2022年全球半導(dǎo)體行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到5801億美元,達(dá)到歷史新高,過去十年復(fù)合增長(zhǎng)率7.4%。半導(dǎo)體行業(yè)大周期約10年,即每10年一個(gè)“M”形波動(dòng),主要原因是 一方面受全球GDP增速變化影響,另一方面主要是技術(shù)驅(qū)動(dòng)帶來的行業(yè)發(fā)展。2023年上半年全球半導(dǎo)體處于下行周期,但AIGC帶來的新一輪技術(shù)創(chuàng)新引發(fā)需求大幅提升,行業(yè)有望在2024年迎來上行周期,半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)有望迎來全面修復(fù)。#半導(dǎo)體#2022年全球半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)為1076億美元,中國大陸半導(dǎo)體設(shè)備銷售額占全球銷售 額26%,達(dá)到283億美元,超出中國臺(tái)灣(25%)、韓國(20%)、北美(10%),連續(xù)三年成為全球最大半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)。
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2018年以來,美國對(duì)華半導(dǎo)體管制不斷加碼,從華為、中興、中芯國際等下游不斷向上游延申。2022年10月7日,美國BIS對(duì)華進(jìn)行半導(dǎo)體管制,范圍擴(kuò)大至先進(jìn)芯片、設(shè)備、零部件、人員等。美國半導(dǎo)體設(shè)備管制范圍:16/14nm以下的先進(jìn)邏輯工藝芯片、128層以上的NAND閃存芯片、18納米半間距或更低的DRAM存儲(chǔ)器芯片所需的制造設(shè)備。#芯片#隨著美日荷半導(dǎo)體設(shè)備封鎖,倒逼國產(chǎn)化率快速提升。

國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備廠商持續(xù)加大研發(fā),除光刻機(jī)外,其他重點(diǎn)環(huán)節(jié)均實(shí)現(xiàn)28nm制程突破,去膠、部分刻蝕和清洗已經(jīng)達(dá)到先進(jìn)制程節(jié)點(diǎn)。外部制裁下國內(nèi)晶圓廠給予設(shè)備驗(yàn)證機(jī)會(huì)增多,國家半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在政策支持力度加大->加速國內(nèi)設(shè)備研發(fā)進(jìn)度->半導(dǎo)體設(shè)備國產(chǎn)替代有望加速。

半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈
在集成電路晶圓制造中,可分為7大工藝,分別為氧化/擴(kuò)散、光刻、刻蝕、離子注入、薄膜沉積、清洗和金屬化,所對(duì)應(yīng)的專用設(shè)備主要包括氧化/擴(kuò)散設(shè)備、光刻設(shè)備、刻蝕設(shè)備、清洗設(shè)備、離子注入設(shè)備、薄膜沉積設(shè)備、機(jī)械拋光設(shè)備等。半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈:

資料來源:公開資料,中信證券根據(jù)Gartner數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),22年刻蝕設(shè)備、光刻機(jī)、薄膜沉積設(shè)備和工藝控制設(shè)備在半導(dǎo)體設(shè)備中的占比分別為22%、17%、22%和12%;市場(chǎng)規(guī)模分別是1550億元、1160億元、1540億元。
刻蝕設(shè)備
刻蝕的目的是把圖形從光刻膠轉(zhuǎn)移到待刻蝕的薄膜上,即有選擇性地去掉薄層上不需要的部分。在刻蝕工藝中,最核心的設(shè)備就是刻蝕機(jī)。根據(jù)Gartner數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),22年刻蝕設(shè)備、光刻機(jī)、薄膜沉積設(shè)備和工藝控制設(shè)備在半導(dǎo)體設(shè)備中的占比分別為22%、17%、22%和12%;市場(chǎng)規(guī)模分別是1550億元、1160億元、1540億元。全球刻蝕設(shè)備領(lǐng)域中,硅基刻蝕主要被Lam和AMAT壟斷,介質(zhì)刻蝕主要被TEL和Lam壟斷。分廠商來看,Lam獨(dú)占47%的市場(chǎng)份額,TEL和AMAT分別占據(jù)27%和17%的市場(chǎng)份額。

受益于SMIC、YMTC、CXMT等國內(nèi)產(chǎn)線的發(fā)展,國內(nèi)廠商在半導(dǎo)體前道和后道設(shè)備領(lǐng)域均加速突破,進(jìn)入從1到10的新階段,逐步縮小國際差距。在薄膜沉積、刻蝕、光刻三大半導(dǎo)體設(shè)備中,因其技術(shù)水平、市場(chǎng)份額突破等相對(duì)光刻機(jī)來說已取得較為長(zhǎng)足的進(jìn)展,且已貢獻(xiàn)出兩家代表性上市公司——北方華創(chuàng)和中微公司。另外,屹唐半導(dǎo)體干法刻蝕設(shè)備可用于65nm~5nm 邏輯芯片,設(shè)備已用于三星電子、長(zhǎng)江存儲(chǔ)等國內(nèi)外知名存儲(chǔ)芯片制造企業(yè)。

