雷火竞技半导体设备半导体零部件行业深度报告：领航国产替代浪潮

　　半导体设备主要应用于集成电路的制造和封测环节，可细分为晶圆制造设备（前道设备）和封装、测试设备（后道设备）。其中，前道设备主要有光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备、离子注入机、CMP设备、清洗机、前道检测设备和氧化退火设备，后道设备主要分为测试设备和封装设备。前道设备用于晶圆制造过程，覆盖从光片到晶圆的成百上千道工序，直接决定了芯片制造工艺的质量。

　　从晶圆制造厂资本开支上看，根据Gartner统计数据，集成电路制造设备投资一般占集成电路制造领域资本性支出的70%-80%，且随着工艺制程的提升，设备投资占比也将相应提高。在设备投资中，芯片制造和封装测试投资额占比分别为78%-80%、18%-20%。根据Gartner、Utmel数据显示，典型的集成电路制造产线设备投资中，光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备、离子注入设备、测试设备、清洗设备等投资额占比较高，是集成电路制造设备投资中的最主要部分。

　　离子注入机：离子注入设备是将掺杂剂材料射入晶圆表面的设备，该步骤的主要目的是形成PN结，PN 结是晶体管工作的基本结构。 离子注入机系统：主要包含气体系统、电机系统、真空系统、控制系统和射线系统。 其中，射线系统为最重要子系统，由离子源、磁分析器、加速管或减速管、聚焦和扫描系统构成。

　　物理气相沉积(PVD)技术：PVD主要分为三类—真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和真空离子镀膜。真空蒸发即在真空中加热材料直至达到充分蒸发压力，在衬底上形成薄膜。而溅射是等离子工艺，惰性气体离子加速冲向靶构成蒸汽柱，凝结在衬底上。相比之下溅射具有更高冲击能量。PVD系统结构 ：PVD的设备组成通常包括真空系统、水冷系统、气体输入系统、工控系统等多个部分。 CVD系统结构 ：CVD 系统需要满足传输和控制气体、载气和稀释气体进入反应室、激发化学反应的能量源、排除和安全处理反应室的副产物废气、精确控制反应参数等。因此通常包括气体传输、真空、尾气处理等七个系统。

　　量测设备 ：量测设备应用于前道制程和先进封装的质量控制。检测指观测晶圆表面或电路结构中是否出现异质情况半导体设备，如颗粒污染、表面划伤等对芯片工艺性能具有不良影响的特征性结构缺陷；量测是指对被观测的晶圆电路上的物理特性做出的量化描述，如薄膜厚度。 量测设备系统：量测设备分为光学和电子束技术路线，其中光学占主流。自动光学检测设备中主要包括机械运动平台、图像采集系统和上位机。扫描电子显微镜检测设备包括视觉采集、电子光学、真空、信号探测处理和显示四个系统。

　　半导体零部件是指在材料、结构、工艺、品质和精度、可靠性及稳定性等性能方面达到了半导体设备技术要求的零部件，是半导体设备的基础和核心，直接决定着设备的可靠性和稳定性。 半导体零部件是支撑下游产业指数增长的关键。半导体精密零部件不仅是半导体设备制造环节中难度较大、技术含量较高的环节之一，也是国内半导体设备企业“卡脖子”的环节之一。半导体零部件作为半导体设备核心技术演进的关键，支撑着芯片制造行业和智能硬件终端，继而支撑整个现代电子信息产业。产值上，零部件年产值达上百亿美元，推动下游各环节产业规模呈现指数级增长趋势。 供应链上承材料下启设备，供给短缺阻碍设备交付。半导体零部件在产业链中处于原材料与半导体设备之间，直接客户为设备厂商、晶圆厂或IDM客户。在景气上行阶段，零部件的短缺往往制约着设备厂商能否按时交货。TrendForce数据显示，2022年上半年，半导体设备交期面临延长至18-30个月不等的困境，究其原因，零部件的短缺是重要痛点。

