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半导体设备零部件行雷火竞技业研究:乘国产替代之东风各路厂商百家争鸣

发布日期:2023-07-03 11:39 浏览次数:

  雷火竞技摩尔定律推动半导体行业迭代进步,而半导体设备是延续摩尔定律的关键。半导体制造工业需要数 百道工序,数十种设备来构建其生产流程。在芯片的数百层的结构中,每一层都要经历“沉积、涂胶、 曝光、显影、刻蚀、离子注入、去胶”等重要步骤。这些半导体设备决定了芯片的制程、性能、功耗 等关键参数。而半导体设备的生产能力又是由零部件保障的。可以说,半导体设备零部件是整个半 导体行业的“基石”。

  半导体设备和零部件产业链上游是材料厂、零部件厂,中游是设备厂,下游是晶圆厂。 零部件既包括设备厂生产集成模组或系统需要采购的硬件,也包括晶圆厂生产芯片需要采购的 耗材。考虑到半导体设备厂通常倾向于采取轻资产的模式来运营,其大部分关键技术都需要物 化在精密零部件上,或以精密零部件为载体形式来实现。先进芯片制造依赖于高端设备,高端 设备依赖于高精尖的零部件。零部件的精度、洁净度、质量等关键参数决定了半导体设备的性 能。和普通工业设备相比,半导体设备在原材料的纯度、耐腐蚀性、耐击穿电压性、表面的光 滑度、洁净度等参数上都提出了更高的要求。事实上,半导体设备的升级迭代很大程度上就是 依赖于其精密零部件技术的突破。

  根据 IC Insight 数据,2018 年中国大陆晶圆制造产能约 108 万片/月(折 12),约占全球总产能的 13%;预计 2022 年中国大陆晶圆制造产能约 182 万片/月(折 12),约占全球总产能的 17%。中国 大陆正在加大晶圆制造产能的规划和建设。 根据 JW Insight 数据,截至 2022 年初,中国大陆共有 23 座 12 英寸晶圆厂正在投入生产,总产能约 104 万片/月,较 2021 年初增长约 18%。这 23 座晶圆厂的规划产能是 157 万片/月,产能还有进一步 的提升空间。2022~2026 年,中国大陆还将新增 25 座 12 英寸晶圆厂,总产能规划约 160 万片/月。 这意味着 2022~2026 年间,中国大陆仅 12 英寸晶圆厂的年均新增产能就达到 40~50 万片/月。按照 JW Insight 预计,到 2026 年,中国大陆 12 英寸晶圆总产能将达到 300 万片/月以上,是 2022 年的两 倍更多。

  目前半导体处于下行周期。根据相关公司法说会说明、财联社等媒体的报道,台积电、三星、SK 海 力士、美光等国际晶圆制造大厂可能会下修 2023 年资本开支,但是中芯国际依然将 2023 年资本开 支维持在 430 亿元左右,同比 2022 年基本持平。我们看好中国大陆晶圆制造厂商在本轮半导体下行 周期中逆势扩张,并为中国大陆半导体设备市场的稳定增长注入信心。

  根据 SEMI 数据,2022 年全球半导体设备市场规模达到 1076 亿美元,2022 年中国大陆半导体设备 市场规模达到 283 亿美元,中国大陆约占全球半导体设备规模的 26%。中国大陆已经成为全球半导 体设备的重要市场。考虑到半导体行业在 2023 年处于下行周期,SEMI 预计 2023 年全球晶圆厂设备 支出将在 2023 年放缓,并在 2024 年复苏。

  半导体设备零部件市场主要由两块组成:1、半导体设备厂的直接材料;2、晶圆制造厂的替换材料。 根据海内外半导体设备厂商 2022 年的年报数据,ASML、AMAT、LAM、北方华创、中微公司、拓 荆科技、华海清科的毛利率区间约在 40~50%。KLA 的毛利率更是高达 61%。根据中国大陆半导体 设备厂商,如北方华创、中微公司、拓荆科技、华海清科、盛美上海的年报数据,其直接材料占生 产成本比例区间约在 90~95%。 我们假设半导体设备厂商的普遍毛利率约 50%,普遍直接材料占生产成本的比例约 90%。结合 SEMI 统计的全球半导体设备市场规模数据,我们预计 2022 年全球半导体设备零部件直接材料市场规模约 484 亿美元。 类似的,我们预计2022年中国大陆半导体设备零部件直接材料市场规模约127亿美元。结合IC Insight 和 JW Insight 数据,2018~2022 年中国大陆晶圆制造年均产能增量约 18.5 万片/月(折 12),对应 中国大陆半导体设备零部件年均市场规模约 100 亿美元;2022~2026 年中国大陆晶圆制造年均产能 增量超过 40 万片/月(折 12),对应 2022~2026 年中国大陆半导体设备零部件年均市场规模或超过 200 亿美元。

