20180905-西南证券-详解半导体前道7大类设备_景气来临_设备先行_164页_12mb

半导体设备总结

核心内容

半导体设备是半导体产业链中不可或缺的关键环节，其市场规模和增长趋势与半导体制造工艺的演进密切相关。随着技术不断革新，尤其是先进制程的推进，半导体设备投资持续增加，其中光刻、刻蚀、镀膜等设备占比最大，光刻设备尤为关键。全球半导体设备市场高度集中，主要由美日厂商主导，而中国在部分设备领域已有一定的国产化能力，但仍面临技术壁垒和高端设备依赖进口的问题。

主要观点

• 半导体制造设备的重要性：晶圆制造设备占半导体设备总投资的80%，其中光刻机、刻蚀机、PVD、CVD等占主导地位。
• 光刻工艺：是芯片制造中最重要的环节之一，决定了芯片的最小线宽，技术难度高，成本占比大。光刻机主要由ASML、尼康、佳能三家企业主导，ASML在高端市场占据绝对优势。
• 刻蚀设备：随着制程的微缩，刻蚀工艺的需求增加，特别是在金属互连和介质刻蚀方面。拉姆研究是全球刻蚀设备龙头，其市场份额长期领先。
• 技术发展与设备更新：半导体制造技术不断进步，设备更新周期为18-24个月，光刻机的分辨率从10微米发展到10纳米，提升了1000倍。
• 中国半导体设备市场：中国已成为全球第二大半导体设备投资市场，但高端设备仍依赖进口，国产设备在部分领域如封装光刻机已实现较高市场份额，但在前道光刻机领域仍需突破。

关键信息

全球半导体设备市场规模

• 2017年：全球半导体设备市场总销售额达566亿美元，同比增长37%。
• 2018年：预计超过600亿美元。
• 中国：2016年销售额达64.6亿美元，同比增长13%，成为全球第三大市场，2017年增长至82.3亿美元，增速27%。

光刻设备市场

• 技术变迁：光刻机经历了5代发展，从接触式到浸没式和EUV，分辨率逐步提升。
• EUV光刻机：ASML垄断市场，单价高达1亿欧元，但面临高成本和高技术挑战。
• 国产光刻设备：上海微电子（SMEE）在封装光刻机领域市占率高达80%，全球市占率可达40%，前道光刻机最高可实现90nm制程，有望向更先进制程发展。

刻蚀设备市场

• 需求增加：随着制程向7nm、5nm等更先进节点发展，刻蚀步骤显著增加。
• 主要工艺：干法刻蚀和湿法刻蚀，其中干法刻蚀应用更广泛，尤其是反应离子刻蚀（RIE）。
• 主要厂商：拉姆研究（Lam Research）是全球刻蚀设备龙头，2018年营收达110亿美元，同比增长38.23%，出货量达112亿美元，净利率达21%。
• 技术挑战：等离子刻蚀存在均匀性、选择性和表面粗糙度等问题，原子层刻蚀（ALE）技术提供更精确的控制和减少深宽比相关刻蚀效应。

半导体设备国产化率

• 光刻设备：主要依赖进口，上海微电子是唯一能提供前道光刻设备的国产厂商。
• 刻蚀设备：北方华创等企业逐步缩小与国际先进水平的差距，国产化率逐步提升。
• 其他设备：如镀膜、量测、清洗、离子注入等，部分设备已有国产替代能力，但高端市场仍由美日厂商主导。

产业链结构

• 前道设备：包括光刻、刻蚀、镀膜等，占晶圆制造设备投资的75%。
• 后道设备：如封装、测试等，占比相对较小。
• 全球竞争格局：ASML、尼康、佳能主导光刻机市场，拉姆研究、东京电子、应用材料主导刻蚀设备市场。

结构清晰总结

半导体设备市场概述

• 全球半导体设备市场持续增长，2017年达566亿美元，2018年预计超过600亿美元。
• 中国成为全球第二大半导体设备投资市场，2017年占全球投资的20%。

光刻工艺与设备

• 光刻是IC制造中最关键的环节，决定了芯片的最小线宽，成本占比高。
• 光刻机主要由ASML、尼康、佳能三家公司主导，ASML在高端市场占据绝对优势。
• 上海微电子在封装光刻设备领域具备较强竞争力，前道光刻设备正在逐步突破。

刻蚀设备与工艺

• 刻蚀设备需求随制程微缩而增加，尤其在金属互连和介质刻蚀方面。
• 拉姆研究是全球刻蚀设备龙头，2018年营收达110亿美元，净利率达21%。
• ALE技术提供更精确的刻蚀控制，减少深宽比相关刻蚀效应。

国产化进展

• 光刻设备：上海微电子是唯一能提供前道光刻设备的国产厂商，具备一定的竞争力。
• 刻蚀设备：北方华创等企业逐步缩小与国际先进水平的差距。
• 其他设备：部分设备已有国产替代能力，但高端市场仍由美日厂商主导。

技术发展与设备投资

• 每代光刻机的分辨率提升显著，从10微米到10纳米。
• 光刻机的单价每4年翻一倍，EUV光刻机造价昂贵，技术难度高。
• 刻蚀设备投资随着先进制程需求增加，预计未来几年市场将快速增长。

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在高端光刻设备市场一家独大，尼康和佳能则在中低端市场具有一定优势。
• 拉姆研究在刻蚀设备市场占据领先地位，市场份额超过50%。

未来展望

• 随着AI、大数据等技术的发展，半导体设备需求将持续增长。
• 国产设备在部分领域已有一定突破，但仍需在高端设备上加大投入和研发。
• 光刻和刻蚀设备是半导体制造的核心，技术革新将推动设备市场进一步扩张。