在日本制造商持续失去前端半导体制造设备市场份额的同时，佳能却蓬勃发展，其纳米压印光刻（NIL）技术有望带来光学光刻工艺的范式转变。

在日本制造商持续失去前端半导体制造设备市场份额的同时，佳能却蓬勃发展，其纳米压印光刻（NIL）技术有望带来光学光刻工艺的范式转变。

2022 年出现了一次特殊的新冠疫情热潮，但这一热潮在 2023 年结束，迎来了半导体衰退。这导致许多前端工艺设备（包括干蚀刻设备、检测设备和 CVD 设备）的出货额下降。不过，到了 2024 年，市场从衰退中复苏，大多数设备的出货额开始增长。此时，检查设备按外观检查设备和缺陷检查设备之和计算，清洗设备按单晶圆型和批次型之和计算，并制作成图表（图 1）。

接下来，我们将各种前端工艺设备的公司份额、欧美份额以及 2024 年的市场规模汇总在一张幻灯片中（图 2）。从该图中可以推断出以下事实。

第一，各前道工艺设备市场份额主要被欧美日厂商占据，但中国厂商的崛起尤为显著。其中，北方华创（6%）和中微电子（6%）在干法刻蚀设备领域的份额不断提升，北方华创（12%）在 PVD 设备领域的份额不断提升。

第二，市场规模超过百亿美元的设备类型有四类，均由欧美厂商占据。其中，光刻设备 244 亿美元为 ASML（94.1%），干刻设备 171 亿美元为 Lam Research 和 Applied Materials（58.9%），视觉检测设备 143 亿美元为 KLA 和 Applied Materials（69.6%），CVD 设备 115 亿美元为 Applied Materials 和 Lam Research（62.3%）。

第三，日本在涂布显影设备（94.5%）、垂直扩散炉等热处理设备（82.2%）、单晶圆清洗设备（63.5%）、批量清洗设备（73.5%）、掩模检测设备（50%）、CD-SEM（65.5%）等领域占据主要份额。然而，这些设备的市场规模相对较小。

图 1：各类前道工序设备出货金额趋势 来源：摩根士丹利证券数据，根据作者研究制作

图 2：各前端制程设备厂商在欧洲、美国、日本的份额及市场规模（2024 年）来源：摩根士丹利证券数据，根据笔者研究制作

简而言之，前端设备市场主要由欧洲、美国和日本主导，超过 100 亿美元的巨大市场主要由欧美制造商主导。与此同时，日本在六种设备类型中占据多数份额，但这些设备的市场规模并不大。那么，由此带来的前端设备整体区域份额究竟如何呢？

日本前端设备区域市场份额持续下降

我第一次意识到这种危急情况是在 2022 年 7 月 11 日。从那时起，我一直在密切关注事态发展，但情况却每况愈下。

图 3 是截至 2024 年所有前端设备的地区市场份额趋势图。从图中可以看出，直到 2010 年左右，日本还在与美国争夺第一的位置。然而，自 2011 年以来，日本的市场份额急剧下降，到 2023 年将被欧洲超越，跌至第三位，到 2024 年，与欧洲的差距将进一步扩大。

图 3：全球前端处理设备市场及区域份额 来源：摩根士丹利证券数据，根据作者研究制作

截至 2024 年，按地区划分的市场份额将分别为美国 44.3%、欧洲 29.2%、日本 21.7%、中国 3.4%、韩国 1.4%。需要注意的是，中国国内前道工序设备的出货额并非总是准确，实际份额可能高于 3.4%。如果真是这样，日本不仅与美国和欧洲的差距将扩大，而且还可能面临来自中国的快速追赶。

那么，为何日本的市场份额在 2011 年后会急剧下降呢？为了找出原因，我们比较了 2011 年至 2021 — 2024 年各种前端制程设备的市场份额（图 4）。结果显示，只有掩模版检测设备的市场份额显著上升，而几乎所有其他设备的市场份额都在下降。换句话说，导致日本整体市场份额下降的并非某个特定的设备类别，而是自 2011 年以来大多数前端制程设备市场份额的下降。

图 4：日本各类前道工艺设备的市场份额（2011 年→ 2021-2024 年）来源：摩根士丹利证券数据，根据作者研究制作

这是一个极其棘手的问题，因为市场份额整体在下降，即使某些设备（如掩模检测系统）的市场份额增加，也不足以弥补整体的下降。

作为作者，我可以这样说：" 我希望东京电子、Screen、荏原制作所、KOKUSAI、佳能、尼康、日立高新技术、Lasertec、东京精密等日本设备制造商尽一切努力恢复和扩大其在各自领域的市场份额。" 在这样的环境下，很明显佳能在光刻设备领域做得非常好，下一节将会详细讨论。