清洗設(shè)備
清洗主要用于雜質(zhì)去除,本質(zhì)上屬于類輔助工序,并未涉及材料精細(xì)加工過程。清洗設(shè)備是半導(dǎo)體制程核心設(shè)備,應(yīng)用于集成電路領(lǐng)域的設(shè)備通常可分為晶圓制造設(shè)備和封裝測(cè)試設(shè)備兩大類。相較其他環(huán)節(jié),清洗設(shè)備較易率先實(shí)現(xiàn)全面國產(chǎn)化,2030年國產(chǎn)化率目標(biāo)有望達(dá)40%~45%。核心在于相比光刻、薄膜沉積、刻蝕等工藝,清洗技術(shù)壁壘相對(duì)較低。清洗步驟占芯片制造總工序30%以上,但價(jià)值量占比僅為5%。此外,半導(dǎo)體清洗設(shè)備多技術(shù)路徑并存,優(yōu)勢(shì)各異,使得本土企業(yè)可以通過差異化研發(fā)方式進(jìn)行技術(shù)追趕,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)海外企業(yè)的彎道超車。在本土供應(yīng)商中,盛美上海、至純科技、芯源微在清洗設(shè)備領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化較為領(lǐng)先。2022年盛美上海和至純科技清洗設(shè)備分別實(shí)現(xiàn)收入20.8和7.9億元,兩家合計(jì)市場(chǎng)份額已經(jīng)達(dá)到29%。2022年半導(dǎo)體清洗設(shè)備國產(chǎn)化率超過30%:

數(shù)據(jù)來源:SEMI,Wind,東吳證券研究所測(cè)算
薄膜沉積設(shè)備
薄膜沉積設(shè)備通常用于在基底上沉積導(dǎo)體、絕緣體或者半導(dǎo)體等材料膜層,使之具備一定的特殊性能,可用物理或化學(xué)方法制備。具體來看,薄膜沉積設(shè)備種類繁多,細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域各異。在不同制程和功能需求的驅(qū)動(dòng)下,各大類沉積方法逐漸衍生出了多種技術(shù)。如化學(xué)氣相沉積(CVD)中,有針對(duì)更細(xì)致制程劃分的APCVD、LPCVD、PECVD、HDPCVD、FCVD等;物理氣相沉積(PVD)則包括濺射PVD和蒸鍍PVD。

資料來源:微導(dǎo)納米從市場(chǎng)格局來看,薄膜沉積設(shè)備主要被日本、美國和歐洲的廠商主導(dǎo)。據(jù)Gartner數(shù)據(jù),PVD設(shè)備方面,應(yīng)用材料具有絕對(duì)份額優(yōu)勢(shì),占據(jù)85%的市場(chǎng)份額;應(yīng)用材料、泛林半導(dǎo)體和東京電子是CVD設(shè)備市場(chǎng)中的佼佼者,分別占比30%、21%和19%;ALD設(shè)備中,東京電子和ASMI是行業(yè)龍頭,分別占有31%和29%的市場(chǎng)份額。

在國內(nèi)廠商中,北方華創(chuàng)和拓荊科技的薄膜沉積設(shè)備研發(fā)進(jìn)展較為領(lǐng)先,中微公司在深耕用于LED制造的MOCVD的同時(shí)加碼鎢填充CVD設(shè)備。北方華創(chuàng)的CVD、PVD等相關(guān)設(shè)備已具備28nm工藝水平;14nm先進(jìn)制程薄膜沉積設(shè)備與ALD設(shè)備已在客戶端通過多道制程工藝驗(yàn)證并實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。中微公司的鎢填充CVD設(shè)備可應(yīng)用于先進(jìn)邏輯器件接觸孔填充,以及64層、128層和200層以上的3D NAND中的若干關(guān)鍵薄膜沉積步驟,目前公司的鎢填充CVD已通過關(guān)鍵客戶驗(yàn)證。#5月財(cái)經(jīng)新勢(shì)力#拓荊科技的部分CVD設(shè)備已廣泛應(yīng)用于中國晶圓廠14nm及以上制程集成電路制造產(chǎn)線,并已展開14nm及以下制程產(chǎn)品驗(yàn)證測(cè)試;公司的部分ALD設(shè)備已應(yīng)用于中國晶圓廠28nm及以上制程集成電路制造產(chǎn)線,并已展開28nm及以下制程產(chǎn)品驗(yàn)證測(cè)試。人工智能浪潮下閃存芯片3D堆疊加速,薄膜沉積設(shè)備用量或?qū)⑸仙?/p>
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