半导体设备行业浅析（一）雷火竞技——整体概览

　　半导体设备泛指用于生产各类半导体产品所需的生产设备，属于半导体产业链的关键支撑环节。半导体设备是半导体产业的技术先导者，芯片设计、晶圆制造和封装测试等需在设备技术允许的范围内设计和制造，设备的技术进步又反过来推动半导体产业的发展。在从硅片制造到晶圆制造，再到封装测试的整个工艺过程中，半导体设备扮演着十分重要的角色。

　　半导体芯片制造过程复杂，前期须制备硅片，整个硅片制造过程包含多个步骤，首先将多晶硅提纯后得到单晶硅棒，经过磨外圆、切片得到初始硅片，之后再进行倒角、研磨、抛光、清洗和检测等工艺，最终得到可用于生产加工的硅片。期间主要设备包括单晶炉、滚圆机、切片机、倒角机、研磨机、抛光机、清洗设备雷火竞技和检测设备等。在IC设计完成之后，就进入到正式的芯片生产制造环节，具体分为晶圆制造（前道工艺）和封装测试（后道工艺）。

　　晶圆制造过程是芯片制造最为核心的环节，晶圆制造中的七大步骤分别为热处理（氧化/扩散/退火）、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积、清洗、抛光。通常热处理、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积、清洗步骤需要重复进行若干次，之后进行CMP及金属化，最终还需要进行前道量测，只有量测合格的芯片方可进入到封装测试环节。其中，热处理（氧化/扩散/退火）工艺主要用到氧化炉、扩散炉、退火炉；光刻工艺主要用到光刻机、涂胶显影/去胶设备；刻蚀工艺主要用到刻蚀机；离子注入工艺主要用到离子注入机；薄膜沉积工艺主要用到PVD/CVD/ALD设备；清洗工艺主要用到清洗机；抛光工艺主要用到CMP设备；量测则用到膜厚/OCD关键尺寸量测设备、电子束量测设备等。

　　封装测试包括封装和测试两个环节，封装过程主要包括背面减薄、晶圆切割、贴片、引线键合、模塑和切筋/成型，需用到减薄机、切割机、贴片机、烤箱雷火竞技、引线键合机、注塑机以及切筋/成型设备等。封装结束后做最后的成品测试，主要用到测试机、探针台、分选机雷火竞技等。测试合格后的芯片将被应用于消费电子、IoT、汽车电子、工控、医疗、通信等各下游领域。

　　半导体行业素有“一代设备，一代工艺，一代产品”的经验，半导体设备要超前半导体产品制造开发新一代产品，半导体产品要超前电子系统开发新一代工艺，因此半导体设备行业是半导体制造的基石，支撑起了整个电子信息产业，是半导体行业的基础和核心。半导体设备价值高，一条半导体生产线中设备投资约占总投资规模的75-80%，整个半导体产业的发展衍生出巨大的设备需求市场。

　　2005-2020年，受消费电子、PC等下游景气度提升拉动，全球半导体需求整体向好，根据SEMI数据，全球半导体设备规模呈现总体上升趋势，2005年为328.8亿美元，2020年达到历史最高的711.9亿美元，同比增长19.1%。

　　分国家和地区看，日本呈现先降后升的趋势，2020年规模为75.8亿美元，占比10.7%；北美则先升后降，2020年规模为65.3亿美元，占比9.2%；欧洲整体稳中略降，2020年规模为26.4亿美元，占比3.7%；韩国整体呈上升趋势，2020年规模为160.8亿美元，占比22.6%；中国台湾亦呈上升趋势，2020年规模为171.5亿美元，占比24.1%；中国大陆增速最块，规模最大，2020年规模为187.2亿美元，占比26.3%。自2018年开始Foundry厂的建设带动中国大陆半导体设备需求量快速增长，2020年中国大陆首次成为全球最大的半导体设备销售市场。

　　在中美贸易战背景下，半导体国产替代已经成为产业共识，作为行业上游的重要环节，未来国产半导体设备商有望充分享受中国大陆Foundry厂建设带来的Capex红利，景气度持续提升。