光刻设备出货金额占比及出货量占比

图 5 显示了光刻设备市场各公司的市场份额，该市场在前端工艺设备中规模最大，为 244 亿美元。截至 1995 年，日本公司合计占有 77.6% 的市场份额，其中尼康占 48.9%，佳能占 28.7%，ASML 占 15.9%。

图 5：光刻设备出货额及各公司份额（截至 2024 年） 来源：摩根士丹利证券数据，根据作者研究制作

但随后尼康、佳能的市场份额迅速下滑，ASML 的份额则迅速扩大，2006 年 ASML 的市场份额突破 60%，2010 年突破 80%，2021 年更是达到了 95%，此后一直维持在 95% 左右的高位，而截至 2024 年，日本厂商的市场份额仍然很小，ASML 的市场份额为 94.1%，尼康为 2.5%，佳能为 3.4%。

到目前为止，我们已经了解了基于出货额的市场份额，接下来我们将了解出货台数及其各公司的份额（图 6）。光刻设备的年出货量在 2017 年左右一直保持在 300 台左右，但此后开始增加，2023 年达到 681 台，2024 年达到 682 台，是 2010 年代初的两倍多。

图 6：各公司光刻设备出货量及市场份额（截至 2024 年）来源：摩根士丹利证券数据，根据作者研究制作

从出货量份额来看，ASML 的份额基本稳定在 60% 以上。与此同时，尼康的份额从 2011 年的 23.7% 急剧下降，到 2024 年将降至 4.7%。相比之下，佳能的份额从 2011 年的 14.5% 稳步上升，到 2024 年将达到 32.7%。因此，在尼康出货量低迷的同时，佳能的市场份额却已接近 ASML 的一半以上。

那么，佳能擅长什么类型的光刻设备呢？

各公司各类光刻设备出货量

图 7：各公司各类光刻设备出货量（2023 年、2024 年） 来源：摩根士丹利证券数据，根据作者研究制作

图 7 显示了 2023 年和 2024 年各公司各类光刻设备的出货量。

首先，最先进的光刻设备——极紫外（EUV）光刻设备，每台成本约为 308 亿日元，只有 ASML 一家供应，2023 年出货 53 台，2024 年出货 44 台。各种光刻设备的价格是根据 ASML 的出货台数和金额计算出来。

对于每台成本约为 121 亿日元的ArF 浸没式打印机，2023 年 ASML 出货量为 125 台，尼康出货量为 9 台。2024 年，ASML 出货量为 129 台，尼康出货量为 4 台。

对于每台成本约为 51 亿日元的ArF 干激光器，2023 年 ASML 出货 32 台，尼康出货 10 台；2024 年 ASML 出货 29 台，尼康出货 7 台。

2023 年 ASML 出货 184 台KrF，尼康 2 台，佳能 56 台，每台售价约 21 亿日元。2024 年 ASML 出货 129 台，尼康持平于 3 台，佳能出货 51 台，与上一年大致持平。

对于每台成本约 11 亿日元的i 线打印机，2023 年 ASML 出货量为 55 台，尼康为 24 台，佳能为 131 台，佳能表现远超 ASML。2024 年，ASML 出货量为 44 台，尼康为 18 台，均有所减少，而佳能出货量为 182 台，较上一年增加了 50 台以上。

从上面可以看出，从各个机型来看，ASML 在 EUV 和 ArF 浸没式 / 干式方面保持着压倒性的优势，但在 KrF 方面 ASML 出现了明显的下滑，而佳能在 i-line 方面则占据着强势地位。

接下来我们看一下各类光刻设备各公司的出货份额。

各公司各类光刻设备出货量占比

图 8 显示了 2023 年和 2024 年各类光刻设备的出货量占比。至于 EUV，目前只有 ASML 有能力制造，因此 ASML 的份额在 2023 年和 2024 年都将是 100%。

图 8：各公司各类光刻设备出货量占比（2023 年、2024 年）

对于ArF 浸没式光刻机，2023 年 ASML 的市场占有率为 93.3%，尼康为 6.7%。到 2024 年，ASML 的市场占有率为 97.0%，尼康为 3.0%，ASML 仍保持压倒性优势。

在ArF 干式方面，2023 年 ASML 占比 76.2%，尼康占比 23.8%，而到了 2024 年，ASML 占比将达到 80.6%，尼康占比 19.4%，也就是说相比 ArF 浸没式，尼康拥有一定存在感。

对于KrF，2023 年 ASML 占比 76.0%，尼康占比 0.8%，佳能占比 23.1%。2024 年，ASML 将小幅下降至 70.5%，尼康和佳能将小幅上升，分别占比 1.6% 和 27.9%。