  狭义的半导体设备零部件是用于制造半导体设备的直接零部件,广义的半导体设备零部件还包括晶 圆厂用于制造芯片流程中的替换零部件。根据芯谋数据,2020 年中国大陆 12 英寸和 8 英寸晶圆厂 用于制造芯片流程中的替换零部件的采购额超过 10 亿美元。根据 IC Insight 数据,2018~2022 年, 中国大陆晶圆制造产能从约 108 万片/月(折 12)增长至 182 万片/月(折 12),期间年均产能约 145 万片/约(折 12)。根据 JW Insight 数据,2022~2026 年,中国大陆仅 12 英寸晶圆厂的年均新 增产能就达到 40~50 万片/月。我们预计到 2026 年底,中国大陆晶圆制造产能有望超过 340 万片/月 (折 12)。对应的,我们预计 2020~2026 年,中国大陆晶圆厂用于制造芯片流程中替换零部件的 采购额也将从 10 亿美元增长至 19 亿美元左右。

  半导体零部件赛道多而杂。按照业内主流的分类方式,半导体设备零部件可以分为机械、电气、机 电一体、气体/液体/真空系统、仪器仪表、光学等主要赛道。机械、电气、机电一体、仪器仪表类零 部件是几乎所有半导体设备的主要组成部分,起到架构支撑、信号控制、晶圆装载、监控参数等作 用。气体/液体/真空系统则分别面向干法、湿法设备,起到传输和控制气体、液体、保持真空环境等 作用。光学类零部件在光刻、量测设备中起到控制和传输光源等作用。

  根据芯谋研究数据,2021 年全球半导体设备零部件细分市场中,机械类占比最大(27%),气体/ 液体/线%)、仪器仪表(2%) 紧随其后。结合前文我们测算的全球半导体设备零部件市场规模数据,我们推测 2022 年全球半导体 设备零部件市场规模中,机械类约 130 亿美元,气体/液体/线 亿美元,机电一体类约 86 亿美元,光学类约 86 亿美元,电气类约 65 亿美元。同样的,我们推测 2022 年中国大陆半导体设备 零部件市场规模中,机械类约 34 亿美元,气体/液体/线 亿美元,机电一体类约 23 亿美 元,光学类约 23 亿美元,电气类约 17 亿美元。

  美国对华始终保持尖端技术封锁政策,这种技术封锁已经升级为对中国科技企业和产业的制裁,并 具有层层加码的趋势。中美科技领域脱钩成为一个潜在性的风险,并且伴随着全球经济衰退和国际 形势恶化,这个可能性日益上升。2022 年 10 月 7 日,美国出台最新政策,政策规定限制对华出口 14nm 及以下先进制程、17nm 及以下 DRAM、128nm 及以上 Nand 等相关设备和零部件。

  2023 年 5 月,日本政府正式出台外汇与外贸法相关修订法令,对用于先进芯片制造的 23 种设备追 加出口管制条例。法令限制的 23 种半导体设备和零部件涉及光刻、刻蚀、薄膜沉积、清洗等半导体 制造核心环节。 中国不可能因为美日荷的制裁和限制就停止科技进步的步伐,建立一条自主可控的供应链成为中国 半导体长期不可回避的问题。

  根据中国电子专用设备工业协会统计,2021 年中国大陆主要国产半导体设备销售额达到 386 亿元, 国产化率约 20%;预计 2022 年国产化率将上升到 25%。根据芯谋研究数据,半导体设备零部件国产 化率依然不高。晶圆制造的突破核心在于设备,设备的突破核心在于零部件。

  尽管中国大陆半导体零部件市场规模在快速增长,但是国产半导体设备零部件的精度、洁净度、质 量尚无法完全满足设备厂和晶圆厂的需求,半导体设备零部件国产化率比较低。从细分产品来看: 静电卡盘、O 形密封圈、阀门、测量仪国产化率不足 1%;射频电源、机械臂、EFEM、气体流量计 国产化率 1~5%;陶瓷件、线%;边缘环、石英件、喷淋头国产化率超过 10%。 在美日荷限制对中国大陆出口半导体设备和零部件的大背景下,供应链也在积极验证国产半导体设 备零部件,零部件国产化率有望加速提升。

