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半導體設備領域壁壘高，市場前景廣闊，本土廠商在國產替代趨勢下長期成長屬性凸顯。2013年以來，全球半導體行業(yè)景氣度提升，半導體設備市場也相應地呈現增長趨勢，根據SEMI統(tǒng)計，全球半導體銷售額從2013年的318億美元增長至2021年的1026億美元，期間CAGR約為15.8%。同時期國內半導體銷售額CAGR為31.1%，遠超全球水平。#半導體#全球半導體設備銷售額及增速：
其中晶圓前道工藝設備整體占比超過80%，是半導體設備行業(yè)最核心的組成部分。從前道工藝晶圓廠的設備投資構成來看，刻蝕設備、光刻設備、薄膜沉積設備是最重要的三類設備。
ASML是全球光刻機龍頭，占據75%份額；LAM（泛林半導體）是全球刻蝕領域龍頭，占據50%份額；AMAT（ 應 用 材 料 ） 是 薄 膜 沉 積 、 離 子 注 入 、CMP多 領 域 龍 頭 ， 分 別 占 據85%(PVD)/30%(CVD)、50%、50%市場份額。DNS（迪恩士）是全球清洗機龍頭，占據45%份額；TEL是全球涂膠顯影機、原子層沉積（ALD）龍頭，占據87%、30%份額；KLA（科磊）是全球檢測量測設備龍頭，占據54%份額。#3月財經新勢力#
資料來源：中芯國際招股書，方正證券國內半導體設備公司已進入多個細分領域，但國產替代仍處于早期。當前重要的國內半導體設備公司涵蓋產品已涵蓋半導體全產業(yè)鏈，包括清洗設備（盛美上海、北方華創(chuàng)、至純科技）、氧化設備（屹唐股份、北方華創(chuàng)）、光刻設備（上海微電子）、涂光顯影設備（芯源微）、刻蝕設備（屹唐股份、北方華創(chuàng)、中微公司）、去膠設備（屹唐股份、北方華創(chuàng)）、離子注入設備（萬業(yè)企業(yè)）、CMP設備（華海清科）、過程控制設備（上海睿勵、中科飛測）等。2021年半導體制造設備產業(yè)鏈地圖：
資料來源：Gartner，SEMI, 華泰研究全球刻蝕設備廠商競爭激烈，中國企業(yè)嶄露頭角。據Gartner的數據，2021年全球刻蝕機的市場份額仍被泛林半導體（46.71%）、東京電子（26.57%）和應用材料（16.96%）三巨頭主導。日立高新和細美事分別占據全球3.45%和2.53%的市場份額。中微公司在全球市場的占有率為1.37%，科磊占比1.23%，北方華創(chuàng)占比0.89%，愛發(fā)科占比0.19%，屹唐股份占比0.10%。
中美貿易摩擦凸顯自主可控重要性，可以認為國內晶圓廠考慮到產線穩(wěn)定性，會將其設備需求根據重要性程度逐步向我國設備企業(yè)做轉移嘗試，中微和北方華創(chuàng)作為具備核心技術壁壘的龍頭企業(yè)，國產替代空間廣闊。
光刻產業(yè)鏈主要體現在兩點上，一是作為光刻核心設備的光刻機組件復雜，包括光源、鏡頭、激光器、工作臺等組件技術往往只被全球少數幾家公司掌握，二是作為與光刻機配套的光刻膠、光刻氣體、光罩（光掩膜版）等半導體材料和涂膠顯影設備等同樣擁有較高的科技含量。
