半导体设备:国内需求增长,国产替代进展提速_40页_3mb
报告摘要
电子行业总结:半导体设备国产替代加速
核心内容
随着中国半导体产业链的不断成熟,设备国产替代进程明显提速。中芯国际即将科创板上市,带动国内晶圆制造能力提升,同时也为设备国产化提供了新的增长机遇。国内晶圆厂投资金额快速增长,预计2020~2022年将达1500/1400/1200亿元,其中内资投资占比高,设备市场迎来爆发期。
全球半导体设备市场约500~600亿美元,大陆占比持续上升。设备厂商如中微、北方华创、盛美、沈阳拓荆、精测电子等在国内市场取得突破,部分设备已实现量产。在光刻、刻蚀、薄膜沉积、清洗、热处理、过程控制、测试等关键环节,国产替代率显著提高。
主要观点
- 中芯国际回归A股:中芯国际拟发行16.86亿股募集200亿元,主要用于12英寸SN1项目、先进工艺研发及补充流动资金,标志着国内晶圆制造龙头正式回归A股,推动国产替代进程。
- 设备国产化率提升:国内设备厂商在刻蚀(中微26%、北方华创9%)、薄膜(北方华创16%、沈阳拓荆5%)、清洗(盛美19%)、热处理(北方华创35%)等领域实现较大提升。
- 全球设备市场回暖:2019年全球半导体设备销售额达178亿美元,同比增长19%,其中中国大陆增速最快,达59%。2020Q1因疫情出现波动,但整体市场仍保持增长。
- 测试设备需求增长最快:测试设备在半导体设备市场中增速最快,2013~2018年复合增长率为16%,其中刻蚀设备和存储测试设备增速分别达24%和27%。
- 设备市场格局集中:全球前五大设备厂商(ASML、AMAT、LAM、TEL、KLA)占据约78%的市场份额,其中ASML市占率超80%,KLA市占率超50%。
- 国内厂商逐步突破:中微、北方华创、精测电子、长川科技、华峰测控、至纯科技、万业企业等国产设备厂商在关键环节实现突破,部分设备已进入5nm制程和主流产线。
- 光刻机为核心设备:光刻是半导体制造的核心工艺,EUV光刻机在先进制程中扮演重要角色,ASML和KLA在光刻和过程控制领域占据主导地位。
关键信息
- 国内晶圆厂投资增长:2020~2022年国内晶圆厂总投资金额预计分别为1500/1400/1200亿元,内资投资金额为1000/1200/1100亿元,是历史上最高的三年。
- 设备市场占比:设备投资一般占半导体制造总成本的70%~80%,随着制程升级,占比将进一步上升。
- 光刻工艺演进:从g线、i线、DUV到EUV,光刻技术不断进步,分辨率从1um逐步提升至13.5nm,推动制程升级。
- 刻蚀设备发展:干法刻蚀成为主流,刻蚀步骤随着制程提升而增加,EUV技术的采用减少部分步骤,而3D NAND的普及增加刻蚀需求。
- 薄膜沉积技术:CVD和PVD是主要沉积技术,ALD在纳米级制程中发挥重要作用,尤其在高介电材料和金属栅的制备中。
- 清洗设备:清洗是半导体制造中不可或缺的环节,国内厂商如盛美半导体已实现单片清洗机量产,清洗步骤数可达200次。
- 过程控制:过程控制设备在制造环节中至关重要,用于尺寸测量、缺陷检测等,国内厂商如精测电子、上海睿励等正在突破国外垄断。
- 测试设备:ATE测试设备需求增长迅速,国内厂商如长川科技、华峰测控等正在逐步进入市场。
投资建议
- 重点推荐:中微公司、北方华创、精测电子、长川科技、华峰测控、至纯科技、万业企业。
- 建议关注:盛美半导体。
风险提示
- 国产替代进展不及预期
- 全球贸易纷争影响
- 下游需求不确定性
图表目录
- 图表1:募集资金用途
- 图表2:中芯国际重要的产业链地位
- 图表3:中芯国际一站式解决方案
- 图表4:中国“芯”阵列
- 图表5:全球半导体设备销售额
- 图表6:全球半导体设备销售额
- 图表7:半导体设备市场增速周期性
- 图表8:海外半导体设备龙头营业收入增速跟踪
- 图表9:海外半导体设备龙头GAAP净利润
- 图表10:晶圆代工企业资本开支
- 图表11:全球半导体资本开支
- 图表12:100K产能对应投资额要求
- 图表13:半导体制造领域典型资本开支分布
- 图表14:全球半导体设备按工艺流程划分
- 图表15:全球半导体前道设备划分
- 图表16:全球半导体测试设备划分
- 图表17:集成电路前道工艺对应设备
- 图表18:AMAT、LAM、TEL主导大部分前道工艺
- 图表19:全球半导体设备厂商排名
- 图表20:五大设备厂商行业格局
- 图表21:国内晶圆厂投资规模
- 图表22:国产设备替代进程
- 图表23:全球晶圆厂资本开支
- 图表24:国内晶圆厂内资投资需求
- 图表25:国内晶设备厂商空间测算
- 图表26:光刻机技术特点
- 图表27:光刻机技术路径
- 图表28:光刻机技术示意图
- 图表29:EUV目标市场范围
- 图表30:Foundry和DRAM精度提升
- 图表31:两次技术分水岭奠定光刻机格局
- 图表32:光刻工艺流程
- 图表33:半导体图案转移关键步骤
- 图表34:光刻胶原理
- 图表35:光刻胶市场规模
- 图表36:光刻胶生产企业
- 图表37:涂胶显影市场
- 图表38:涂胶显影市场格局
- 图表39:去胶机市场
- 图表40:刻蚀工艺分类
- 图表41:刻蚀类别
- 图表42:刻蚀设备步骤增加
- 图表43:刻蚀市场主要驱动力来自存储
- 图表44:多重成像技术
- 图表45:刻蚀步骤逐渐增加
- 图表46:干法刻蚀市场
- 图表47:刻蚀在晶圆设备市场比重提升
- 图表48:薄膜设备分类
- 图表49:CVD、PVD占晶圆设备比
- 图表50:典型CVD工艺流程
- 图表51:2018年沉积设备市场结构
- 图表52:清洗原理
- 图表53:清洗环节
- 图表54:扩散与离子注入
- 图表55:掺杂形成不同器件
- 图表56:离子注入机市场空间
- 图表57:离子注入市场份额
- 图表58:SiO2的用途
- 图表59:RTA修复晶格缺陷
- 图表60:氧化/扩散/热处理市场
- 图表61:区分过程控制与ATE
- 图表62:不同环节关键过程控制指标
- 图表63:过程控制细分市场
- 图表64:2018年过程控制市场格局
- 图表65:科磊产品系列
- 图表66:上海精测产品布局
- 图表67:集成电路生产及测试具体流程图
- 图表68:集成电路测试设备主要功能
- 图表69:全球半导体ATE测试设备市场
- 图表70:泰瑞达和爱德万半导体设备业务收入
- 图表71:2018年中国集成电路测试设备市场结构
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