  我们认为中国大陆晶圆制造产能持续扩张是长期趋势,且中国晶圆制造产能增速要高于全球是大概 率事件。在中美科技对抗愈演愈烈的大环境下,半导体产业链的自主可控进入设备零部件国产化深 水区。国内半导体设备零部件厂商将在行业浪潮中受益,并跟随中国半导体行业成长。

  富创精密。富创精密是国内领先的平台型半导体设备零部件厂商,在国产替代浪潮中居于领先 位置。我们预计 2022年中国大陆半导体设备零部件市场规模约 856亿元,富创精密市占率约1.8%, 富创精密距离行业天花板的空间依然较大。

  中瓷电子。中瓷电子是国内领先的陶瓷材料供应商,在半导体静电卡盘领域承担国产化重任。 目前全球半导体静电卡盘市场基本由海外企业 Shinko、TOTO、Kyocera 等垄断。2022 年中瓷电 子静电卡盘业务营收 800 万元,开始实现“从 0 到 1”的进步。

  英杰电气。英杰电气是国内领先的射频电源供应商,相关产品正在从工业级向半导体级升级。 目前全球半导体射频电源市场基本由海外企业 MKS、AE、日本大阪变压器株式会社垄断。英杰 电气正在国内半导体设备厂认证过程中,有望实现国产零的突破。

  新松机器人。新松机器人已经量产半导体 EFEM 和真空机械手,并实现对国内半导体设备厂的 出货。2022 年新松机器人 EFEM 和线 亿元。在国内相关的 EFEM 和真空 机械手市场空间接近 50 亿的大背景下,新松机器人的半导体零部件业务有望迎来翻倍式增长。

  新莱应材。新莱应材的高纯、超高纯产品正在长鑫存储、长江存储、北方华创等验证过程中。 2022 年中国大陆半导体设备气体/液体/线 年新莱应材泛 半导体业务营业收入 7.11 亿元,国产替代空间依然可观。

  富乐德。富乐德是国内乃至国际领先的半导体设备清洗服务商。控股股东 Ferrotec 作为全球半导 体设备零部件龙头,可以为富乐德提供良好的客户资源和产业协同。随着中国大陆晶圆产能逐 步攀升,富乐德的市场基本盘也将逐步壮大。

  富创精密是中国领先的半导体设备零部件企业。2008 年,沈阳富创精密设备股份有限公司成立。 2011~2013 年,富创精密先后进入国际和国内半导体设备龙头企业供应链,并提供产品及服务。 2012~2020 年,富创精密设备零部件产品的技术节点从 65nm 升级至 7nm,公司也是全球为数不多的 能够量产应用于 7nm 工艺制程半导体设备的精密零部件制造商。公司专注于金属材料零部件精密制 造技术,掌握了可满足严苛标准的精密机械制造、表面处理特种工艺、焊接、组装、检测等多种制 造工艺,通过向国内外半导体设备龙头企业直销供货,建立了一系列制造标准流程和质量管理体系, 产品的高精密、高洁净、高耐腐蚀、耐击穿电压等性能达到主流国际客户标准。

  富创精密的产品在前道核心设备均有应用。富创精密半导体设备零部件产品涉及工艺零部件、结构 零部件、气体管路、模组产品四大分类,并囊括数十种具体产品。其中,工艺零部件直接参与晶圆 反应过程,影响晶圆制造的良率;结构零部件在设备中起连接、支撑的作用;气体管路连接到反应 腔,负责输送半导体气体。富创精密的四大零部件品类是前道设备的核心组成部分,在立式扩散炉、 光刻机、涂胶显影设备、刻蚀设备、离子注入机、薄膜沉积设备、化学机械抛光设备等前道设备中 均有应用。

