一文讀懂讀透 半導體行業設備

近年來，美國對華半導體限制持續加碼，制裁升級，主要聚焦先進制程，在自主安全和國產替代背景下，本土化成為趨勢，隨著晶圓廠加速導入，半導體設備各環節國產替代有望高速發展。

設備在半導體產業鏈的位置：

集成電路的發展離不開半導體設備的支撐，而我國目前在這方面存在短板，要實現發展半導體供給側，需要將半導體設備提到重要地位。

半導體應用于集成電路領域的設備通?？煞譃榍暗拦に囋O備（晶圓制造）和后道工藝設備（封裝測試）兩大類。晶圓制造中，可分為7大工藝，分別為氧化/擴散、光刻、刻蝕、離子注入、薄膜沉積、清洗和金屬化。

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半導體設備核心環節

在半導體制造設備中，前道（晶圓制造）設備占比最大。其中***，刻蝕機，薄膜沉積設備為核心設備，其在晶圓制造設備的市場占比分別為21%、22%、28%?。市場高度集中于少數歐美日巨頭手中。國產設備自給率較低，技術處于追趕狀態，替代空間巨大。

01.刻燭設備

①刻蝕設備的重要性僅次于***。而隨著NAND閃存進入3D、4D時代，要求刻蝕技術實現更高的深寬比，刻蝕設備的投資占比顯著提升，從25%提至50%。同時，***由于波長的限制不能直接加工小于14納米的微觀結構，更小的微觀結構要靠等離子體刻蝕和薄膜組合的“雙重模板”和“四重模板”工藝技術重復多次來實現。邏輯制程中的刻蝕步驟數量大幅增加，進一步提升刻蝕技術及相關設備的重要性和需求量。目前主流的半導體刻蝕工藝以干法刻蝕技術為主。?

②刻蝕設備行業集中度高，行業壁壘顯著。2021年中國大陸以296億美元設備銷售額連續第二年成為全球半導體設備最大市場。全球刻蝕設備行業的龍頭企業仍然為泛林半導體、東京電子和應用材料三家，2020年三家企業合計市場份額占到了全球刻蝕設備市場的90%以上，其中泛林半導體獨占44.7%的市場份額。預計2025年全球刻蝕設備規模將超155億美元，而2022年國內刻蝕設備市場規模已達到70億美元左右。

由于海外供應風險，國內晶圓廠將更依賴國產刻蝕設備，為國產刻蝕邁向高端提供充分機遇。我們預計國產企業有望迎來技術規模的雙重突破。

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02.薄膜沉積設備

薄膜沉積是芯片制造的核心工藝環節，薄膜沉積設備是芯片生產核心設備。

①薄膜沉積工藝在半導體制程中應用廣泛，根據其成膜原理可以大致分為幾類：物理氣相沉積(Chemical Vapor Deposition，PVD)以及化學氣相沉(Physical Vapor Depositon，CVD)，和原子層沉積（ALD）。CVD占沉積設備整體市場份額的64%，不需要高真空、設備簡單、可控性和重復性好、適合大批量生產，因此是用途最廣的沉積設備。

②2020年全球薄膜設備市場達到138億美元，占IC制造設備21%；其中主要是CVD和PVD，合計占IC制造設備18%。CVD市場規模高度89億美元。

③CVD設備主要是由海外龍頭主導。根據Gartner數據，全球CVD市場前五大供應商包括 AMAT(28%)Lam Research(25%)、 TEL(17%)、Kokusai (原日立高新，8%)、ASM(11%)。從PVD市場格局來看，AMAT一家獨大，長期占據約80%的市占率。中國整個薄膜沉積設備領域98%依賴進口，國產化率很低，未來替代空間巨大，并且在設備單價中含金量高，值得長期關注。

03.?***

①***主要分為兩類：DUV***和EUV***。前者只能做到7nm制程，后者是5nm及更先進制程芯片的剛需。由于EUV***可實現的工藝制程更先進，技術要求極高，全球只有***巨頭ASML一家廠商能夠設計和制造。國內對標產品為ASML的DUV***：TWINSCAN NXT:2000i。NXT:2000i為例。

