深度报告-20210816-五矿证券-半导体设备行业深度_新一轮景气周期_大国重器替代正当时_52页_5mb

报告摘要

半导体设备行业深度：新一轮景气周期，大国重器替代正当时

核心内容概述

半导体设备是芯片制造的上游核心支柱，设备投资约占新建晶圆厂总投资的75%-80%。2020年全球半导体设备市场规模达711.9亿美元，同比增长19.1%。2021年全球市场规模预计将达到953亿美元，同比增长33.9%，2022年预计达1013亿美元，同比增长6.3%。前道设备（晶圆制造）占比约82%，后道设备（封装测试）占比约14%。中国半导体设备市场虽已成全球最大，但全球Top15厂商中无中国企业，国产化率整体不足20%。

主要观点

半导体设备的重要性
半导体设备是芯片制造的关键环节，技术进步直接推动半导体产业的发展。在硅片制造、前道和后道工艺中，设备技术决定了制造工艺的可行性与先进性。
前道设备主导市场
光刻机、刻蚀机和薄膜沉积设备是前道工艺中最重要的三类设备，分别占前道设备的25%、17%和24%。全球前道设备市场主要由美国、荷兰和日本厂商主导，占比超80%。
中国厂商逐步突破
中国厂商在硅片制造、前道和后道设备领域均有布局和突破，其中晶盛机电在8-12英寸硅片制造设备实现批量销售，中微公司在刻蚀机领域达到国际领先水平，北方华创、芯源微、长川科技等在测试设备和薄膜沉积设备上也有显著进展。
全球产能向中国转移
在国家政策支持和全球半导体行业需求增长的背景下，中国成为全球晶圆厂产能转移的重要目的地，2021-2022年将新建8个晶圆厂，占全球新增数量的28%。北美半导体设备支出创新高，全球晶圆厂Capex预计提升。
国产替代趋势明显
在中美贸易战背景下，半导体设备国产替代成为行业共识，中国厂商有望在新一轮景气周期中加速发展，提升市场份额。

关键信息

全球半导体设备市场

市场规模：2020年为711.9亿美元，同比增长19.1%；预计2021年达953亿美元，同比增长33.9%；2022年达1013亿美元，同比增长6.3%。
市场结构：前道设备占比约82%，后道设备约14%，其他设备约4%。
主要厂商：全球Top15厂商中，美国、荷兰、日本厂商占比超80%。

硅片制造设备

主要设备：单晶炉、滚磨机、切片机、倒角机、研磨机、抛光机、清洗设备等。
国产进展：晶盛机电已实现8英寸设备批量销售，12英寸设备通过客户验证并实现销售，具备一定自主可控能力。

前道设备

主要设备：热处理设备、光刻设备、刻蚀机、离子注入机、薄膜沉积设备、清洗设备、CMP设备等。
主要厂商：中微公司、北方华创、芯源微、拓荆科技、上海微电子、盛美股份、屹唐股份、精测电子等。
关键突破：中微公司刻蚀机已达到5nm工艺水平，处于国际一流水平；上海微电子已实现90nm光刻机量产，预计28nm光刻机将在2021-2022年交付。

后道设备

主要设备：封装设备和测试设备。
封装设备：市场规模约38.8亿美元，主要由国外厂商主导。
测试设备：市场规模约60.2亿美元，国内厂商如长川科技和华峰测控已有一定市场份额。

