【研报】电子行业深度报告：半导体设备国产突破正加速晶圆线新建及产业转移带来机遇-20200430[74页].pdf

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1、 证券证券研究报告研究报告行业深度报告行业深度报告 半导体设备国产半导体设备国产突破正加速， 晶突破正加速， 晶 圆线新建及产业转移带来机遇圆线新建及产业转移带来机遇 景气度景气度短期短期周期上行周期上行暂缓， 中长期行业增量及暂缓， 中长期行业增量及国产替代国产替代趋势确定趋势确定 站在 2020 年当下展望，疫情虽影响部分下游终端出货节奏及需 求，但 5G 商业化正在开启，5G 换机和创新周期长线趋势确定， 终端侧和功能端迎来需求增量，核心半导体元件量价提升逻辑清 晰。短期看，19 年半导体景气度底部向上，20 年贸易环境和行 业供需的不确定性虽有影响，但也只是暂缓周期上行，且长维度 的半

2、导体产业链国产替代正加速兑现。本土设计、制造、封测、 存储等环节不断突破，部分领域已追赶至国际水平。设备和材料 作为半导体产业链上游核心，在重视和扶持下将加速本土配套。 半导体设备年需求千亿， 本土设备商受益于晶圆新建和份额提升半导体设备年需求千亿， 本土设备商受益于晶圆新建和份额提升 2019 年全球半导体设备市场约 576 亿美金，大陆约 130 亿美金， 占比 22.4%，但泛半导体设备国产率约 16%，IC 设备仅为 5%，全 球 Top5 设备厂商份额约 80%集中度较高。设备投资中晶圆制造 约占 80%，封装约占 6%，测试约占 9%。未来三年大陆将新建多 条晶圆线，年均设备需求在

3、千亿元，国内半导体设备企业不断突 破呈现营收高速增长趋势，在国内产线的份额不断提升，未来有 望持续受益于本土配套机会。本土企业在特色工艺具备竞争力， 存储投资力度大规划明确，先进/成熟制程逐渐进步，晶圆产能 新建给本土设备企业带来配套机会。目前国内设备商 28nm 产线 批量供应，14nm 逐步验证，看好国产设备在 28nm 及以上产线 机会。我们认为半导体设备国产化容易程度： （1）产品上，功率 器件数字模拟器件逻辑芯片； （2）制程上，特色工艺成熟制 程（28nm 及以上）先进制程； （3）尺寸上，4-6 寸8 寸 12 寸。 刻蚀刻蚀/镀膜镀膜/清洗清洗设备国产化较好设备国产化较好，光刻

4、光刻/离子注入离子注入/量测等有差距量测等有差距 从技术水平看，刻蚀/镀膜/清洗/CMP/热处理等设备的国产化水 平相对较高， 在华力微、 华虹等先进的 28/14nm 晶圆代工产线和 长江存储 3D NAND 等存储产线批量应用， 份额逐年提升， 基本上 超过 15%；而光刻、涂胶显影、离子注入、量测设备、测试分选 等环节相较国际水平有一定差距，但也有份额突破，不超过 5%。 国产光刻机目前最高到 90nm 节点，在功率等特色工艺线有所突 破；离子注入在光伏及 45-22nm 低能大束流方面取得突破；量测 设备主要集中在膜厚等关键尺寸测量上。而其他封测设备如探针 台、测试机、分选机等在数字芯

5、片等先进应用上仍有差距。 半导体设备国产突破正加速半导体设备国产突破正加速，迎来中长期投资机会迎来中长期投资机会 大陆半导体进口替代正加速，设备环节迎来长期投资机会，建议 关注：北方华创（刻蚀/镀膜/热处理/清洗） 、中微公司（刻蚀/ 镀膜） 、盛美（清洗） 、至纯科技（高纯工艺/清洗） 、上海微（光 刻机） 、华海清科/中科信（CMP） 、中电 48 所/万业企业（离子注 入） 、屹唐（刻蚀/热处理/去胶） 、 沈阳拓荆 （PECVD） 、芯源微（涂 胶显影/去胶/清洗） 、上海精测/上海睿励（过程控制测试） 、长川 科技/华峰测控/华兴源创 （测试分选） 、 晶盛机电 （硅片长晶加工） 。

6、 风险提示：行业景气度波动、风险提示：行业景气度波动、国产突破国产突破不及预期、产线投入波动不及预期、产线投入波动 维持维持 强于大盘强于大盘 雷鸣雷鸣 13811451643 执业证书编号：S1440518030001 季清斌季清斌 执业证书编号：S1440519080007 发布日期： 2020 年 04 月 30 日 市场市场表现表现 相关研究报告相关研究报告 -13% 7% 27% 47% 67% 87% 2019/4/30 2019/5/31 2019/6/30 2019/7/31 2019/8/31 2019/9/30 2019/10/31 2019/11/30 2019/12/3