市場格局方面來看，目前IC前道制造掩膜光刻設備市場被荷蘭ASML、日本Nikon、Canon所壟斷，荷蘭ASML市占率接近80%。目前國內高端光刻機幾乎依賴進口，荷蘭的ASML在高端光刻機市場處于壟斷地位，EUV光刻機銷售價格持續(xù)上升。目前我國半導體光刻膠自給率低，主要依賴于外資企業(yè)，2021年外資企業(yè)在光刻膠領域的市場份額超過70%，核心技術幾乎被TOK、JSR、信越化學等日本企業(yè)壟斷。半導體材料領域的高端光刻機和光刻膠盡管國產化率較低，空間相對較大，但由于成本較高、技術壁壘較高、國內相關企業(yè)數量少、研發(fā)經驗匱乏等原因，目前仍處于國產化初級階段。
全球薄膜沉積設備由美日荷蘭高度壟斷。ALD設備市場中，東京電子（TEL）和先晶半導體（ASMI）分別占據了31%和29%的市場份額；PVD市場中，應用材料（AMAT）占85%的比重；CVD市場中，應用材料（AMAT）全球占比約為30%，泛林半導體（Lam）、TEL分別占21%和19%，三大廠商占據了全球70%的市場份額。全球半導體設備市場呈現快速增長態(tài)勢，拉動市場對薄膜沉積設備需求的增加，國產替代空間廣闊。根據Maximize Market Research 數據，預計全球半導體薄膜沉積設備市場規(guī)模在2025年將從2020年的172億美元擴大至340億美元，CAGR約15%。全球主要薄膜沉積設備公司：ALD設備是芯片微縮的核心動力之一，其市場增速顯著快于其他設備，2020-2025年CAGR26.3%。根據SEMI預計，2020-2025年全球ALD設備年復合增速達26.3%，所有晶圓制造設備中增速最快。目前半導體ALD設備仍基本由境外廠商壟斷，國內ALD設備公司主要包括微導納米、拓荊科技和北方華創(chuàng)。微導納米設備主要為TALD，主要用于沉積金屬薄膜，拓荊科技為PEALD設備，主要沉積SiO2等非金屬薄膜。國內廠商中，北方華創(chuàng)布局PVD、APCVD、APCVD以及用于功率等的PECVD、ALD，其中PVD設備獨領風騷。沈陽拓荊布局PECVD、SACVD以及ALD，產品已廣泛應用于國內14nm以上晶圓制造產線。中微公司2022年新的針對MiniLED市場的MOCVD將實現0-1放量，WLPCVD研發(fā)也取得突出進展。盛美上海前道大馬士革ECD設備已實現批量訂單；SiNLPCVD客戶端進行量產認證，未來有望放量賦能。SEMI預計2020-2025年ALD設備市場空間增速超越其他IC關鍵設備，CAGR達26.3%：
資料來源：SEMI2021當前干法刻蝕、清洗、去膠設備等均已實現較高國產化率，CMP、薄膜沉積、量測等設備成熟制程均有產品推出。國內尚未獲得突破的設備主要為光刻設備，另外，28nm及以下薄膜沉積、刻蝕、量測檢測、離子注入和涂膠顯影等環(huán)節(jié)國產設備僅覆蓋部分步驟。在內因及外因推動下，下游廠商加快國產設備認證，增量空間較大如刻蝕、CVD等領域，以及此前國產化率較低量測、涂膠顯影等設備國產化率有望提升，半導體設備整體國產替代空間廣闊。歡迎關注樂晴智庫！
半導體設備行業(yè)概覽
半導體設備主要包括前道工藝設備和后道工藝設備，前道工藝設備為晶圓制造設備，后道工藝設備包括封裝設備和測試設備。其中晶圓前道工藝設備整體占比超過80%，是半導體設備行業(yè)最核心的組成部分。從前道工藝晶圓廠的設備投資構成來看，刻蝕設備、光刻設備、薄膜沉積設備是最重要的三類設備。全球半導體設備市場格局
