ASML（ASML）：现代半导体的基石

芯片制造工具

半导体，尤其是计算机芯片，已迅速成为全球最重要的技术和商品之一。从个人电脑时代的早期到智能手机、云计算和人工智能的兴起，芯片的重要性及其需求与日俱增。

来源: 应用材料公司

这是一个有趣的行业，其中没有任何参与者是垂直整合的；相反，它是由一系列高度专业化的公司组成，每个公司都负责将普通沙子（硅）变成思考机器的众多关键步骤之一。

该行业最大的公司要么是芯片设计公司，比如 Nvidia公司 (NVDA )或“代工厂”，负责实际制造芯片，例如 TSMC (TSM ) （点击链接查看这些公司的专门投资报告）。

这些公司严重依赖专业供应商来提供生产芯片所需的机器。

来源: ASML

其中最为重要的莫过于垄断EUV（极紫外）光刻技术的荷兰ASML公司。

ASML 在半导体制造中的作用

光刻技术如何推动芯片小型化

ASML 是一家光刻机专家。光刻技术（字面意思是“岩石雕刻”）是指将处理器的“节点”刻在硅片上，从而将其变成计算机芯片。

来源: 自然

芯片越先进，节点就越小，光刻工艺也就越复杂。正是节点的不断小型化和光刻技术的不断改进，才使得计算机的性能逐年提升，遵循摩尔定律。

来源: 史蒂文·于维森

光刻是将硅晶片转变为计算机芯片的整个过程的一个步骤，通常需要 40-80 个循环才能制作出完整的芯片。

来源: ASML

光刻技术的一个关键物理限制是雕刻的节点不能大于用于雕刻的强光的波长。

来源: ASML

因此，随着晶体管变得越来越小，需要的光频率也越来越高，如今越来越多地进入紫外光谱的上端。

离开可见光谱的第一步是使用 I 线，随后是 DUV（深紫外）光刻。

来源: 艾康美特

在智能手机和数据中心性能日益提升的时代，这些方法正是推动行业发展的动力。但为了打造最先进的工具，我们需要一项新技术：EUV（极紫外）光刻技术。

什么是 EUV 光刻技术？它是如何工作的？

EUV 支持超小节点，最高可达 7 纳米，甚至 5 纳米、3 纳米甚至更低。这些先进节点通常被认为是人工智能、机器学习、5G、AR/VR 和高级云服务等应用的必需技术。

虽然 ASML 是 DUV 技术的领导者，但 EUV 更为重要，因为该公司是 EUV 芯片制造机械的唯一制造商，尽管一些中国公司正在寻求尽快进入该领域（有关该主题的更多信息请参见下文）。

EUV 技术极难掌握，原因在于一系列技术限制：

• 该过程在真空环境中进行，因为几乎所有东西都会吸收 EUV 光。
• 它需要非常强大的能量源，例如强大的激光， 使用高达 40kW 的激光器。这种激光放大器需要7.3公里的电缆，重17吨，包含450,000多个零件。
• 激光激发出直径为 25 微米的微小锡滴，每秒有 50,000 滴落下。
  • 然后，锡被激光蒸发成等离子体，发出极紫外光。

来源: 半工程

每个步骤都需要极其先进的测量、工具、控制和传感器，所有工程都以微米和纳秒为单位精确测量。

凭借数十年光刻机制造经验积累的深厚专业知识，ASML 是 EUV 技术（迄今为止）无可争议的大师。此外，ASML 还建立了一个密集的关键供应商网络，例如，其镜面尺寸可达 1 米，表面光滑度可达皮米（万亿分之一米）。

除了非常精密的机器外，EUV 还需要 专用和专有软件 用于校准、诊断、评估和自动化。

虽然 EUV 无疑是该公司的未来，也是其收入的很大一部分，但不太先进的 DUV 制造的芯片仍然占全球半导体产量的大部分。

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ASML

ASML 公司概况及关键指标

该公司成立于1984年，是荷兰ASM公司和飞利浦公司的合资企业。目前，该公司在44,000个地区拥有超过60名员工。该公司从一开始就与台积电合作，并于90年就开始为台积电提供2004纳米节点的光刻技术。