7、1 2020/1/31 2020/2/29 2020/3/31 电子沪深300 电子电子 行业深度报告 电子电子 请参阅最后一页的重要声明 目录目录 一、关键制程设备本土均有突破，晶圆产线建设驱动国产替代 . 1 1.1 本土晶圆制造环节能力逐步提升，大力布局存储/代工/特色工艺等领域 . 1 1.2 半导体设备亟需国产化率提升，晶圆产线建设驱动本土配套机遇 . 3 1.3 关键制程设备本土均有布局， 优势环节份额提升估计劣势环节逐渐突破 . 7 二、晶圆制造设备部分环节具备竞争力，其余环节已有份额突破 . 12 2.1 光刻环节：本土已有初步突破，距国际水平仍有较大差距 . 12 2.1.1

8、 光刻机设备：封装/LED 光刻机相对成熟，IC 前道/面板光刻机仍有差距 . 12 2.1.2 涂胶显影设备：整体国产化率不足 5%，芯源微/盛美国内占据一定市场 . 14 2.1.3 去胶设备：屹唐占据国内去胶机较大份额，芯源微/中电 45 所也在突破 . 18 2.2 刻蚀环节：中微和北方华创具备竞争力，份额有望持续提升 . 19 2.3 镀膜环节：国内厂商布局全面初具实力，PVD 和 MOCVD 水平领先 . 22 2.4 热处理环节：12 寸产线国产化率较低，6-8 寸线基本可实现自给 . 29 2.5 离子注入环节：光伏离子注入具备优势，IC 领域亟待发力 . 32 2.6 CMP

9、 环节：CMP 设备市场头部集中趋势明显，国产 CMP 设备有所突破 . 35 2.7 清洗环节：盛美/北方华创/至纯等多厂商布局，国产替代机会较大 . 37 2.8 过程控制环节：国产化率相对较低，本土具备关键尺寸膜厚测量能力 . 41 三、IC 封装设备国产化相对成熟，测试分选环节正加速突破 . 45 3.1 封装设备：国内封装设备从传统往高端突破，全环节配套能力需努力 . 45 3.2 测试探针分选设备：长川科技/华峰测控逐渐突破，高端产品正大力布局 . 50 四、硅片设备在 6-8 寸具备自给能力，12 寸大硅片建设带动配套机会 . 60 4.1 硅片生长加工设备：长晶炉 8 寸往 1

10、2 寸突破，研磨抛光设备国产化较低 . 60 五、投资建议 . 64 oPrOmMrNqNqOnPpOwOqRtQ8O9RaQtRnNtRoOkPrRmRkPrRqO7NoOyRuOmPtQxNtRnR 行业深度报告 电子电子 请参阅最后一页的重要声明 图目录图目录 图 1：本土晶圆代工企业全球营收占比在提升 单位：$M . 1 图 2：大陆 IC 制造产值 17-22 年将保持 20%复合增长 . 1 图 3：2017 年全球代工营收占比，28nm 及以上占比 76% . 2 图 4：中国地区在建和规划新增 Fab 产线统计，存储是主要发展领域，其次是代工和功率半导体 . 2 图 5：大陆新

11、建晶圆线设备投资以本土存储企业为主 . 3 图 6：大陆新建产线中 12 寸占比 98%，存储占比 67% . 3 图 7：芯片制造过程晶体生长与加工、晶圆制造、封装测试等流程示意与对应设备 . 3 图 8：2019 年全球各地区半导体设备需求与国产化情况 . 4 图 9：大陆半导体设备进口占比，镀膜刻蚀最高 . 4 图 10：国内半导体设备公司营收增速多数超 30% . 4 图 11：各地区设备支出，中国有望超韩国排名第一. 4 图 12：北美半导体设备商出货金额情况 . 5 图 13：台积电等资本开支指引 单位：亿美金 . 5 图 14：晶圆加工中光刻、刻蚀、镀膜等设备占设备开支 80%

12、. 5 图 15：半导体设备企业与制造企业的“共生增长逻辑” . 5 图 16：大陆 17-21 年规划产线带来光刻/刻蚀/镀膜设备市场空间 单位：亿人民币 . 6 图 17：大陆 17-21 年规划产线带来的离子注入/检测清洗/封测设备空间 单位：亿元人民币. 6 图 18：光刻机结构 . 12 图 19：光刻机上下游零部件厂商分布 . 12 图 20：2019 年 ASML/Nikon/Canon 光刻机出货情况 . 13 图 21：2011-2017 年全球光刻机竞争格局呈寡头垄断 . 13 图 22：先进制程提升及 DRAM 微缩化带动光刻价值占比提升 . 14 图 23：EUV 和

