有率高达90%，而国内厂商虽具备了一定的光刻机光学系统制造能力，但与蔡司仍有较大差距。

▍半导体光学检测设备为主流方案，光学系统为重要支撑。

应用光学检测技术的半导体量/检测设备使用场景较广，根据VLSI Research和QY Research数据，2020年全球应用光学检测技术设备市场份额为75.2%。随着半导体制程已向亚纳米发展，半导体量/检测设备通过提升分辨率、提升算法和软件性能、以及提升设备吞吐量等方式进行改进，相关设备对于光学系统要求达到超精密光学等级，价值量不断提升。根据Gartner、SEMI以及中科飞测公吿信息，中信证券预计2024年全球半导体量/检测设备光学系统市场规模有望达到13亿美元，而目前市场仍被Newport、蔡司、Zygo、Jenoptik等海外光学厂商主导。

▍风险因素：

半导体行业需求不及预期；光刻机技术路线出现重大变化；国产光刻机光学系统发展不及预期；国产半导体量/检测设备光学系统发展不及预期；国产光刻机产业发展不及预期。

▍投资策略：

先进制程半导体设备仍为“卡脖子”环节，其中光刻机以及高端半导体量/检测设备国产化率仍不足10%。受到国际政治博弈加剧等不利因素影响，我国亟需在先进制程光刻机、半导体量/检测设备寻求国产替代。该类设备设计较为复杂，零部件技术指标较高，产业链涉及较广，其中光学系统作为最重要的组成之一，分别占光刻机以及半导体量/检测设备成本的30%/10%，中信证券预计2025年光刻机以及半导体量/检测设备配套光学系统市场规模有望达到73亿美元。我国在光刻机以及半导体量/检测设备领域达到自主可控需要核心光学系统达到国际一流水平，目前我国头部光学厂商已具备一定工业级超精密光学加工能力。中信证券认为，随着国内半导体行业快速发展、半导体设备自主可控比例提升，半导体设备光学系统具有巨大的国产替代空间。

注：本文来自中信证券于2023年11月14日发布的《主题策略｜半导体光学：半导体设备基石，国产超精密光学未来可期》，分析师：刘易 S1010520090002；田鹏S1010521010003；王涛S1010521060002；王丹S1010521110002；侯苏洋S1010523080001