光刻机三大核心：激光光源、物镜系统以及工作台
光刻机简易工作原理图
光刻机主要由激光光源、物镜系统以及工作台这三个核心部分组成，它们之间相互配合就是为了完成更为精确的光刻，数值越小芯片性能也就越强，当然难度也就大。
就激光光源来说，为了实现更精确的光刻，就必须要提高分辨率，那就只有两种方法，分别是减少光源波长或提高数值孔径：
（1）减少波长：目前最顶尖的光刻机的光源波长达到13.5nm，也被称为极紫外光；
（2）提高数值孔径：改变环境的折射率，折射率越大孔径也就越大，于是人们研究出了浸入式光刻机，也就是工作台，它是将光学系统浸入水中，通过水来进行折射，从而实现更高的折射率提高数值孔径。
光刻机技术发展路线
光源系统:科益虹源已突破193nmArF光源
光源系统发展到今天，主流的EUV光源已确定为激光等离子体光源(LPP)，目前只有两家公司能够生产：一家是美国的Cymer（2012年被ASML收购），另外一家是日本的Gigaphoton。
国产进度：中国科益虹源公司自主研发设计生产的首台高能准分子激光器，以高质量和低成本的优势，填补中国在准分子激光技术领域的空白，其已完成了6kHZ、60w主流ArF光刻机光源制造，激光器上的KBFF晶体由中科院旗下的福晶科技提供。同时，科益虹源也是上海微电子待交付的28纳米光刻机的光源制造商。
物镜系统：突破90nm
镜是光刻机中最昂贵最复杂的部件之一，浸没式光刻物镜异常复杂，涵盖了光学、机械、计算机、电子学等多个学科领域最前沿，二十余枚镜片的初始结构设计难度极大——不仅要控制物镜波像差，更要全面控制物镜系统的偏振像差。随着光刻分辨率的不断提高，光学光刻机中采用的投影物镜结构型式经历了一个演变和筛选过程。在早期的低分辨率光刻机中，全反射型、全折射型、折反射型多种结构型式并存：在目前的高分辨率光刻机中，以全折射式结构型式为主流。
卡尔蔡司是ASML透镜，反射镜，照明器，收集器和其他关键光学元件（即光学元件）的唯一供应商。ASML与卡尔蔡司成了独家协议，如果卡尔蔡司无法维持和提高生产水平，ASML可能无法履行订单。
在光学镜头方面，尽管与卡尔蔡司、尼康等公司还有非常大的差距，但奥普光学（奥普光电）提供的镜头已经可以做到90nm。
双工作台：突破10nm
高端光刻机都采用了双工作台，如此一来，一个工作台负责测量，另一个工作台可以曝光晶圆，完成后，两个工作台交换位置和职能，从而提高3倍以上的生产效率。双工作台技术难度很高，精确度要求极高（高速运动下保持2nm精度），能够掌握该项技术的只有荷兰ASML。有媒体传出清华大学和华卓精科合作研发出光刻机双工作台，精度为10nm，虽然比不上ASML的水平，但也算填补了国内空白。
沉浸系统：突破ArFi
目前，国产光刻机还处于DUV阶段。而DUV光刻机也分三类，即KrF、ArF、ArFi。前两种已经突破，国产最高可做到90nm，可满足国内重要机构使用，不受国外限制。现在我们正在努力的就是ArFi光刻机（波长等效134nm），多出的这个i代表加入了沉浸式技术，一旦能够实现突破，那么就等于迈进了DUV光刻机中的高端行列。ArFi沉浸式光刻机最关键的就是这个沉浸式技术，ArF波长为193nm，加入沉浸式技术后就可以达到134nm。而近些年国内企业启尔机电在浸液控制系统上取得了重大突破。
茂莱光学：工业精密光学龙头，为上海微批量供应光刻机透镜。公司主营业务为精密光学元件、光学系统、光学镜头，下游涵盖半导体、生命科学、VR\AR等领域。
福晶科技：晶体龙头，主要产品为激光光学元器件、激光器件、非线性光学晶体、激光晶体。前期曾通过欧洲代理向ASML供应少量光学元件，公司晶体核心产品LBO、BBO市占率达80%。
腾景科技：公司主营产品为精密光学元组件、光纤器件。目前多波段合分束器已进入样品验证阶段。
炬光科技：公司主要从事激光行业上游的高功率半导体激光元器件（“产生光子”）、激光光学元器件（“调控光子”）的研发、生产和销售，目前光场匀化器成功进入ASML供应链。
奥普光电：蔡司的间接供应商，主要供应K9光学玻璃、人造萤石（CaF2)等高端光学材料。公司主营业务为光学仪器制造，主要产品为光电测控仪器、光栅传感类产品。
苏大维格：研发生产投影式光刻机用定位光栅部件，主要客户为上海微电子。
晶方科技：通过收购荷兰子公司打入ASML供应链，拥有混合镜头、晶圆级微型光学器件工艺技术设计、特性材料及量产能力，其产品可广泛应用于半导体精密设备、工业自动化、汽车、安防、3D传感器等应用领域。
参考资料：
20230424-民生证券-一周解一惑系列：光刻机各环节国产化情况
本报告由研究助理协助资料整理，由投资顾问撰写。投资顾问：黄波（登记编号：A0740620120007）