  富创精密距离行业天花板依然有较大的提升空间。根据前文测算的数据,2018~2022 年中国大陆半 导体设备零部件市场规模从 392 亿元增长至 856 亿元,CAGR 达到 22%。2018~2022 年富创精密的 营业收入从 2.25 亿元增长至 15.44 亿元,CAGR 达到 62%。2018~2022 年富创精密占中国大陆半导 体设备零部件市场份额从 0.6%增长至 1.8%。尽管富创精密自身的营业收入增速超过中国大陆半导体 设备零部件的行业增速,但是富创精密的市占率依然不高,还具有较大的提升空间。我们认为随着 半导体设备国产化走向零部件深水区,富创精密有望受益于国产半导体设备厂商提高国产零部件配 套比例的行为,并实现营业收入体量的更进一步增长。

  富创精密海外客户主要包括美国客户 A、日本 TEL、Daihen、Tocalo、VTEX、Hitachi High-Tech、 瑞士 VAT 等。2019 年以来,受益于国产替代需求,富创精密本土客户数量快速提升。2022 年,富 创精密境内客户营业收入 8.35 亿元,YoY+156%。富创精密境内客户营业收入已经超过境外客户营 业收入。目前富创精密已经进入上海微电子、北方华创、中微公司、拓荆科技、屹唐股份、中科信、 华海清科等国产半导体设备厂供应链。我们认为富创精密不仅能跟随全球半导体设备厂进步,而且 还能充分受益于国产替代的红利,跟随中国半导体设备产业链同步成长。

  2009 年,河北中瓷电子科技股份有限公司成立,专业从事电子陶瓷系列产品的研发。公司实际控制 人是中国电子科技集团有限公司。中电科是中央直接管理的国有重要骨干企业,是中国军工电子主 力军、网信事业国家队、国家战略科技力量。中瓷电子是中电科旗下专业从事陶瓷材料研发的企业, 具备深厚的研发底蕴。

  中瓷电子的陶瓷产品按下业可以分为五大类: 1、 通信器件用陶瓷外壳,主要包括光通信器件外壳、无线功率器件外壳、红外探测器外壳等。通 信器件用陶瓷外壳需要具备气密性好、信号损耗低、功耗损耗低、可靠性高等特点。 2、 消费电子用陶瓷外壳,主要包括声表晶振外壳、3D 光传感器模块外壳、氮化铝陶瓷基板等。消 费电子用陶瓷外壳需要具备体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高、精度高、导热性好等 特点。 3、 汽车电子用陶瓷外壳,主要包括陶瓷元件、集成式加热器、激光雷达用陶瓷外壳等。汽车电子 用要陶瓷外壳需要具备安全性能好、稳定性好、恒温发热、精度高等特点。 4、 工业激光器用陶瓷外壳,主要用于封装 30~1000W 的光线激光器,具有封装散热、电流承载的 功能。5、 静电卡盘,主要用于半导体设备。静电卡盘采用氧化铝、氮化铝等先进陶瓷精密加工制备而成, 具有高强度、耐腐蚀、高精度等优异性能,应用于刻蚀机、涂胶显影机、光刻机、离子注入机 等半导体关键设备中。

  2022 年中瓷电子通信类陶瓷产品营业收入 9.5 亿元,YoY+30%,占营业总收入比例的 72%。通信类 陶瓷产品依然是中瓷电子的核心业务。2022 年消费电子类陶瓷产品营业收入 2.0 亿元,YoY+64%, 占营业总收入的 15%,是增长速度最快的业务。消费电子类陶瓷产品下游主要是晶振和 SAW 滤波 器,随着国产射频厂商在滤波器领域的突破,中瓷电子有望跟随国产供应链厂商不断成长。2022 年 汽车电子、工业激光器营业收入占比不高,且同比下滑。值得注意的是 2022 年中瓷电子首次披露其 半导体设备零部件陶瓷产品静电卡盘和热盘营业收入体量达到 800 万元,这也是中瓷电子在半导体 设备零部件陶瓷领域的首次突破。

  静电卡盘是一种在陶瓷材料内部配置金属电极,并通过一体化熔结形成的产品。在晶圆制造过程中, 静电卡盘起到超洁净晶圆片承载的作用,它利用静电吸附原理对晶圆片进行真空均匀夹持,可以使 晶圆保持较好的平坦度,并调节晶圆表面的温度。静电卡盘是刻蚀、薄膜沉积、离子注入等半导体 设备的核心零部件。

