半导体设备：国产化替代核心环节

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全球半导体行业景气度仍在持续上行，各地晶圆厂产能正在加速扩充，根据SEMI预测，全球12英寸晶圆厂的数量预计将从2020年的129个增加到2022年的149个。

以中芯国际（逻辑芯片代工）、长江存储（NAND）、合肥长鑫（DRAM）、华虹半导体（功率半导体）为代表的本土晶圆厂持续扩产，有望成为国内半导体设备、材料成长核心驱动，国产半导体设备、材料正迎来更充沛的验证试用、技术合作、进口替代机遇。

晶圆产线建设周期较长且成本高昂，其中约80%的成本将用于购置设备，因此半导体设备支出对于行业景气走势的判断具备先导性。

在国家大基金一期从前期投入逐步退出的同时，大基金二期则在不断加码晶圆制造等屡屡被卡脖子的项目。

大基金二期将重点支持龙头企业做大做强、产业聚集以及下游应用，其中对刻蚀机、薄膜设备、测试设备和清洗设备等领域已布局的企业保持高强度的持续支持，加快开展光刻机、化学机械研磨设备等核心设备以及关键零部件的投资布局等措施都将很大程度上利好国内半导体设备龙头企业。

大基金二期将重点支持龙头企业做大做强、产业聚集以及下游应用等方向：

资料来源：华西证券

半导体设备：半导体产业链重要支撑环节

半导体制造的配套支持主要分为设备与材料两个方面。

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，属于半导体行业产业链的支撑环节，在半导体产业链中的地位至关重要，是半导体产业的技术先导者。

半导体设备主要用于半导体制造和封测环节，分为晶圆加工设备、封装设备和检测设备。

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。

设备行业与半导体行业整体景气程度密切相关，且波动较大。

摩尔定律推动微处理器的芯片面积持续缩减，对半导体设备的技术要求也随之提高。

半导体设备产业链

半导体设备产业链上游为电子元器件和机械加工行业，原材料包括机械零件、视觉系统、继电器、传感器、计算机和PCB板等，行业的下游主要为封装测试、晶圆制造、芯片设计。

半导体设备的上游为电子元器件和机械加工行业，原材料包括机械零件、视觉系统、继电器、传感器、计算机和PCB板等，优质的上游产品或服务有助于设备产品的可靠性和稳定性。行业的下游主要为封装测试、晶圆制造、芯片设计。

集成电路产品技术含量高、工艺复杂，技术更新和工艺升级依托于装备的发展；反之，下游信息产业不断开发的新产品和新工艺，为设备行业提供了新需求和市场空间。

半导体设备投资拆分

拆分细分半导体设备投资占比来看，光刻、沉积、刻蚀和清洗等投资占比较高。

根据SEMI历史数据，按照产业链上下游来看晶圆制造及处理设备类投资金额最大，占总设备投资的81%；封测环节设备投资约占总设备投资的15%，晶圆制造及处理设备为半导体行业中固定资产的核心。

全球半导体设备市场集中度较高，主要设备龙头CR4达57%。国内设备厂家在单晶炉、刻蚀、沉积、划片、减薄等环节实现逐步突破，多个中高端产业链环节依赖国外进口。

硅片制造设备

据不完全统计，目前在建的有12个硅片厂商共19个项目，总投资额达到945亿元，如未来1-3年陆续投产顺利，我国将新增8英寸产能将达280万片/月，12英寸产能将达502万片/月。届时我国半导体大硅片将实现自给自足。