在 i-line 方面，佳能遥遥领先于其他竞争对手，到 2023 年，ASML 的市场份额为 26.2%，尼康为 11.4%，佳能的市场份额将达到 62.4%。此外，预计到 2024 年，ASML 和尼康的市场份额将分别下降至 18.0% 和 7.4%，而佳能的市场份额将扩大至 74.6%。

根据以上结果，图 7 和图 8 中显示的每家公司的策略总结如下。

光刻设备厂商的策略

ASML 的战略可以简单概括为 " 垄断尖端 EUV 和尖端 ArF 浸没式光刻技术 "。

EUV 和 ArF 浸没式光刻技术是 ASML 业务的两大支柱，尤其是在 EUV 领域，该公司已开始出货高 NA EUV（EXE:5200B），从而实现进一步的微型化（图 9）。预计 ASML 将继续集中经营资源，致力于尖端光刻设备的开发。

图 9：ASML 首款量产高 NA EUV 来源：ASML 2025 年第二季度财务业绩

尼康除了 EUV 之外，其他所有类型的光刻设备均有出货，但在 ArF 浸没式光刻和 ArF 干式光刻方面明显落后于 ASML，在 KrF 和 i 线光刻方面更是远远落后于佳能。鉴于这种情况，尼康似乎不太可能对其光刻设备业务制定明确的战略。

另一方面，佳能很早就放弃了 EUV 和 ArF 的开发，转而将经营资源集中于 KrF 和 i-line。尤其在 i-line 领域，佳能占据了 74.6% 的绝对份额，虽然整体出货量低于 ASML，但在 i-line 和 KrF 领域依然占据着稳固的地位。

在半导体制造领域，从计划于 2025 年开始量产的尖端 2nm 工艺，到超老旧节点，i-line 工艺的应用非常广泛。从这个意义上来说，佳能专注于基础技术的战略非常出色。而佳能拥有的堪称 " 王牌 " 的技术将进一步强化这一战略。

纳米压印光刻技术会带来范式转变吗？

如图 10 的上图所示，传统的光学光刻工艺按照以下步骤进行。

1 ) 将光刻胶涂在晶圆上。

2 ) 用光通过光罩照射光刻胶，使其发生化学反应。

3 ) 涂上显影液，去除已发生化学反应的光刻区域，形成光刻胶图案。

图 10：光学光刻和纳米压印光刻的原理差异。来源：佳能网站

为了形成更精细的图案，需要缩短光的波长，结果，光刻设备已经发展成为令人眼花缭乱的昂贵设备，包括 i-line（11 亿日元），KrF（21 亿日元），ArF 干式（51 亿日元），ArF 浸没式（121 亿日元）和 EUV（308 亿日元）。

另一方面，佳能与铠侠（原东芝存储器）联合开发的纳米压印光刻技术（NIL）是一种成本更低、更简单的精细图案形成方法。其原理如图 10 下图所示。

1 ) 使用喷墨技术，将光刻胶以液滴形式喷印到晶圆上。

2 ) 将刻有电路图案的掩模版（模板）压在光刻胶上，并利用紫外线使光刻胶固化。

3 ) 剥离掩模版，形成精细的光刻胶图案。

本质上，NIL 是通过将类似 " 印章 " 的掩模压入晶圆上的光刻胶中来创建图案的，因此，NIL 的设备成本并不像 EUV 那样高昂。

然而，由于 NIL 技术要求掩模版与光刻胶紧密贴合，因此掩模版上的任何异物都会被视为缺陷。这是最大的问题。如果能够克服这个问题，或者能够容忍一定的良率下降，NIL 技术有可能带来光刻技术的范式转变。

佳能光刻设备业务的未来展望

本文首先表明日本在各地区整体前端工艺设备市场的份额持续下降，并明确了从 2011 年到 2021 — 2024 年，日本制造商在几乎所有前端工艺设备的份额都有所下降。

在此背景下，佳能在光刻设备领域的出货量表现不俗，尽管在出货金额方面远逊于 ASML。尤其佳能将经营资源集中于 KrF 和 i-line 领域，尤其是 i-line 领域，取得了远超 ASML 的市场份额。

此外，佳能表示正在开发纳米压印光刻技术（NIL），该技术能够以更低的成本和更简单的方式形成精细图案。虽然 NIL 存在异物导致缺陷的问题，但与价值超过 300 亿日元的 EUV 光刻设备相比，NIL 成本极低，并有可能带来光刻技术的范式转变。

如果 NIL 技术在半导体量产中得到广泛应用，它将削弱 ASML 在 EUV 和 ArF 浸没式技术方面的霸主地位，而佳能也将能够将 NIL 技术打造成新的业务支柱。NIL 技术除了 i-line 和 KrF 之外，还能处理尖端的微型化工艺。我们将持续关注佳能在 NIL 技术实际应用方面的未来动向。