  根据 QYR Research 数据,2022 年全球半导体静电卡盘市场规模约 13.7 亿美元,预计到 2029 年这一 数值将增长到 20.8 亿美元,期间 CAGR 约 6.1%。目前在全球半导体静电卡盘市场中,海外企业 Shinko、 TOTO、Kyocera 等占据主要份额。 中国大陆半导体静电卡盘尚处于起步阶段。中瓷电子是国内陶瓷材料技术龙头,并在半导体静电卡 盘领域取得突破性进展。中瓷电子采用氧化铝、氮化铝等先进陶瓷材料精密加工后的静电卡盘具有 高强度、耐腐蚀、高精度的优异性能,已经通过客户认证,并批量化应用在国产半导体设备中。 2022 年,中瓷电子的静电卡盘业务初步实现 800 万营业收入,实现了“从 0 到 1”的进步。我们认 为随着半导体设备零部件国产化率的进一步提升,中瓷电子的静电卡盘业务有望进一步加速成长雷火竞技。

  在中电科内部促进资源整合,利用关键领域资源优势打造上市平台的大背景下,2022 年 1 月 29 日, 中瓷电子首次公告拟通过定增的方式收购中电科旗下博威公司、GaN 通信基站射频芯片业务、国联 万众等相关资产。博威公司主要产品为氮化镓通信基站射频芯片和器件、微波点对点通信射频芯片 和器件。中电科 GaN 通信基站射频芯片业务主要产品为大功率氮化镓通信基站射频芯片和小功率氮 化镓通信基站射频芯片。国联万众主要产品为氮化镓通信基站射频芯片、碳化硅功率模块等产品, 广泛应用于基站、新能源汽车、工业逆变器等领域。 中瓷电子本身就是中电科、博威公司、国联万众陶瓷衬底的供应商,相关资产的注入也有助于形成 协同效应并增厚中瓷电子本身的业绩。

  射频电源是一种可以产生固定频率(3KHz~300GHz)正弦波电压的功率电源,是半导体设备温场控 制的核心。射频电源具有功率密度大、稳定性高、控制精度高、响应速度快的特性。射频电源是刻 蚀、薄膜沉积、离子注入等半导体设备的核心零部件。

  根据 QYR Research 数据,2022 年全球半导体射频电源市场规模约 7.3 亿美元,预计到 2029 年这一 数值将增长到 14.6 亿美元,2023~2029 年 CAGR 约 11.2%。目前在全球半导体射频电源市场中,海 外企业 MKS、AE、日本大阪变压器株式会社处于龙头地位。2022 年,MKS、AE、日本大阪变压器 株式会社占据全球半导体射频电源市场份额达到约 53%。 英杰电气是国内较早实现射频电源替代的企业。英杰电气立足于工业领域的射频电源,并向半导体 领域迭代升级。目前公司的半导体射频电源已经进入中微公司 MOCVD 设备供应链,并在刻蚀、薄 膜沉积、离子注入等环节开始验证。

  沈阳新松机器人股份有限公司成立于 2000 年,是一家以机器人独有技术为核心,致力于数字化高端 智能装备制造的科技公司。新松机器人是国内机器人领导企业,也是国际机器人产品线最全的厂商 之一,产品线C、医疗、交运、轨交等下游多个行业。公司连续被评为“机器人国家工程 研究中心”、“国家认定企业技术中心”、“国家 863 计划机器人产业化基地”、“国家博士后科研基地”、 “全国首批 91 家创新型企业”、“中国名牌”、“中国驰名商标”,起草并制定了多项国家与行业标准。 目前公司以“3+3+N”为战略,向核心业务集中优势资源。新松机器人业务上以工业机器人、移动机 器人、特种机器人为 3 大核心产品,技术上以焊接自动化、装配自动化、物流自动化为 3 大核心应 用,在产业链上横向形成 N 个战略行业产业。

  新松机器人成立之初,承担国家机器人产业化的重要任务,其技术来源于中科院沈阳自动化研究所。 截至 2022 年底,中国科学院沈阳自动化研究所持有新松机器人 25.43%的股权,也是新松机器人的 实际控制人。公司副董事长曲道奎曾任中科院机器人学开放实验室项目负责人、中科院沈阳自动化 研究所机器人技术研究开发部部长、机器人技术国家工程研究中心副主任,具备多年机器人技术的 研发经验。目前曲道奎任公司总裁,并兼任中国机器人产业联盟理事长,中国机器人技术创新联盟 主席等重要职位。公司高管是技术出身,这能在公司机器人技术商业化落地的过程中发挥重要作用。