到2011年，它已经为32nm节点提供了光刻机，当时平均每台光刻机的价格为27万欧元。

到 2022 年，它已售出 140 台 EUV 机器，每台机器的成本超过 200 亿美元，需要三架波音 747 飞机来运输一台重达 180 吨的机器。

ASML指标

2024年，ASML通过销售28.3台光刻机获得了583亿欧元的营收。该公司拥有高达51.3%的毛利率，这使得其能够轻松将4.3亿欧元再投资于研发，几乎是2020年水平的两倍。

来源: ASML

该公司预计到 44 年收入将增长至 60 亿至 2030 亿欧元，毛利率将达到 56% 至 60%。

ASML 在光刻技术方面取得的行业领先成就，为股东带来了丰厚的回报。3 年，ASML 向股东返还了 2024 亿欧元，股息自 2018 年以来增长了两倍。

来源: ASML

过去 15 年里，该公司的表现远远超过纳斯达克整体指数，甚至在对科技股总体非常有利的十年里也是如此，并且与整体半导体指数保持一致。

来源: ASML

该公司预计到2030年光刻机的安装基数将继续增长，从而强力推动维护和服务升级的收入增长。

来源: ASML

EUV 并不是单位销量最高的机器，但由于价格较高，占公司收入的一半。

2024年底和2025年初，大部分销售额流向了台湾、韩国、美国和中国大陆。总体而言，台湾的销售额可以假设主要流向台积电，韩国的销售额主要流向三星，美国的销售额主要流向台积电（在内华达州开设了一家新的晶圆代工厂），以及 英特尔 (INTC ).

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过去，ASML 对中国的销售额要大得多，但美国对中国的制裁以及中国芯片制造商试图转向本地供应商，导致 ASML 对中国的销售额减少到仅剩较旧的光刻技术。

ASML在中国市场的风险及制裁影响

制裁战争

由于中国大陆与台湾是全球最大的半导体生产地之一，ASML 曾在该市场享有很大的销售额。

然而，多年来，美国历届政府对中国半导体行业的紧张局势不断升级，制裁力度也越来越大，这彻底改变了 ASML 的市场格局。

2022年夏天，美国禁止向中国出口EUV光刻机。之所以禁止，是因为ASML虽然是一家荷兰公司，但其光刻机的生产依赖于美国的关键知识产权。

后来，甚至出口了 ASML 等 DUV 机器 TWINSCAN NXT:1980Di 受到限制，导致中国只能获得不太先进的深紫外技术。本轮制裁部分原因是 华为最近在 2023 年 XNUMX 月成功在没有 EUV 机器的情况下生产先进芯片.

中国解决方案

华为的目标是开发自己的 EUV 解决方案， 拥有专利 已经 2022年XNUMX月存入.

另一家中国公司中芯国际， 已经成功使用较旧的 DUV 机器来生产没有 EUV 的 5nm 芯片。

这涉及堆叠多个光刻和蚀刻步骤，特别是使用SAQP，以模拟EUV的精度。这种方法速度较慢，更容易出错，而且成本较高，但它确实有效。

中芯国际和华为都在考虑采用自对准四重图案化 (SAQP) 光刻技术来制造 3nm 芯片。华为还在研发一种用碳纳米管取代硅的 3nm 芯片设计。

最后， 国产EUV机器 也可能很快上市，首先供国内使用。另一种选择可能是 不是用锡等离子体而是用粒子加速器来产生 EUV 光这个想法早在 2023 年就已讨论过，基于 2022 年的科学出版物.

对 ASML 来说是一个风险吗？

总体而言，从长远来看，ASML 很可能会失去中国市场，因为中国无法依赖西方技术，必须从头开始重建整个平行的半导体供应链。

目前，这主要是美国和中国之间的战略竞争问题，而不是对 ASML 的商业威胁。

这是由于以下几个原因：

• DUV 对中国的销售额仅占 ASML 总收入的一小部分。
• 使用较旧的 DUV 绕过 EUV 的方法在技术上是可行的，但可靠性较低，因此会导致芯片价格更高。
  • 这使得华为和其他中国电子公司无法获得先进芯片，但在国际市场上缺乏经济竞争力。
• 华为自主研发的EUV光刻机还需要大量的改进和微调，产量有限，只能满足中国国内多年的需求。
• 基于回旋加速器的 EUV 生成仍处于理论阶段，需要数年甚至数十年才能成为目前使用的 EUV 技术的可行替代方案。

