2018-详解半导体前道7大类设备_景气来临_设备先行_164页-12mb

半导体设备行业总结

核心内容

半导体设备是芯片制造的关键环节，其市场规模和竞争格局受技术发展、市场需求及资本支出影响显著。随着半导体行业进入人工智能和大数据时代，光刻、刻蚀、镀膜等核心设备的需求持续增长。全球半导体设备市场呈现高度集中，主要由美日厂商主导，而中国在部分设备领域逐步实现国产化。

主要观点

1. 半导体设备的重要性：设备投资占芯片制造总成本的70%以上，其中光刻机、刻蚀机、PVD和CVD等核心设备占晶圆制造设备支出的75%。
2. 技术发展推动设备升级：随着摩尔定律的推动，半导体设备不断向更高精度、更小线宽发展，光刻机从10微米发展到10纳米，分辨率提升1000倍。
3. 光刻技术演进：光刻技术经历了五代发展，从接触式到浸没式再到EUV，其中EUV光刻机由ASML垄断，技术门槛高，成本昂贵。
4. 刻蚀设备需求增加：先进制程工艺推动刻蚀设备数量和种类增加，介质刻蚀设备逐渐成为主流，Lam Research是全球刻蚀设备龙头。
5. 中国设备市场增长迅速：中国集成电路设备投资规模增速远高于全球平均水平，预计2018年全球占比将达20%，成为第二大半导体设备投资国。
6. 国产设备发展现状：国内在部分设备领域已取得进展，如刻蚀机、PVD、CVD等，但光刻机仍依赖进口，上海微电子代表国内最高水平。

关键信息

全球半导体设备市场

• 2017年全球半导体设备市场销售额达566亿美元，同比增长37%。
• 2016年，中国大陆市场首次超过北美和日本，成为全球第三大市场。
• 2018年全球半导体设备市场规模预计超过600亿美元，增长7.7%。

半导体设备投资结构

• 晶圆制造设备占半导体设备投资比例达80%。
• 光刻机、刻蚀机、PVD、CVD等设备占晶圆制造设备投资的75%。
• 一台新建晶圆产线的资本支出中，设备投资占比高达80%，厂房建设仅占20%。

光刻设备市场

• 全球光刻机市场由ASML、尼康、佳能三家主导，2011-2017年市场出货比例接近99%。
• ASML在高端光刻机市场占据主导地位，EUV光刻机实现技术突破，成为行业核心。
• 尼康在面板光刻设备领域具有比较优势，但芯片光刻设备技术落后于ASML。
• 佳能光刻设备销售量上升，但价值量贡献不足，主要依赖价格优势。

刻蚀设备市场

• 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138.9亿美元。
• 介质刻蚀设备占比逐渐增加，接近50%。
• Lam Research是全球刻蚀设备龙头，市场份额超过50%，主要客户为存储芯片制造商。
• 拉姆研究研发投入持续增长，2010-2018年研发支出从3亿美元增至12亿美元，净利率显著上升。

国产设备发展

• 中国在部分半导体设备领域实现突破，如刻蚀机、PVD、CVD等，但光刻机仍依赖进口。
• 上海微电子代表国内最高水平，其光刻设备可实现90nm制程，有望拓展至65nm和45nm。
• 国产设备在高端市场仍面临挑战，技术差距主要体现在光刻设备上。

产业链分析

半导体制造流程

• 光刻是芯片制造中最关键的步骤，占整个制造流程时间的40~60%，成本约为1/3。
• 光刻分为正性光刻和负性光刻，双重图案技术（如LELE、SADP）用于提高图案密度。
• 光刻机技术发展经历了接触式、接近式、投影式、浸没式、EUV等阶段。

设备投资占比

• 光刻机占比最高（30%），其次是刻蚀机（20%）、PVD（15%）、CVD（10%）、量测设备（10%）、离子注入设备（5%）。
• 光刻机技术难度最大，成本最高，ASML的EUV光刻机单价达1亿欧元。

国产设备情况

技术趋势与挑战

光刻技术挑战

• EUV光刻机面临五大技术难题：真空环境、射线弯曲、高功率实现、掩膜板保护、光刻胶问题。
• 193nm浸没式光刻机成为EUV之前最成熟的技术，分辨率可达22-7nm。

刻蚀技术挑战

• 等离子刻蚀面临均匀性、选择性、表面粗糙度等问题。
• 原子层刻蚀（ALE）技术可实现精密控制，适用于10nm及以下技术节点。

市场前景与趋势

• 全球半导体设备市场持续增长，中国增速显著高于全球。
• 先进制程推动设备需求，尤其是刻蚀设备。
• ASML在高端光刻设备市场占据绝对优势，Lam Research在刻蚀设备市场领先。
• 国产设备在部分领域实现突破，但高端设备仍需进口，未来国产化率有望提升。

竞争格局

• 全球半导体设备市场高度集中，美日厂商占据主导地位。
• ASML、Lam Research、应用材料、东京电子等企业占据市场主导。
• 中国在部分设备领域逐步实现国产化，但整体仍依赖进口，需加大研发投入。