　　按照半导体零部件服务对象来分，半导体核心零部件可以分为精密机加件和通用外购件。 精密机加件：精密机加件通常由各个半导体设备公司的工程师自行设计，然后委外加工，通常只会用于自己公司的设备上。一般来说，精密机加件零部件国产化相对容易，但对其表面处理、精密机加工等工艺技术的要求较高。 通用外购件：通用外购件是一些经过长时间验证，得到众多设备厂和制造厂广泛认可的通用零部件，更标准化，可用于不同设备公司的不同设备，也会被用作产线上的备用耗材。由于这类部件具备较强的通用性和一致性，并且需要得到设备、制造产线上的认证，因此国产化难度较高。

　　按照各类零部件在设备上的不同功能，可分为机械类、电气类、机电 一体类、仪器仪表类、气体/液体/真空系统类、光学类等。其中，机械 类、电气类、机电一体类、仪器仪表类零部件可应用于所有半导体设备，气体/液 体/真空系统类主要应用于薄膜沉积设备、刻蚀设备、化学机械抛光设备等，光学 类主要应用于光刻设备、量测设备等。 机械类：在设备中起到构建整体框架、基础结构、晶圆反应环境和实现零部件 特殊功能的作用，保证反应良率，延长设备使用寿命。 电气类：在设备中起到控制电力、信号雷火竞技、工艺反应制程的作用，核心模块为射 频电源，直接关系到腔体中的等离子体浓度、均匀度和稳定度。 机电一体类：在设备中起到实现晶圆装载、传输、运动控制、温度控制的作用 ，部分产品包含机械类产品。 仪器仪表类：在设备中起到控制和监控流量、压力、真空度、温度等数值的作 用，对响应速度、测量精度及稳定性要求极高。 气体/液体/真空系统类：在设备中起到传输和控制特种气体、液体和保持真 空的作用，对真空度、抗腐蚀性等性能要求较高。 光学类：在光学设备中起到控制和传输光源的作用，对光学性能要求极高，主 要应用于光刻设备和量测设备。

　　按照半导体零部件的主要材料和使用功能来分，可以将其分为十二大类，包括硅/碳化硅件、石英件、陶瓷件、金属件、石墨件、塑料件、真空件、密封件、过滤部件、运动部件、电控部件以及其他部件。

　　GAS Box主要应用于易燃易爆气体与毒 性腐蚀性气体供应环节。与气架不同， 气柜具备密闭箱体与排风接口，同时拥 有自动切换和吹扫功能, 多用于较高危险 性的易燃易爆和有毒气体供应环节。  GAS BOX具有较高性能要求。由于GAS BOX用于高危险性特殊气体供应，气体 泄漏造成危险性大，产业对GAS BOX的 性能提出较高要求。 高性能要求带来高技术标准与高行业门 槛。GAS BOX应具有高安全气密性、高 耐蚀性、高控制精度、小型化的特点， 这增大了GAS BOX的制造难度，提高了 行业门槛。

　　真空泵市场规模：根据华经产业研究院数据，2021年全球半导体线年全球半导体线%，至此该行业规模连续三年实现正增长，增速分别为14.8%、14.4%、7.3%。线年全球半导体真空泵市场由海外厂商占据95%的市场份额，其中Atlas占据48.54%的市场份额；德国Pfeiffer公司占据12.74%的市场份额。国内厂商市场份额不到5%，目前汉钟精机、中科仪等国产厂商已取得突破，未来有较大的国产替代空间。

　　短期景气变化不改长期增长：从2020年到2022年，半导体行业历经供不应求，再到阶段性供过于求的周期变化。短期来看，受全球通货膨胀、疫情、地缘冲突和下游创新放缓的影响，以手机、PC为代表的可选性耐用消耗品需求不振半导体设备，从而使半导体行业景气度进入暂时性下行周期。以1976年至今的全球半导体销售额为鉴，半导体行业发展呈现周期性变动的规律，随着半导体公司库存水位的逐步修正，半导体行业有望凭借技术创新及下游需求回暖拉动而触底回升雷火竞技。 全球半导体销售额连续小幅回升，有望实现触底反弹： 美国半导体行业协会发布数据显示，2023年Q2全球半导体销售额总计为1245亿美元，环比Q1增长4.7%；2023年6月全球销售额为415亿美元，环比增长1.7%，全球芯片销售额已连续四个月小幅上升；与此同时，我国六月半导体销售额也实现了环比3.2%的增长。