投资建议

推荐企业：晶盛机电、中微公司、北方华创、长川科技。
投资逻辑：受益于新一轮景气周期、全球产能向中国转移、国产替代加速，有望迎来快速发展期。

风险提示

消费电子、新能源车等下游需求不及预期。
晶圆厂扩产、资本开支不及预期。
全球新冠疫情加剧。

图表目录（摘要）

图表1：IC工艺流程及对应半导体设备
图表2：半导体设备对信息产业的放大作用
图表3：全球半导体设备销售额（2005-2020）
图表4：全球各类半导体设备销售额
图表5：2020年全球前道后道设备占比
图表6：全球Top15半导体设备厂商及市占率
图表7：2020年全球半导体设备公司市占率
图表8：2019年中国半导体设备五强
图表9：直拉单晶拉制过程
图表10：区熔单晶拉制过程
图表11：晶盛机电部分产品
图表12：半导体硅片主要生产设备及厂商
图表13：全球晶圆制造设备销售额
图表14：光刻工艺流程
图表15：光刻曝光前后对比
图表16：曝光过程
图表17：光刻机工作原理
图表18：光刻系统3项关键技术
图表19：光刻机产业链
图表20：光刻机产业链上游
图表21：ASML光刻机主要供应商
图表22：光刻机产业链上游国内代表性企业
图表23：光刻机分类
图表24：光刻机发展历程
图表25：EUV光刻机
图表26：DUV光刻机
图表27：2016-2020年全球光刻机销量
图表28：2019-2020年光刻机前三销量
图表29：2020年光刻机销量占比
图表30：2020年光刻机销售额占比
图表31：全球IC前道光刻机销量
图表32：全球IC前道光刻机销售额
图表33：2020年全球IC前道光刻机销量占比
图表34：2020年全球IC前道光刻机销售额占比
图表35：上海微电子600系列光刻机
图表36：上海微电子600系列光刻机主要技术参数
图表37：全球前道涂胶显影设备销售额
图表38：全球后道涂胶显影设备销售额
图表39：全球涂胶显影设备市场格局
图表40：中国涂胶显影设备市场格局
图表41：全球干法去胶设备市场规模
图表42：2020年全球干法去胶设备市场格局
图表43：刻蚀工艺流程
图表44：刻蚀机产业链
图表45：刻蚀机上游
图表46：干法与湿法刻蚀对比
图表47：电容性等离子体刻蚀反应腔
图表48：电感性等离子体刻蚀反应腔
图表49：三种刻蚀设备原理及占比
图表50：全球刻蚀设备市场规模
图表51：全球干法刻蚀设备市场格局
图表52：不同工艺刻蚀次数
图表53：10nm多重模板工艺多次刻蚀
图表54：2D NAND及3D NAND
图表55：三种薄膜沉积方法对比
图表56：PVD原理
图表57：CVD原理
图表58：ALD原理
图表59：全球薄膜沉积市场规模
图表60：2019年全球薄膜沉积设备市占率
图表61：2019年全球CVD设备厂商市占率
图表62：2019年全球PVD设备厂商市占率
图表63：2019年全球ALD设备厂商市占率
图表64：中国薄膜沉积设备国产化率
图表65：掺杂工艺对比
图表66：离子注入机产业链
图表67：离子注入机分类
图表68：全球离子注入机市场规模
图表69：中国离子注入机市场规模
图表70：2020年中国离子注入机市场结构
图表71：中国离子注入机产量需求
图表72：集成电路领域离子注入机市场结构
图表73：全球IC离子注入机市场格局
图表74：热退火修复示意图
图表75：屹唐股份RTP设备
图表76：全球热处理设备市场规模
图表77：全球RTP设备市场格局
图表78：半导体清洗设备产业链
图表79：湿法清洗主流设备
图表80：全球清洗设备市场规模
图表81：2020年全球清洗设备市场格局
图表82：2019年中国清洗设备招标采购份额
图表83：CMP抛光模块示意图
图表84：CMP抛光作业原理图
图表85：CMP设备产业链
图表86：全球CMP设备市场规模
图表87：中国大陆CMP设备市场规模
图表88：全球CMP设备市场格局
图表89：2019年全球CMP设备分区域市场格局
图表90：华力微电子CMP设备招标份额
图表91：中国CMP主要企业
图表92：全球封装设备销售额
图表93：全球封装设备市场格局
图表94：全球后道测试设备销售额
图表95：中国半导体检测设备销售额
图表96：半导体检测设备分类
图表97：2018年中国测试设备分类占比
图表98：全球前道量测设备市场格局
图表99：全球测试机市场格局
图表100：中国测试机市场格局
图表101：中国模拟测试机市场格局
图表102：全球探针台市场格局
图表103：中国大陆探针台市场格局
图表104：全球主要半导体设备公司产品布局
图表105：芯片制造各工艺环节半导体设备及主要厂商
图表106：国家政策支持
图表107：大基金一期投资的设备公司
图表108：2018年全球晶圆尺寸占比
图表109：全球12英寸晶圆厂产能及数量
图表110：全球8英寸晶圆厂产能及数量
图表111：2021-2022年全球新建晶圆厂数量
图表112：北美半导体设备支出
图表113：全球Top5厂商资本开支占比
图表114：2020-2021年全球Top5厂商资本开支
图表115：全球半导体Capex增速与市场规模增速对比
图表116：全球半导体资本开支

总结

本报告全面分析了半导体设备行业的现状与未来趋势，指出半导体设备作为芯片制造的核心环节，其技术发展直接决定了半导体产业的进步。2020年全球半导体设备市场规模达711.9亿美元，预计2021年将增长至953亿美元，2022年达1013亿美元。前道设备占比高达82%，是半导体设备行业的核心。尽管美国、荷兰、日本厂商占据主导地位，但中国厂商在多个领域已实现突破，尤其在硅片制造、刻蚀机和测试设备方面取得显著进展。随着全球产能向中国转移和国产替代的加速，中国半导体设备企业将迎来发展机遇。

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