　　2021Q1，根据SEMI数据，受韩国三星和SK海力士增产存储器，中国长江存储尖端技术开发等因素影响，全球半导体设备销售额达到235.7亿美元，同比增长51%。其中韩国73.1亿美元，同比增长118%，排名全球第一；中国大陆59.6亿美元，同比增长70%，排名第2；中国台湾57.1亿美元，同比增长42%，排名第3。2021Q1中国大陆和中国台湾合计占全球占比达到49.5%，已成为全球最重要的半导体设备销售市场。

　　半导体设备主要包括前道工艺设备和后道工艺设备，前道工艺设备为晶圆制造设备，后道工艺设备包括封装设备和测试设备，其他类型设备主要包括硅片生长设备等。

　　根据SEMI数据，2006-2020年，晶圆制造设备整体规模及占比稳步提升，规模从287.4亿美元提升至586.7亿美元，占比从71.0%提升至82.4%，是半导体设备行业最核心的一环；封装设备保持基本稳定，从24.6亿美元提升至38.8亿美元，占比从6.08%下降至5.5%；测试设备先降后升，从2006年的64.2亿美元降至2013年的27.2亿美元低点之后，到2020年又提升至60.2亿美元，占比则从15.9%下降至8.5%。

　　展望未来，受益于消费电子、5G、汽车电子、IoT需求拉动，头部晶圆厂为应对各种芯片缺货不断扩充产能，厂商纷纷扩大投资，带动了大量半导体设备的采购需求，根据SEMI预测，全球半导体设备市场规模2021年将达到953亿美元，同比增长33.9%；2022年将达到1013亿美元，同比增长6.3%。

　　根据SEMI数据，2020年晶圆制造设备占全部半导体设备份额约82%，其中光刻设备、刻蚀机和薄膜沉积设备占比最大，分别约为25%、17%和24%，合计占比66%雷火竞技。后道工艺设备中，封装设备占比约5%，测试设备占比约8%。单晶炉等其他设备占比约4%半导体。总体而言，在整个半导体设备中，晶圆制造设备最为重要，其中又以光刻设备、刻蚀机、薄膜沉积设备最为核心。

　　根据VLSI Research数据，2020年全球半导体设备厂商Top15排名中，美国应用材料营收163.7亿美元，占比17.7%，排名第一；荷兰阿斯麦营收154.0亿美元，占比16.7%，排名第二；美国泛林半导体营收119.3亿美元，占比12.9%，排名第三。行业Top5厂商合计占比65.5%，Top10厂商合计占比76.6%，Top15厂商合计占比82.6%，集中度较高。

　　全球Top15厂商中，美国有4家，分别是应用材料、泛林半导体、科磊泰瑞达，合计占比38.9%；荷兰有2家，分别是阿斯麦和先域，合计占比18.3%；日本有7家，分别是东京电子、爱德万、斯科雷火竞技半导体、日立高科、国际电气、尼康和大福，合计占比23.2%；韩国1家，为细美事，占比1.1%；新加坡1家，为ASM太平洋科技，占比1.1%。Top15厂商中，美国、日本和荷兰厂商在全球半导体设备领域合计占比80.4%。

　　2020年中国大陆已经成为最大的半导体设备市场，但全球Top15设备商没有中国企业，中国半导体设备明显落后于美国、荷兰、日本等，国产化率整体不足20%，相对较低，供给和需求严重不匹配，国产替代、自主可控需求迫切。

　　目前，国内也涌现出了一批优秀本土企业，根据中国半导体行业协会数据，2019年中国半导体设备五强企业分别为北方华创中微公司、中电科电子装备集团半导体设备、盛美股份以及拓荆科技。随着未来企业研发不断投入、经验不断迭代升级、同时Foundry厂加速认证和导入本土设备商，行业景气度不断攀升，国内半导体设备商将迎来快速发展期。

　　old school的年轻投资者 微信公众号“招股研究社”1、半导体设备简介半导体设备泛指用于生产各类半导体产品所需的生产设备，属于半导体产业链的关键支撑环 节。半导体设备是半导体产业的技术先导者，芯片设计、晶圆制造和封装测试等需在设备技 术允许的范围内设计和制造，设备的技术进步...