全球半導體設備市場高度集中，海外龍頭企業(yè)處于壟斷地位。美國的半導體廠商主要有應用材料、泛林半導體和科磊，應用材料是全球最大的半導體設備制造廠商，產品覆蓋除光刻以外的半導體前道工藝，占全球半導體設備的21%。日本的半導體廠商主要包括東京電子和迪恩士，東京電子的產品覆蓋非常全面，在全球半導體設備市場占15%份額，迪恩士的清洗設備處于全球領先地位，在全球半導體設備廠商中排名第六；荷蘭的半導體廠商主要為ASML(阿斯麥)，阿斯麥壟斷了全球的高端光刻機市場，在半導體設備市場中占有21%的份額。ASML是全球光刻機龍頭，占據75%份額；LAM（泛林半導體）是全球刻蝕領域龍頭，占據50%份額；AMAT（ 應 用 材 料 ） 是 薄 膜 沉 積 、 離 子 注 入 、CMP多 領 域 龍 頭 ， 分 別 占 據85%(PVD)/30%(CVD)、50%、50%市場份額。DNS（迪恩士）是全球清洗機龍頭，占據45%份額；TEL是全球涂膠顯影機、原子層沉積（ALD）龍頭，占據87%、30%份額；KLA（科磊）是全球檢測量測設備龍頭，占據54%份額。#3月財經新勢力#資料來源：中芯國際招股書，方正證券國內半導體設備公司已進入多個細分領域，但國產替代仍處于早期。當前重要的國內半導體設備公司涵蓋產品已涵蓋半導體全產業(yè)鏈，包括清洗設備（盛美上海、北方華創(chuàng)、至純科技）、氧化設備（屹唐股份、北方華創(chuàng)）、光刻設備（上海微電子）、涂光顯影設備（芯源微）、刻蝕設備（屹唐股份、北方華創(chuàng)、中微公司）、去膠設備（屹唐股份、北方華創(chuàng)）、離子注入設備（萬業(yè)企業(yè)）、CMP設備（華海清科）、過程控制設備（上海睿勵、中科飛測）等。2021年半導體制造設備產業(yè)鏈地圖：資料來源：Gartner，SEMI, 華泰研究刻蝕設備
在刻蝕工藝中，最核心的設備就是刻蝕機。刻蝕機產業(yè)鏈上游為四大組成部分，包括預真空室、刻蝕腔體、供氣系統(tǒng)及真空系統(tǒng)；中游為刻蝕機的制造，分為濕法刻蝕及干法刻蝕兩種；下游應用包括半導體器件、太陽能電池及其他微機械制造等。全球刻蝕設備廠商競爭激烈，中國企業(yè)嶄露頭角。據Gartner的數據，2021年全球刻蝕機的市場份額仍被泛林半導體（46.71%）、東京電子（26.57%）和應用材料（16.96%）三巨頭主導。日立高新和細美事分別占據全球3.45%和2.53%的市場份額。中微公司在全球市場的占有率為1.37%，科磊占比1.23%，北方華創(chuàng)占比0.89%，愛發(fā)科占比0.19%，屹唐股份占比0.10%。中美貿易摩擦凸顯自主可控重要性，可以認為國內晶圓廠考慮到產線穩(wěn)定性，會將其設備需求根據重要性程度逐步向我國設備企業(yè)做轉移嘗試，中微和北方華創(chuàng)作為具備核心技術壁壘的龍頭企業(yè)，國產替代空間廣闊。光刻設備
光刻定義了晶體管尺寸，是集成電路生產中的最核心工藝，占晶圓制造耗時的40%-50%。光刻機的制造研發(fā)并不是某一個企業(yè)能夠單獨完成的，光刻作為晶圓制造過程中最復雜的步聚，主要體現在光刻產業(yè)鏈高端復雜，需要很多頂尖的企業(yè)相互配合才可以完成。光刻產業(yè)鏈主要體現在兩點上，一是作為光刻核心設備的光刻機組件復雜，包括光源、鏡頭、激光器、工作臺等組件技術往往只被全球少數幾家公司掌握，二是作為與光刻機配套的光刻膠、光刻氣體、光罩（光掩膜版）等半導體材料和涂膠顯影設備等同樣擁有較高的科技含量。