雷火竞技一文读懂读透 半半导体设备导体行业设备

　　近年来，美国对华半导体限制持续加码，制裁升级，主要聚焦先进制程，在自主安全和国产替代背景下，本土化成为趋势，随着晶圆厂加速导入，半导体设备各环节国产替代有望高速发展。

　　集成电路的发展离不开半导体设备的支撑，而我国目前在这方面存在短板，要实现发展半导体供给侧，需要将半导体设备提到重要地位。

　　半导体应用于集成电路领域的设备通常可分为前道工艺设备（晶圆制造）和后道工艺设备（封装测试）两大类。晶圆制造中，可分为7大工艺，分别为氧化/扩散、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积、清洗和金属化。

　　在半导体制造设备中，前道（晶圆制造）设备占比最大雷火竞技。其中光刻机，刻蚀机，薄膜沉积设备为核心设备，其在晶圆制造设备的市场占比分别为21%、22%、28% 。市场高度集中于少数欧美日巨头手中。国产设备自给率较低，技术处于追赶状态，替代空间巨大。

　　①刻蚀设备的重要性仅次于光刻机。而随着NAND闪存进入3D、4D时代，要求刻蚀技术实现更高的深宽比，刻蚀设备的投资占比显著提升，从25%提至50%。同时，光刻机由于波长的限制不能直接加工小于14纳米的微观结构，更小的微观结构要靠等离子体刻蚀和薄膜组合的“双重模板”和“四重模板”工艺技术重复多次来实现。逻辑制程中的刻蚀步骤数量大幅增加，进一步提升刻蚀技术及相关设备的重要性和需求量。目前主流的半导体刻蚀工艺以干法刻蚀技术为主。

　　②刻蚀设备行业集中度高，行业壁垒显著。2021年中国大陆以296亿美元设备销售额连续第二年成为全球半导体设备最大市场。全球刻蚀设备行业的龙头企业仍然为泛林半导体、东京电子和应用材料三家，2020年三家企业合计市场份额占到了全球刻蚀设备市场的90%以上，其中泛林半导体独占44.7%的市场份额。预计2025年全球刻蚀设备规模将超155亿美元，而2022年国内刻蚀设备市场规模已达到70亿美元左右。

　　由于海外供应风险，国内晶圆厂将更依赖国产刻蚀设备，为国产刻蚀迈向高端提供充分机遇半导体设备。我们预计国产企业有望迎来技术规模的双重突破。

　　①薄膜沉积工艺在半导体制程中应用广泛，根据其成膜原理可以大致分为几类：物理气相沉积(Chemical Vapor Deposition，PVD)以及化学气相沉(Physical Vapor Depositon，CVD)，和原子层沉积（ALD）。CVD占沉积设备整体市场份额的64%，不需要高真空、设备简单、可控性和重复性好、适合大批量生产，因此是用途最广的沉积设备。

　　②2020年全球薄膜设备市场达到138亿美元，占IC制造设备21%；其中主要是CVD和PVD，合计占IC制造设备18%。CVD市场规模高度89亿美元。

　　③CVD设备主要是由海外龙头主导。雷火竞技根据Gartner数据雷火竞技，全球CVD市场前五大供应商包括 AMAT(28%)Lam Research(25%)、 TEL(17%)、Kokusai (原日立高新，8%)、ASM(11%)。从PVD市场格局来看，AMAT一家独大，长期占据约80%的市占率。中国整个薄膜沉积设备领域98%依赖进口，国产化率很低，未来替代空间巨大，并且在设备单价中含金量高，值得长期关注。

　　①光刻机主要分为两类：DUV光刻机和EUV光刻机。前者只能做到7nm制程，后者是5nm及更先进制程芯片的刚需。由于EUV光刻机可实现的工艺制程更先进，技术要求极高，全球只有光刻机巨头ASML一家厂商能够设计和制造。国内对标产品为ASML的DUV光刻机：TWINSCAN NXT:2000i。NXT:2000i为例。雷火竞技

　　②光刻机产业链主要包括上游设备及配套材料、中游光刻机系统集成和生产及下游光刻机应用三大环节，技术极为复杂，因此光刻机的生产通常涉及上千家供应商。

　　③我国光刻机市场未来几年预计将保持稳步增长。预计到2025年，中国光刻机市场规模将达到约100亿美元，年复合增长率约为8％。此外，5G、人工智能、物联网等新兴技术的快速发展也将为光刻机市场的增长提供新的动力，国内相关配套设备都将迎来较好的增长空间。

　　①涂胶显影作为前道环节中的必要一环，在晶圆厂设备采购中占有重要地位。根据VLSI数据，全球前道涂胶显影设备销售额由2013年的14.07亿美元增长至2018年的23.26亿美元，年均复合增长率达10.58%，预计2023年将达到24.76亿美元。

　　②在光刻工序涂胶显影设备领域，主要企业有日本东京电子（TEL）、日本迪恩士（DNS）、德国苏斯微（SUSS）、台湾亿力鑫（ELS）、韩国CND等。在前道涂胶显影设备领域，2020年日本厂商东京电子（TEL）在全球的市场份额高达87%。

　　③中国涂胶显影设备市场，仍然以国外厂商为主，国内厂商占比不超4%，国产化率很低，未来替代空间巨大。

　　半导体清洗作为芯片生产中最基本的环节贯穿硅片制造、晶圆制造、封装始末。随着技术节点的进步，清洗工序也愈加精细化，对清洗设备的需求也将相应增加。

　　①目前，全球清洗设备市场主要被迪恩士SCREEN、东京电子TEL、泛林LAM与细美事SEMES把持，四家公司合计市场占有率达到90%以上，其中，迪恩士市场份额超过50%。

　　②我国半导体清洗设备的国产化率已经维持在10%~20%，突破最快，国产化率超过了其他大部分设备。国产替代趋势正在加速，国内清洗设备企业有望保持较高成长。

　　氧化/扩散设备(下游对半导体产品性能需求的不断提升，将对上游热处理设备市场产生拉动效应)、CMP抛光设备(国内厂商涌现出了一批优秀的企业半导体设备，填补了CMP设备厂商空白。国产化率仍有较大提升空间)、离子注入机(我国离子注入机市场中，集成电路IC所占比最高，为97.1%，市场规模为43.2亿元)、去胶设备(去胶设备国产化率74%。屹唐半导体市占率位居全球第一，雷火竞技已全面覆盖全球前十大芯片制造商和国内行业领先芯片制造商)、测试机(半导体测试机贯穿设计、制造、封测全产业链，测试设备又分为测试机、分选机和探针机，其中测试机份额最大，占到63%。测试机按应用领域划分又分为模拟、存储、SOC、分立器件和RF测试。

　　对于半导体后道测试设备，国内已经国产化比较高，相对于半导体后道测试，我们更看好前道量测检测设备，市场空间更大，壁垒更高，国产化率超低，相关龙头公司计划IPO中，保持关注)。

　　全球半导体设备市场规模2005年到2021年的17年间市场规模复合增速6.9%，对比来看，中国地区17年来复合增速为20%，中国半导体设备行业过去数年一直维持着较高的成长性。周期性弱于全球。同时，中国市场的占比从2005年的4%提升到2021年的28.8%，17年间高速发展。近几年，中国半导体设备市场规模扩大继续提速，近五年行业规模复合增速高达35%。随着下游晶圆厂订单和验证效率的提升，预计2022-2025将是半导体国产设备的放量期，高增速有望延续。