  新松机器人主营业务可以分为两大板块:传统业务和新业务。 第一块传统业务是机器人和智能装备。机器人产品包括工业机器人、移动机器人和特种机器人。工 业机器人包括六轴机器人等,主要面向焊接、切割、磨削、抛光、喷涂、码垛、上下料等应用。移 动机器人包括装配型、搬运型移动机器人及工业清洁机器人等。特种机器人包括自动转载机器人系 统、装备自动保障系统等,主要面向如高温、高危、防爆、狭窄空间等极限、特殊作业环境的应用。 智能装备产品是围绕机器人形成的自动化产线应用,主要包括焊接自动化、装配自动化和物流自动 化。焊接自动化主要以运动控制为核心,围绕六轴工业机器人产品、激光焊接、切割等系统所组成 的自动化产线。装配自动化主要围绕集成单元所形成的装配系统与检测系统的自动化产线。物流自 动化主要由自动存储(AS/RS、Shuttle)、输送、搬运、分拣、拆码垛以及导航调度管理等智能物流 信息系统所组成的自动化产线。机器人与智能装备服务的下业覆盖:一般制造、汽车(包括新 能源汽车)、半导体、锂电、电子、光伏、航空航天、医疗健康等。

  第二块业务是半导体装备。半导体装备包括真空机械手、大气机械手、EFEM、真空传输平台等产品。 这些零部件或产品是半导体设备的核心组成部分,在刻蚀、薄膜沉积、离子注入、研磨、立式炉等 半导体设备上都有广泛应用。目前公司的两轴真空机械手已实现小批量、多批次应用在客户端。三 轴真空机械手处于客户端验证阶段。四轴真空机械手处于研发阶段。EFEM 产品三大部件,即大气 机械手、校准器 Aligner、Loadport/SMIF 产品,实现自主设计,产品已全面导入市场,市场份额提 升。

  2019 年及以前,新松机器人依然是以传统的机器人和智能装备业务为主雷火竞技。2020 年及以后,新松机器 人的半导体装备业务的规模开始逐步增长。截至 2022 年,新松机器人的半导体装备业务占总营收的 6.8%。 2018~2020 年是机器人业绩下滑的阵痛期。一方面,机器人行业增速在 2019 年前后放缓,行业竞争 情况加剧。另一方面,公司历史步子迈的太快,产品线铺的太广,这导致公司在机器人细分产品上 未能针对客户痛点做到精细化,而定制化产品的研发支出又极大地透支盈利能力。2021 年起,机器 人行业重回快速增长轨道。同时公司主动收缩低毛利产品线,聚焦高毛利产品,并深入贯彻降本增 效政策,实施全面预算管理。公司的机器人和智能制造的传统业务有望迎来戴维斯双击。 新业务方面,公司的半导体装备业务快速成长,体量逐渐成型。公司自承接国家 02 专项,开始布局 半导体领域以来,已经形成以机械手、EFEM 等半导体设备零部件为主要代表的产品布局。随着半 导体设备零部件国产化的推进,公司的半导体装备业务体量有望进一步增长,同时规模化效应将带 动毛利率进一步上升。

  设备前端模块(EFEM,(Equipment Front End Module)是半导体设备的重要模块,主要承担芯片生 产过程中晶圆上下料的任务,也就是将晶圆从晶圆盒(FOUP,Front-Opening Unified Pod半导体设备,包含数十 个晶圆的容器)转移到制造设备。EFEM 内部由化学蒸汽过滤器、空气过滤器、离子发生器、晶圆 运输机器人、晶圆对准装置、晶圆载运盒、自动化控制部分等组成。其中晶圆装载系统(Loadport)、 晶圆运输机器人(Robot)、晶圆对准装置(Aligner)是最核心的三大部件。

  根据上文提及的 JW Insight 数据,2022~2026 年中国大陆晶圆制造年均产能增量超过 40 万片/月(折 12)。我们假设(注:该假设数据为经验性质,仅供参考,该数据随不同晶圆厂的不同制程有所变 化,请投资者注意识别风险。)1 万片/月的晶圆产能增量需要 5 台光刻设备、10 台涂胶显影设备、 25 台刻蚀设备、25 台薄膜沉积设备、10 台离子注入设备、10 台清洗设备、15 台检测设备(注:工 艺不同,所需的设备精度和数量不同)。晶圆制造产能 40 万片/月的增量对应的是核心设备 4400 台 的需求量。 我们假设单台核心设备需要配备一个 EFEM 和一个真空机械手,单个 EFEM 价格 80 万元,单个线 万元。中国大陆 EFEM 的市场空间合计达到 35 亿元。由此我们可以计算得到, 2022~2026 年中国大陆 EFEM 年均市场规模约 35.2 亿元,真空机械手年均市场规模约 13.2 亿元。