②***產業鏈主要包括上游設備及配套材料、中游***系統集成和生產及下游***應用三大環節，技術極為復雜，因此***的生產通常涉及上千家供應商。

③我國***市場未來幾年預計將保持穩步增長。預計到2025年，中國***市場規模將達到約100億美元，年復合增長率約為8％。此外，5G、人工智能、物聯網等新興技術的快速發展也將為***市場的增長提供新的動力，國內相關配套設備都將迎來較好的增長空間。

04.?涂膠顯影設備

涂膠顯影設備是光刻工序中與***配套使用的涂膠、烘烤及顯影設備。

①涂膠顯影作為前道環節中的必要一環，在晶圓廠設備采購中占有重要地位。根據VLSI數據，全球前道涂膠顯影設備銷售額由2013年的14.07億美元增長至2018年的23.26億美元，年均復合增長率達10.58%，預計2023年將達到24.76億美元。

②在光刻工序涂膠顯影設備領域，主要企業有日本東京電子（TEL）、日本迪恩士（DNS）、德國蘇斯微（SUSS）、臺灣億力鑫（ELS）、韓國CND等。在前道涂膠顯影設備領域，2020年日本廠商東京電子（TEL）在全球的市場份額高達87%。

③中國涂膠顯影設備市場，仍然以國外廠商為主，國內廠商占比不超4%，國產化率很低，未來替代空間巨大。

05.?清洗設備

半導體清洗作為芯片生產中最基本的環節貫穿硅片制造、晶圓制造、封裝始末。隨著技術節點的進步，清洗工序也愈加精細化，對清洗設備的需求也將相應增加。

①目前，全球清洗設備市場主要被迪恩士SCREEN、東京電子TEL、泛林LAM與細美事SEMES把持，四家公司合計市場占有率達到90%以上，其中，迪恩士市場份額超過50%。

2024年全球半導體清洗設備市場規模將達到32億美元。

②我國半導體清洗設備的國產化率已經維持在10%~20%，突破最快，國產化率超過了其他大部分設備。國產替代趨勢正在加速，國內清洗設備企業有望保持較高成長。

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另外相關設備細分還包括

氧化/擴散設備(下游對半導體產品性能需求的不斷提升，將對上游熱處理設備市場產生拉動效應)、CMP拋光設備(國內廠商涌現出了一批優秀的企業，填補了CMP設備廠商空白。國產化率仍有較大提升空間)、離子注入機(我國離子注入機市場中，集成電路IC所占比最高，為97.1%，市場規模為43.2億元)、去膠設備(去膠設備國產化率74%。屹唐半導體市占率位居全球第一，已全面覆蓋全球前十大芯片制造商和國內行業領先芯片制造商)、測試機(半導體測試機貫穿設計、制造、封測全產業鏈，測試設備又分為測試機、分選機和探針機，其中測試機份額最大，占到63%。測試機按應用領域劃分又分為模擬、存儲、SOC、分立器件和RF測試。

對于半導體后道測試設備，國內已經國產化比較高，相對于半導體后道測試，我們更看好前道量測檢測設備，市場空間更大，壁壘更高，國產化率超低，相關龍頭公司計劃IPO中，保持關注)。

半導體設備行業發展前景

全球半導體設備市場規模2005年到2021年的17年間市場規模復合增速6.9%，對比來看，中國地區17年來復合增速為20%，中國半導體設備行業過去數年一直維持著較高的成長性。周期性弱于全球。同時，中國市場的占比從2005年的4%提升到2021年的28.8%，17年間高速發展。近幾年，中國半導體設備市場規模擴大繼續提速，近五年行業規模復合增速高達35%。隨著下游晶圓廠訂單和驗證效率的提升，預計2022-2025將是半導體國產設備的放量期，高增速有望延續。

編輯：黃飛