13、ArFi 光刻机占比约 8 成，EUV 提升显著 . 14 图 24：长江存储招标以 ArF 和 KrF 涂胶显影设备为主 . 15 图 25：2011-2018 年全球涂胶显影设备市场规模 . 16 图 26：全球及中国显影涂胶设备市场竞争格局 . 16 图 27：芯源微涂胶显影设备主要应用在 LED 和封装为主 . 16 图 28：芯源微涂胶显影设备在先进封装领域份额. 16 图 29：2016-2019 年芯源微涂胶显影设备收入及毛利率 . 17 图 30：2016-2018 年芯源微涂胶显影设备收入结构 . 17 图 31：2010-2015 年去胶设备市场规模 . 18 图 32：全

14、球去胶设备市场竞争格局 . 18 图 33：国内部分晶圆线去胶设备份额情况 . 18 图 34：2012-2019 年屹唐半导体营收和净利润情况 . 19 图 35：2017 年各类刻蚀工艺的刻蚀机市场份额 . 20 图 36：晶圆制造设备中刻蚀设备占比不断提升 . 20 图 37：2014-2019 年刻蚀设备市场规模（按工艺） . 20 图 38：刻蚀次数随着制程微缩快速增加 . 21 图 39：全球刻蚀设备市场份额 . 21 行业深度报告 电子电子 请参阅最后一页的重要声明 图 40：2017 年全球干法刻蚀设备市场厂商份额 . 21 图 41：2017 年全球介质刻蚀设备市场厂商份额

15、. 21 图 42：国内各类刻蚀机供应商分布 . 22 图 43：全球 CVD 设备市场规模 . 24 图 44：全球薄膜生长设备市场规模 . 24 图 45：2017 年 CVD 工艺下游应用 . 25 图 46：2019 年 PVD 工艺下游应用. 25 图 47：2018 年薄膜沉积各类设备市场占比 . 25 图 48：2018 年全球 CVD 设备竞争格局 . 25 图 49：2018 年全球 PVD 设备竞争格局 . 25 图 50：2018 年全球其他沉积设备竞争格局 . 25 图 51：国内 MOCVD 设备保有量 . 26 图 52：全球 MOCVD 市场竞争格局 . 26 图

16、 53：长江存储 30k 产能产线中国产 CVD 设备中标厂商 . 26 图 54：长江存储 30k 产能产线招标 PVD 设备中标厂商 . 26 图 55：北方华创在主要晶圆厂设备招标的中标情况. 27 图 56：中微半导体主要客户 . 28 图 57：中微半导体 MOCVD 设备产销情况. 28 图 58：中微半导体各业务营收占比 . 28 图 59：中微半导体 MOCVD 毛利率同业对比 . 28 图 60：沈阳拓荆产品研发历程 . 29 图 61：沈阳拓荆 CVD 设备 . 29 图 62：掺杂环节主要通过氧化扩散和离子注入来实现. 30 图 63：卧式扩散炉 . 31 图 64：立式

17、扩散炉 . 31 图 65：离子注入机按照不同束流能力划分的占比情况. 32 图 66：AMAT 和 Axcelis 市占率比较 . 34 图 67：全球离子注入机市场份额情况 . 34 图 68：国内某逻辑晶圆厂的离子注入机招标中标厂商. 34 图 69：全球离子注入机器市场规模 . 34 图 70：CMP 工艺示意图 . 35 图 71：2D 和 3D NAND 中 CMP 次数对比 . 35 图 72：CMP 步骤数量随着制程微缩为增加 . 36 图 73：2016-2017 年全球 CMP 设备市场规模及竞争格局. 36 图 74：长江存储 30k 招标 CMP 设备中标情况 . 36

18、 图 75：清洗工艺在晶圆制造环节占比较大 . 37 图 76：晶圆制造对清洗工艺要求不断加大 . 38 图 77：全球清洗设备市场规模 . 39 图 78：全球清洗设备竞争格局 . 39 图 79：盛美半导体营收及净利润 . 40 图 80：盛美半导体客户结构 . 40 行业深度报告 电子电子 请参阅最后一页的重要声明 图 81：长江存储 30k 产能清洗机招标情况 . 40 图 82：盛美半导体收入结构 . 40 图 83：芯源微历年清洗机销售额与销售量 . 41 图 84：至纯科技收入结构 . 41 图 85：晶圆制造和过程控制市场变化趋势一致 . 42 图 86：过程检测设备市场规模 单位：亿美金 . 42 图 87：晶圆制造和过程控制市场规模预测 . 42 图 88：晶圆制造和过程控制市场规模预测 . 43 图 89：过程控制市场竞争格局 . 43 图 90：长江存储 30k 产能对应的检测设备中标情况 . 43 图 91：长江存储 30k 产能对应的