半导体前道设备：2021年前道设备，再迎新黄金时代_139页_8mb

华西电子团队—走进“芯”时代系列深度之四十“半导体前道设备”总结

核心内容

半导体前道设备是芯片制造的核心环节，占Fab资本支出的70%，具有极高的行业价值和集中度。随着5G、AI、IoT等新技术的发展，前道设备市场迎来新的增长机遇。2021年，中国大陆Fab厂密集扩产，推动前道设备市场规模突破2千亿元，国产设备商迎来发展良机。

主要观点

• 行业价值：前道设备是芯片制造的关键环节，占Fab投资的70%，平均毛利率约50%。其技术门槛高，行业集中度高，全球前五大设备商占据70%市场份额。
• 技术驱动：随着摩尔定律的持续发展，芯片制造工艺不断微缩，前道设备的技术需求持续升级，尤其是光刻、刻蚀、CVD设备。
• 国产替代空间大：目前国产前道设备自给率仅约12%，其中关键九类设备国产化率均低于10%。随着技术进步，国产设备有望在刻蚀、CVD、PVD、清洗、量测等方向实现替代。
• 政策支持：国家大基金二期重点支持前道设备和材料，推动国产设备自主可控，助力打造中国版“应用材料”、“拉姆研究”。
• 市场趋势：未来五年，前道设备资本支出平均提升30%，技术节点向7nm、5nm发展，3D芯片和系统性封装技术成为新方向。

关键信息

前道设备市场格局

• 前道设备市场高度集中，全球前五大设备商占据70%市场份额。
• 前道设备包括九类，覆盖八种关键工艺，分别是：光刻、刻蚀、CVD、PVD、离子注入、CMP、炉式、清洗、量测。
• 前道三大设备为光刻（20%）、刻蚀（24%）、CVD（19%），其市场规模分别为640亿元、770亿元、610亿元。

国产设备发展现状

• 国产设备技术逐渐成熟，多数已达到14nm先进制程。
• 重点企业：
  • 核心受益：北方华创、晶盛机电、中微公司、华峰测控
  • 产业受益：屹唐半导体、上海微电子、沈阳拓荆、中科信、华海清科、盛美半导体、上海睿励、精测电子、中科飞测
• 国产设备在逻辑芯片、特色芯片、存储芯片领域均有较大发展空间，尤其是8英寸设备因外国厂商退出市场而供不应求。

前道设备技术发展趋势

• 多重图形工艺：先进制程芯片制造依赖光刻、刻蚀、CVD的反复循环，其中刻蚀和CVD设备用量提升最大。
• FinFet与GAAFet技术：FinFet成为14nm以下芯片主流结构，GAAFet预计成为3nm以下芯片的主流技术。
• 3D芯片制造与系统性封装：3D NAND、3D DRAM等技术推动芯片制造向三维结构发展，提升性能与集成度。
• 摩尔定律延续：尽管部分观点认为摩尔定律将失效，但技术革新（如SoC与SiP结合）将延续芯片制程微缩趋势。

市场增长驱动因素

• 新技术需求：5G、AI、IoT等新兴技术推动芯片制造需求增长。
• 国内扩产：2020年起，中国大陆Fab进入密集扩产阶段，带动前道设备市场需求。
• 政策扶持：国家大基金二期推动前道设备国产化，支持国产设备商在关键设备领域发展。

前道设备投资趋势

• 每代前道设备资本支出平均提升30%，未来五年将持续增长。
• 逻辑芯片、DRAM、3D NAND等领域的投资持续增加，其中逻辑芯片从28nm向14nm、7nm迭代。
• 2019年国内逻辑芯片厂扩产投资总额达1961亿元，中芯国际、华虹集团、联电等企业推动市场增长。

前道设备市场格局变化

• 全球前十大半导体设备商占据80%市场份额，其中前五名分别在不同设备细分领域占据主导地位。
• 中国半导体设备市场规模在2020年预计达2,161亿元，其中国产设备占比约12%。

前道设备国产化率

国内Fab扩产情况

前道设备发展趋势

• 技术革新：FinFet与GAAFet技术推动芯片微缩，提升性能。
• 市场增长：全球半导体设备市场在2020年预计达4000亿元人民币，中国成为最大市场。
• 国产替代：随着技术成熟和政策支持，国产设备在多个关键领域实现替代，提升市场占有率。

风险提示

• 半导体需求低于预期
• 本土化配套进展低于预期
• 行业竞争加剧
• 系统性风险