半导体硅片生产主要包括硅提炼与提纯、单晶硅生长、晶圆成型等三个主要环节，涉及长晶、切片、倒角、研磨、刻蚀、抛光、检测等工艺流程。

硅片制造设备全景梳理：

资料来源：华西证券

单晶炉为核心设备，在设备投资额价值量占比约25%。

国外主要厂商包括：美国QuantumDesign、Kayex、德国的PVA TePla AG、Gero及日本的Ferrotec等，占据了全球绝大多份额。

国内主要厂商包括：晶盛机电、北方华创、京运通、连城数控等。

目前部分厂商在6-8英寸已实现国产替代 ，但12英寸与国际水平仍存在差距。未来需伴随国内沪硅、中环、金瑞泓等国内半导体硅片厂的成长、逐步突破。

国产大硅片主要制造商：

资料来源：芯思想，SEMI

量测设备主要包括自动检测设备（ATE）、分选机、探针台等，头部集中效应明显。

前端检测设备，前三甲厂商科磊(KLA)市占率50%、应用材料市占率12%、日立高科技市占率10%，这三者累积市占率72%。

后道测试设备厂商，包括美国泰瑞达、日本爱德万占全球份额64%。

分选机厂商厂商，包括科林、爱德万、爱普生等市占率高达70%。

探针台主要是东京电子、东京精密，二者市占率合计超过80%；国内厂商中长川科技处于研发阶段，深圳矽电是国内规模最大的探针台生产企业。

中高端芯片测试机几乎被国外企业垄断，国内华峰测控和长川科技在部分细分领域也有所突破，北京冠中集创深耕CIS芯片测试机，开始向Memory领域渗透。其他包括上海睿励、中科飞测、上海精测半导体等。

检测行业框架：

晶圆制造设备

晶圆制造设备投资中主要分为光刻机、刻蚀机、薄膜设备、扩散\离子注入设备、湿法设备、过程检测等六大类设备。

其中光刻、刻蚀和薄膜沉积设备等占比较高，光刻机约占总体设备销售额的30%，刻蚀约占20%，薄膜沉积设备约占25%(PVD 15%、CVD10%)。

光刻机

国外EUV光刻机龙头为阿斯麦（ASML）、尼康、佳能等，ASML为行业寡头，已能够实现前道5nm光刻。

上海微电子是国内顶尖的光刻机制造商，公司封装光刻机国内市占率80%，全球40%，光刻机实现90nm制程，并有望延伸至65nm和45nm，公司承担多个国家重大科技专项及02专项任务。

刻蚀机

在半导体制造中有两种基本的刻蚀工艺：湿法腐蚀和干法刻蚀。目前全球主流刻蚀工艺为干法刻蚀球主流刻蚀工艺为干法刻蚀。

全球硅基刻蚀主要厂商为Lam(泛林集团)和AMAT(应用材料)，两者拥有97%的市场份额，介质刻蚀主要厂商为TEL(东京电子)和Lam(泛林集团)，拥有97%的市场份额。

国内中微半导体是唯一打入台积电7nm制程的中国设备商，北方华创的8英寸等离子蚀刻机进入中芯国际，封装环节刻蚀机基本实现国产化，国产化率近90%。

薄膜设备

CVD 主要厂商为日立、Lam(泛林集团)、TEL(东京电子)、AMAT(应用材料)等占据超70%的市场。

PVD 被AMAT(应用材料)、Evatec、Ulvac占据90%市场份额。

国内厂商北方华创实现28nm PVD设备的突破，封装设备国产PVD市占率接近70%。

CVD中的MOCVD是目前中微半导体已取得重要突破，目前已有20%的国产化率。

封装测试设备

封测行业位于集成电路产业链末端，是劳动密集型行业。

作为我国半导体领域优势最为突出的子行业，在当前国产半导体产业链中，国产化程度最高、行业发展最为成熟。

全球封测行业历年竞争格局变化：

资料来源：方正证券

中国设备产业未来10年，第一步将迎接中国半导体产业对设备投资需求成倍的增长，同时目标将国产化率从平均5%~10%，提升到70%~80%以上甚至更高；第二步中国设备技术能力与国际厂商同台竞技之后，实现打开国门走向世界。

只有在设备上拥有核心技术升级与迭代能力，才能真正实现半导体制造上实现超越，国产化率是当务之急，也势不可挡。

主要半导体设备国产化率及供应商：

资料来源：国信证券

根据SEMI数据预估，未来中国区域显现更为显著的半导体设备销售增长潜力。

预计2020~2021增速可达10%~16%，快于全球平均6~10%增速，中国区域迎来国产设备增长的大好时机，年市场规模可达130~160亿美金。

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