　　据McKinsey分析，2023-2026年期间，全球待建造的晶圆厂数量将达60个左右，类型上主要集中于生产逻辑芯片。分地区看，中国大陆地区待建晶圆厂约为21个，将是待建晶圆厂数量最多的地区。 全球领先的芯片厂商均在积极布局建设晶圆厂。台积电、英特尔、Wolfspeed、三星电子等在北美、欧洲、亚洲等多个地区均有布局，晶圆厂的建设将有利于为半导体设备市场持续带来新增需求。

　　半导体核心零部件厂商主要集中于美、日、欧三地，海外合计市场份额在九成以上。 据VLSI数据，全球半导体零部件供应商CR10长期稳定于50%，且其主要产品已基本覆盖各半导体零部件类型，主导零部件整体市场的发展。 据ICWorld 2020公开资料所示的20类43家全球零部件供应商，共有美国和日本供应商20家和16家，分别占比45%和36%，其余均为海外厂商。由于上游原材料被外商垄断，工艺成熟度与国外存在技术代差，我国半导体零部件质量及性能稳定性较差。

　　高精密真空阀门的整链生产与全球服务。公司业务分为阀门和全球服务两大业务。阀门业务涉及先进真空阀的研发、制造和销售，全球服务业务涉及为客户提供专家支持和备件、维修、升级等服务。公司产品覆盖控制阀、隔离阀、止回阀、传输阀等多种类型和功能的阀门，广泛应用于先进工业行业，其中半导体行业收入占比约75%。公司是全球高端半导体真空阀的领导者。公司产品在精密度、洁净度、密封性、耐用性等方面表现优异。2021年，公司在高端半导体行业享有约75%的市场份额。公司以研发为中心，不断开发新的解决方案和技术，拥有约500项专利，其中100多项真空阀基础技术专利，行业领先；公司以客户为中心，为全球50个国家的超1600家客户提供产品和服务，构建了全球服务网络，在世界各地拥有8个服务中心，同时公司与客户密切合作开展研发工作。 营收净利快速增长，盈利能力不断提升 。受益于全球行业的快速发展，2019-2022公司营业收入CAGR为26.2%，EBITDA的CAGR为39.3%。2022年营收首次突破10万亿瑞士珐琅，同比增长29.9%。 公司盈利能力较强，公司毛利率维持在60%以上且年年增长，EBITDA利润率长期稳定在30%左右，2019年以来EBITDA利润率逐年上升，2022年已达35%。

　　从营业收入来看，MKS的营收从2013年的6.69亿美元增长到2022年的35.47亿美元，期间年复合增长率为20.36%；从净利润与毛利润来看，MKS的净毛利润分别从2013年的0.36和2.67亿美元增长至2022年的3.33和15.47亿美元，CAGR分别为28.04%与21.58%，长期来看呈现高增长态势，这可能与MKS收购相关企业、扩张业务版图的节奏有关；从研发费用看，MKS的研发经费常年占营业收入的9%左右，且保持稳定增长。

　　从据产品细分的部门上看，MKS最初由线年间，该业务占公司总营收的100%。随着公司收购战略的实施，MKS引入了光与运动、设备与方案业务线年，MKS收购Atotech并将其单独设为材料方案部，该部门占当年总营收的15%；同年，公司合并光与运动、设备与方案部为光子学方案部，使其业务线更为清晰。

　　Edwards拥有3200多名员工，总部位于英国克劳利，是真空和减排全球龙头企业，致力 于降低半导体制造导致的不利环境影响。公司下游领域包括发电、钢铁生产以及具有挑 战性的空间模拟和高能物理研究环境。Edwards于2014.1.9被Atlas Corpco完成收购。Atlas Corpco为领先的瑞典工业生产解 决方案公司。Edwards产品对于母公司的半导体和平板显示器产品重要性高，并有多样 工业应用。

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