市場格局方面來看，目前IC前道制造掩膜光刻設備市場被荷蘭ASML、日本Nikon、Canon所壟斷，荷蘭ASML市占率接近80%。目前國內高端光刻機幾乎依賴進口，荷蘭的ASML在高端光刻機市場處于壟斷地位，EUV光刻機銷售價格持續(xù)上升。目前我國半導體光刻膠自給率低，主要依賴于外資企業(yè)，2021年外資企業(yè)在光刻膠領域的市場份額超過70%，核心技術幾乎被TOK、JSR、信越化學等日本企業(yè)壟斷。半導體材料領域的高端光刻機和光刻膠盡管國產化率較低，空間相對較大，但由于成本較高、技術壁壘較高、國內相關企業(yè)數量少、研發(fā)經驗匱乏等原因，目前仍處于國產化初級階段。薄膜沉積設備
薄膜沉積是指采用物理或者化學的方法使物質附著于襯底材料表面的過程。按工藝原理的不同，集成電路薄膜沉積可分為物理氣相沉積（PVD）、化學氣相沉積（CVD）和原子層沉積（ALD）設備。全球薄膜沉積設備由美日荷蘭高度壟斷。ALD設備市場中，東京電子（TEL）和先晶半導體（ASMI）分別占據了31%和29%的市場份額；PVD市場中，應用材料（AMAT）占85%的比重；CVD市場中，應用材料（AMAT）全球占比約為30%，泛林半導體（Lam）、TEL分別占21%和19%，三大廠商占據了全球70%的市場份額。全球半導體設備市場呈現快速增長態(tài)勢，拉動市場對薄膜沉積設備需求的增加，國產替代空間廣闊。根據Maximize Market Research 數據，預計全球半導體薄膜沉積設備市場規(guī)模在2025年將從2020年的172億美元擴大至340億美元，CAGR約15%。全球主要薄膜沉積設備公司：ALD設備是芯片微縮的核心動力之一，其市場增速顯著快于其他設備，2020-2025年CAGR26.3%。根據SEMI預計，2020-2025年全球ALD設備年復合增速達26.3%，所有晶圓制造設備中增速最快。目前半導體ALD設備仍基本由境外廠商壟斷，國內ALD設備公司主要包括微導納米、拓荊科技和北方華創(chuàng)。微導納米設備主要為TALD，主要用于沉積金屬薄膜，拓荊科技為PEALD設備，主要沉積SiO2等非金屬薄膜。國內廠商中，北方華創(chuàng)布局PVD、APCVD、APCVD以及用于功率等的PECVD、ALD，其中PVD設備獨領風騷。沈陽拓荊布局PECVD、SACVD以及ALD，產品已廣泛應用于國內14nm以上晶圓制造產線。中微公司2022年新的針對MiniLED市場的MOCVD將實現0-1放量，WLPCVD研發(fā)也取得突出進展。盛美上海前道大馬士革ECD設備已實現批量訂單；SiNLPCVD客戶端進行量產認證，未來有望放量賦能。SEMI預計2020-2025年ALD設備市場空間增速超越其他IC關鍵設備，CAGR達26.3%：資料來源：SEMI2021當前干法刻蝕、清洗、去膠設備等均已實現較高國產化率，CMP、薄膜沉積、量測等設備成熟制程均有產品推出。國內尚未獲得突破的設備主要為光刻設備，另外，28nm及以下薄膜沉積、刻蝕、量測檢測、離子注入和涂膠顯影等環(huán)節(jié)國產設備僅覆蓋部分步驟。在內因及外因推動下，下游廠商加快國產設備認證，增量空間較大如刻蝕、CVD等領域，以及此前國產化率較低量測、涂膠顯影等設備國產化率有望提升，半導體設備整體國產替代空間廣闊。歡迎關注樂晴智庫！
