电子行业详解半导体前道7大类设备：景气来临，设备先行-20180905-西南证券-164页-12mb

半导体设备总结

核心内容

半导体设备是半导体制造产业链中的关键环节，其市场和技术发展对整个行业具有决定性影响。本文围绕半导体设备的市场规模、竞争格局、技术变迁以及国产化进程进行了深入分析。

主要观点

• 半导体设备的重要性：半导体设备投资占芯片制造总成本的70%以上，是芯片生产过程中最关键、最复杂的环节之一。
• 市场规模：全球半导体设备市场持续增长，2017年总销售额达到566亿美元，2018年预计超过600亿美元。中国大陆市场增速显著，2017年增长率达27%，成为全球第三大市场。
• 技术变迁：光刻技术从最初的接触式发展到现在的EUV技术，分辨率不断提升。刻蚀技术也经历了从干法刻蚀到湿法刻蚀的演变，随着制程的精进，刻蚀步骤不断增加。
• 竞争格局：全球半导体设备市场高度集中，主要由美日厂商主导。光刻机市场由ASML、尼康、佳能三家垄断，其中ASML占据主导地位。刻蚀设备市场由Lam Research、东京电子、应用材料等企业主导，Lam Research为龙头。
• 国产化进程：国产半导体设备企业如北方华创、上海微电子等在部分领域取得进展，但整体仍与国际先进水平存在差距，尤其在高端光刻机、光刻胶、掩膜板等领域缺乏自主生产能力。

关键信息

半导体产业链

• 制造牵头：芯片制造是半导体产业链的核心，设备投资占比高达80%。
• 设备拆分：晶圆制造设备占半导体设备的80%，其中光刻机（30%）、刻蚀设备（20%）、PVD（15%）、CVD（10%）和量测设备（10%）是主要组成部分。
• 制造工艺：12英寸芯片生产线投资高达30-50亿美元，设备投入占70%以上。

光刻工艺

• 光刻分类：分为正性光刻和负性光刻。
• 光刻技术：经历了从DUV、i-line、KrF、ArF到EUV的演变，分辨率从10微米提升至13.5纳米。
• 双重图案技术：通过两次曝光和刻蚀，提高图案密度，是当前主流技术之一。
• 自对准双重图案(SADP)：通过沉积和刻蚀工艺形成间隔物，提高分辨率和对齐精度。

光刻机

• 工作原理：通过激光或电子束将掩膜板上的图形复制到硅片上。
• 技术变迁：光刻机经历了5代发展，每次技术革新都显著提升分辨率。
• 竞争格局：ASML在高端光刻机市场占据主导地位，尼康和佳能则在中低端市场有较强竞争力。
• 国产设备：上海微电子是国产光刻机的代表，目前可实现90nm制程，有望扩展至65nm和45nm。

刻蚀设备

• 分类：干法刻蚀和湿法刻蚀，其中干法刻蚀（特别是反应离子刻蚀）在先进制程中应用广泛。
• 市场规模：2017-2025年全球刻蚀设备市场年复合增长率达6.8%，预计2025年收入将达到138.9亿美元。
• 竞争格局：Lam Research是全球刻蚀设备市场龙头，市占率超过50%。其产品涵盖晶体管、互连、成像、存储和封装工艺。
• 技术挑战：等离子刻蚀面临均匀性和深宽比结构刻蚀的挑战，需要持续的技术创新。

重点数据

• 全球半导体设备市场：2017年总销售额566亿美元，2018年预计超过600亿美元。
• 中国大陆市场：2017年销售额82.3亿美元，全球占比27%，预计2018年全球占比将达20%。
• 光刻机市场：2011-2017年，ASML、尼康、佳能三家公司几乎占据99%的市场份额，其中ASML市占率常年在60%以上。
• 刻蚀设备市场：2008年拉姆研究市占率41%，2016年增长至52.7%，成为市场龙头。
• 设备投资占比：晶圆制造设备占半导体设备投资的80%，其中光刻机、刻蚀机、PVD、CVD是主要设备。

总结

半导体设备是推动芯片制造技术不断进步的关键因素，其市场需求与行业技术革新紧密相关。全球市场高度集中，美日厂商占据主导地位，而中国在部分设备领域已有一定进展，但整体仍需加强自主创新能力。随着技术的不断演进，光刻机和刻蚀设备的市场需求将持续增长，成为半导体行业的重要增长点。