本文來自格隆匯專欄：中信證券研究 作者：劉易 田鵬 王濤 王丹 侯蘇洋

先進製程半導體設備仍為“卡脖子”環節，其中光刻機以及高端半導體量/檢測設備國產化率不足10%。受到國際政治博弈加劇等不利因素影響，我國亟需在先進製程光刻機以及半導體量/檢測設備尋求國產替代。該類設備設計較為複雜，零部件技術指標要求較高，產業鏈涉及較廣，其中光學系統作為最重要的組成之一，分別佔光刻機以及半導體量/檢測設備成本的30%/10%。我國在光刻機以及半導體量/檢測設備自主可控需核心光學系統達到國際一流水平，目前我國頭部光學廠商已具備一定工業級超精密光學加工能力，隨着國內半導體行業快速發展、設備自主可控比例提升，半導體設備光學系統具有巨大的國產替代空間，中信證券建議重點關注潛在的半導體設備光學元件供應商。

▍光學行業“掌上明珠”，國產替代空間廣闊。

超精密光學元件為光學元件市場的“掌上明珠”，主要應用於半導體、生命科學等高科技行業，弗若斯特沙利文預計（轉引自茂萊光學招股説明書）2026年全球工業級精密光學市場規模將達到268億元，對應2022-2026年CAGR為14%。超精密光學元件製造考驗國內廠商在製造設備、加工工藝等領域的綜合能力，目前國內廠商較海外龍頭仍有較大差距。從競爭格局看，國內精密光學企業抓住了產業轉移的機遇，在產品設計、製造、檢測等關鍵環節逐步縮小了與國際廠商的差距，根據弗若斯特沙利文數據（轉引自茂萊光學招股説明書），2021年國內精密光學企業在半導體和生命科學領域市場份額分別達到了6%和12%。

▍貫穿半導體制造全流程，精密光學系統為“產業基礎”。

半導體制程迭代需開發更高集成密度工藝，實現難度持續增大，先進半導體制程已從平面結構發展至3D結構，晶體管面積不斷縮小。隨着半導體器件集成度提升，行業需要使用更為複雜的製造工藝，對於材料和設備均提出了更高的要求。根據Gartner數據，半導體設備擁有十大類設備，光刻機和量/檢測設備為半導體制造重要設備。光刻機和半導體量/檢測設備佔半導體設備市場規模的比例分別為17%和12%。精密光學系統為光刻機以及量/檢測設備重要組成，覆蓋半導體制造全流程，對於製造工藝以及良率控制有重大影響，為半導體設備的核心零部件系統。

▍光學系統為光刻機重要組成，蔡司為全球光刻機光學系統龍頭。

光刻機為芯片生產的核心設備，直接影響製程工藝節點。根據中國工程院（轉引自前瞻產業研究院），一台EUV光刻機包含了超過10萬個零部件，主要包括照明系統、工作台系統、曝光系統等，全球供應商超過5000家。光學系統為光刻機重要組成，直接影響光刻機分辨率和良率，大約佔光刻機成本的30%。根據ASML、蔡司公吿，中信證券認為高端光刻機光學系統價值量高，中信證券預計2025年全球光刻機光學系統市場規模有望達到60億美元，對應2022-2025年CAGR為25%。目前，蔡司為全球光刻機光學系統市場絕對龍頭，中信證券測算蔡司市場佔有率高達90%，而國內廠商雖具備了一定的光刻機光學系統製造能力，但與蔡司仍有較大差距。

▍半導體光學檢測設備為主流方案，光學系統為重要支撐。

應用光學檢測技術的半導體量/檢測設備使用場景較廣，根據VLSI Research和QY Research數據，2020年全球應用光學檢測技術設備市場份額為75.2%。隨着半導體制程已向亞納米發展，半導體量/檢測設備通過提升分辨率、提升算法和軟件性能、以及提升設備吞吐量等方式進行改進，相關設備對於光學系統要求達到超精密光學等級，價值量不斷提升。根據Gartner、SEMI以及中科飛測公吿信息，中信證券預計2024年全球半導體量/檢測設備光學系統市場規模有望達到13億美元，而目前市場仍被Newport、蔡司、Zygo、Jenoptik等海外光學廠商主導。

▍風險因素：

半導體行業需求不及預期；光刻機技術路線出現重大變化；國產光刻機光學系統發展不及預期；國產半導體量/檢測設備光學系統發展不及預期；國產光刻機產業發展不及預期。

▍投資策略：

先進製程半導體設備仍為“卡脖子”環節，其中光刻機以及高端半導體量/檢測設備國產化率仍不足10%。受到國際政治博弈加劇等不利因素影響，我國亟需在先進製程光刻機、半導體量/檢測設備尋求國產替代。該類設備設計較為複雜，零部件技術指標較高，產業鏈涉及較廣，其中光學系統作為最重要的組成之一，分別佔光刻機以及半導體量/檢測設備成本的30%/10%，中信證券預計2025年光刻機以及半導體量/檢測設備配套光學系統市場規模有望達到73億美元。我國在光刻機以及半導體量/檢測設備領域達到自主可控需要核心光學系統達到國際一流水平，目前我國頭部光學廠商已具備一定工業級超精密光學加工能力。中信證券認為，隨着國內半導體行業快速發展、半導體設備自主可控比例提升，半導體設備光學系統具有巨大的國產替代空間。

注：本文來自中信證券於2023年11月14日發佈的《主題策略｜半導體光學：半導體設備基石，國產超精密光學未來可期》，分析師：劉易 S1010520090002；田鵬S1010521010003；王濤S1010521060002；王丹S1010521110002；侯蘇洋S1010523080001