  在全球半导体 EFEM 和真空机械手市场上,美国 Brooks 和日本 Rorze 是全球龙头,国内的新松机器 人、华卓精科、果纳半导体等处于追赶位置。2022 年,日本 Rorze 的营业收入体量已经达到约 48 亿元,而新松机器人 EFEM 和真空机械臂的营业收入仅为 2.4 亿元。2018~2022 年,日本 Rorze 的毛 利率基本保持在 30%左右,而新松机器人 EFEM 和真空机械手的毛利率不到 20%,规模效应尚未显 现。我们认为中国大陆 EFEM 和真空机械手年均市场规模接近 50 亿元,新松机器人拥有先发优势。 2022~2026 年,预计新松机器人的 EFEM 和真空机械手业务有望迎来快速增长,同时规模效应带动 盈利能力提升。

  新莱应材:半导体阀门取得一线 年,新莱应材于中国台湾成立,主要生产阀门类产品。1998 年,新莱应材开始量产线 年,新莱应材总部从台湾迁移至昆山。2019 年,新莱应材成为美商 AMAT 的合格供应商,并 于同年成功发行 2.8 亿元可转债,用于“半导体行业的超高洁净管阀件生产线技改项目”。 目前新莱应材主营业务为高洁净真空室、泵、阀、法兰、管件、管道等产品,广泛应用于食品安全、 生物医药、泛半导体等业务领域。公司在食品饮料、生物医药、真空半导体等三大行业荣获众多知 名客户颁发的优秀供应商等荣誉。

  新莱应材业务按下业可以分为三个主要领域。泛半导体领域主要是高纯和超高纯应用材料,包 括真空系统和气体系统的阀门、管件、腔体、法兰等。医药领域主要是管路系统、无菌阀门、无菌 泵、管式换热器、过滤器等。食品安全领域主要是无菌包材、无菌灌装机、洁净材料等。 2022 年,新莱应材泛半导体业务营收 7.11 亿元,YoY+33.6%,是增速最快的业务;医药业务营收 5.55 亿元,YoY+16.6%。食品业务营收 13.46 亿元,YoY+28.9%,是营收占比最大的业务。

  半导体阀门是气体/液体/真空系统的核心原件,起到开关、控制流量、调节压力等作用。半导体阀门 品类众多,包括隔离阀、控制阀、传输阀、计量阀、隔膜阀等等。晶圆制造过程对气体、液体、真 空环境有精密的控制要求,这意味着阀门也需要具备相应的洁净度、耐腐蚀性、控制精度。这一套 技术标准也提高了行业的准入门槛。

  根据 QYR Research 数据,2022 年全球半导体阀门和管接头市场规模约 33.4 亿美元,预计到 2029 年 这一数值将增长到 45.1 亿美元,2023~2029 年 CAGR 约 4.2%。目前在全球半导体阀门市场中,海外 龙头 VAT、MKS、Paker 等占据主要份额。瑞士 VAT 是全球高性能真空阀龙头,其真空阀产品面向 半导体、面板、光伏、工业等领域。根据 VAT 统计的数据,2022 年其在全球线%。 中国大陆企业阀门主要面向食品、医疗等领域,在半导体阀门领域处于起步阶段。新莱应材是中国 大陆半导体阀门龙头,也是国内少数通过 AMAT、Lam 认证的半导体设备零部件供应商。新莱应材 的高纯、超高纯产品正在和长鑫存储、长江存储、北方华创等国内一线厂商展开合作,国产替代进 度有望加速推进。

  富乐德是中国乃至国际领先的泛半导体设备清洗服务商之一。在晶圆制造领域,公司覆盖光刻、刻 蚀、薄膜沉积、离子注入等多种核心设备。在面板制造领域,公司覆盖刻蚀、薄膜沉积、蒸镀、离 子注入等多种核心设备。目前富乐德聚焦于泛半导体设备清洗服务,并纵向衍生提供增值服务。增 值服务涉及半导体设备零部件的维修、再生、保护层涂覆等。