非EUV销售

撇开中国是否尝试开发 EUV 机器不谈，DUV 的销量很可能保持稳定。这是因为，虽然 EUV 已成为大多数 LOGIC 和 DRAM 关键层的标准，但所有其他层都使用 DUV 技术进行图案化。

因此，ASML 在 DUV 领域的强势地位保证了稳定的收入，包括现有园区的服务和维护，每台机器的运行时间超过 20 年。

这使得 EUV 的开发和采用很重要，但对于公司的短期前景而言并非至关重要。

光刻机的附加系统也是如此，例如用于质量控制的传感器和成品计量（测量）。

来源: ASML

光刻技术的未来

ASML 不断创新，并积极收购新的关键技术，例如光学玻璃制造商 柏林玻璃集团2020年，使其能够推动下一代芯片制造机的发展。

来源: ASML

中国竞争对手可能会在未来几年推出商用规模的EUV解决方案。但ASML已经在着手下一步，名为 高数值孔径光刻技术。“NA”是指数值孔径，是衡量光学系统能够聚集和聚焦的光量的指标。

ASML 在这项技术上进展迅速：其最新的光学创新为其 EUV 路线图奠定了基础，以实现非球面镜上的皮米级稳定性（1/200 硅原子）。

高数值孔径 EUV 光学元件将有助于打造更高生产率的 EUV 平台。如此一来，EUV 性能和生产率的提升将持续到下一个十年（2030 年以后）。

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高数值孔径技术不仅应该更加精确和快速，还应该更加节能，这是一个日益受到关注的问题，因为现在越来越强大的光刻机的运行需要花费大量的能源。

最有可能的是，高NA EUV将成为大规模生产2nm及更小节点芯片的方法。

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英特尔是 High-Na EUV 的早期采用者 在俄勒冈州的代工厂。这项技术仍在代工厂中逐步实施， 蚀刻等其他技术也可能在未来性能提升中发挥作用.

“随着高 NA EUV 的加入，英特尔将拥有业界最全面的光刻工具箱，使公司能够在未来五年推动超越英特尔 18A 的未来工艺能力。”

马克菲利普斯 – 英特尔的 D英特尔代工厂逻辑技术开发光刻、硬件和解决方案总监.

每台机器的价格为 400 亿美元 还鼓励一些代工厂推迟至少一代芯片的采用。

尽管如此，高数值孔径 EUV 对于 ASML 来说应该是一个相对容易的进步，因为它重复利用了过去 20 年为实现“正常” EUV 而开发的大量技术和经验。

为什么我们要优先考虑整个 EUV 光刻系统的通用性和模块化？因为这样，我们所有的系统都能从 20 年来 EUV 开发的经验中受益。

使用久经考验的技术可以降低出错的风险。这些模块简化了系统的安装以及与客户晶圆厂的集成。

结语

通过致力于实现机器和工程领域最高精度，ASML 已成为一家光刻公司，并在其利基市场占据主导地位。

它事实上垄断了 EUV 技术，而 EUV 技术是生产人工智能技术、顶级数据中心和最新一代智能手机所需的所有最先进芯片的最重要技术。

如果不是美国对中国实施制裁，禁止向中国出口 EUV，ASML 可能会在未来一二十年内一直是这项技术的唯一主要供应商。

由于制裁以及数百亿美元投入的战略漏洞，中国制造商未来可能成为 ASML 的强劲竞争对手。然而，他们仍然落后，被迫使用 DUV 光刻机，良率较低，成本较高。

并希望国产EUV光刻机能尽快提供更好的替代方案。等到2025年华为和中芯国际赶上EUV技术时，ASML很可能已经部署了高数值孔径EUV光刻机。

因此，虽然低估中国追赶并建立国内供应链的能力可能很危险，但也不应高估。就目前情况而言，ASML 有望在未来至少10年内保持先进芯片制造光刻技术的领先地位，并在更长时间内保持竞争力。

ASML 在 DUV 和计量领域也占据着非常强势的地位，带来了额外的收入，有助于资助其研发预算。

除了公司质量之外，投资者需要考虑的最后一个问题就是估值。鉴于其垄断地位以及行业整体的增长势头，ASML 的股价已经充分体现了其未来的增长潜力。

这看起来确实合理，但也意味着估值远不便宜：ASML 的市盈率一直在 20（低）到 54（高）之间波动。

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