  富乐德以半导体设备清洗和显示面板清洗业务为核心,纵向拓展半导体设备零部件业务,逐步实现 业务体量的增长。 半导体设备清洗业务是为半导体制造企业提供定期设备洗净服务。半导体设备在芯片生产过程中, 内部及表面在长期物理、化学反应过程中会被反应物覆盖,继而影响晶圆生产的良率和效率。半导 体设备清洗就是去除表面附着物的过程。2019~2022 年,富乐德半导体设备清洗业务营业收入从 0.93 亿元增长至 3.04 亿元,CAGR 达到 48%。随着中国大陆晶圆厂的持续扩产,我们预计富乐德半导体 设备清洗业务的体量也将随着中国大陆晶圆总产能的提升而增长。

  显示面板清洗业务是为面板厂商提供定期设备洗净服务。2019~2022 年,富乐德显示面板清洗业务 营业收入从 1.75 亿元增长至 1.87 亿元,CAGR 达到 2%。显示面板业务增速相对较慢。一方面,中 国显示面板行业增速也趋近放缓。另一方面,2022 年显示面板价格迎来下跌,在行业因素的影响下, 2022 年富乐德显示面板清洗业务也承受了相应的价格压力。 面板价格持续反弹,面板厂营运动能提升有望带动富乐德显示面板清洗业务重回增长轨道。根据 Omdia 数据,2022 年 10 月以来,大尺寸面板价格持续反弹,2023 年 3 月以来,小尺寸面板价格持 续横盘。我们预计随着面板价格的回升,面板厂营运稼动率也有望上行,同时对设备清洗服务的需 求也会逐渐回暖。

  零部件翻新业务主要是 CMP 设备研磨头的翻新。2019~2022 年,富乐德零部件翻新业务营业收入从 0.39 亿元增长至 0.95 亿元,CAGR 达到 35%。CMP 设备研磨头翻新业务的主要客户是 AMAT。2022 年,受美国政府政策限制,AMAT 对中国大陆晶圆厂的出货量有所下降。同样的,富乐德相关业务 的营业收入也受到影响有所下滑。2023 年,随着中国大陆晶圆厂的扩产,富乐德 CMP 设备研磨头 翻新业务也有望重回增长轨道。除 CMP 研磨头翻新业务外,富乐德正在培育石英部件、砷部件、静 电卡盘、真空腔等零部件的翻新业务。新产品的拓展有望在远期为公司注入成长动能。

  根据芯谋研究数据,2020 年中国泛半导体设备清洗和增值服务市场规模达到 25.9 亿元,其中半导体 16.2 亿元,面板 9.8 亿元。预计到 2025 年,中国泛半导体设备清洗和增值服务市场规模将达到 43.4 亿元,CAGR 达到 10.8%,其中半导体 30.5 亿元,面板 12.8 亿元。我们预计随着中国大陆晶圆制造 产能的快速增长,对应的半导体设备的清洗和增值服务市场规模也有望水涨船高。

  根据芯谋研究数据,2020 年中国泛半导体清洗设备清洗市场中,前五大厂商富乐德、高美可、世禾 科技、应友光电、西诺斯合计市占率超过 58%。其中富乐德位于行业首位,市占率超过 20%。富乐 德已经和国内外众多优质泛半导体厂商建立了合作关系。如设备原厂,富乐德已经通过 AMAT、Lam、 TEL 的认证。如晶圆制造厂,富乐德已经和台积电、联电、三星、海力士、中芯国际、华虹等达成 合作。

  日本磁性技术控股股份有限公司(Ferrotec)是全球半导体设备零部件龙头,在半导体硅材料、陶瓷 材料、石英材料等领域拥有深厚技术积淀。Ferrotec 的产品广泛应用于 AMAT、Lam 等全球半导体 设备龙头的产品中。我们认为,Ferrotec 作为富乐德的控股股东,有望为富乐德提供良好的客户资源 和产业协同,帮助富乐德开拓客户数量,维护客户稳定关系。

  富乐德第一大股东申和投资作为 Ferrotec 在中国大陆的投资主体,在半导体产业链上有着广泛的产 业布局。如杭州中欣晶圆专注于半导体硅片业务,安徽微芯专注于碳化硅片业务,汉虹精密专注于 数控机床业务等等。我们认为申和投资在中国大陆的产业链布局可以为各个子公司之间的业务协同 提供帮助,并共享一致的客户资源。

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