半导体设备行业系列研究十:存储器扩产浪潮已至,国产设备千帆竞发广发证券-27页_1mb
报告摘要
半导体设备行业系列研究十:存储器扩产浪潮与国产设备发展机遇
核心观点
- 国内存储器投资进入增速向上拐点:2020年迎来投资增长,中长期具备巨大潜力,长江存储与合肥长鑫将进入产能爬坡期,推动设备需求大幅增长。
- 本土存储器厂积极引入国产设备:由于对成本敏感及IDM模式带来的设备自主权提升,国产设备有望加速发展,预计2021年国产化率有望达到15%~20%,带动国产装备市场突破百亿空间。
- 存储器发展对半导体设备需求趋势影响显著:刻蚀设备投资占比提升、3D NAND推动高深宽比与ICP刻蚀需求增加、测试设备因存储器建设而快速增长、过程工艺控制设备因高深宽比结构面临良率控制难题。
主要观点与关键信息
一、国内存储器投资空前,装备国产化发展空间广阔
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存储器产业特点:
- 存储芯片技术标准化程度高,产品性能差异小,成本成为核心竞争力。
- 存储器厂商通过提升制造工艺和扩大产能来降低成本,从而在市场中取得优势。
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国内存储器厂发展情况:
- 长江存储:总投资240亿美元,2019年Q4产能为2万片/月,预计2020年底扩产至7万片/月,2023年达30万片/月。
- 合肥长鑫:总投资1500亿元,一期产能12万片/月,目前2万片/月,预计2020年第一季度末达4万片/月。
- 紫光集团:在南京、成都、重庆建设集成电路基地,投资规模达千亿级别,有望对半导体设备需求形成有力支撑。
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设备投资测算:
- 2019-2022年国内存储器厂设备投资分别为321.7亿元/495.0亿元/806.0亿元/1116.3亿元,其中本土存储器厂投资分别为88.3亿元/291.9亿元/519.7亿元/860.4亿元,2020年同比增速达231%。
- 国产设备市场空间测算:若2020年国产化率为10%~15%,则市场空间为29.2亿元~43.8亿元;若2021年达15%~20%,则有望突破百亿。
二、存储器发展对半导体设备需求趋势影响
(一)刻蚀设备
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趋势一:投资占比提升:
- 3D NAND的发展推动刻蚀设备投资占比上升,其资本开支占比达50%,远高于传统NAND的15%。
- 2015年后,刻蚀设备在全球半导体设备销售额中占比超过薄膜沉积设备,2017年后进一步超过光刻机。
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趋势二:高深宽比刻蚀需求增加:
- 3D NAND制造要求更高的深宽比(40:1~60:1),介质刻蚀成为重点。
- CCP刻蚀适用于硬材料,而ICP刻蚀适用于软、薄材料,随着工艺发展,ICP刻蚀比例逐步增加。
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趋势三:刻蚀精度提升推动ICP刻蚀设备发展:
- ICP刻蚀设备能实现离子轰击速度与浓度的分开控制,提升刻蚀精度与速率。
- 随着特征尺寸缩小,选择比要求更高,ICP设备因具备低离子能量和高均匀性成为优选。
(二)测试设备
- 存储器测试设备市场因国内存储器厂建设而快速增长。
- 全球存储器测试设备市场预计2020年达8亿美元,同比增长23.1%。
- 中国地区贡献主要增量,爱德万2019年Q4新签存储器测试订单15.9十亿日元,同比增长40.6%。
- 存储器测试需专门的测试系统,包括测试向量与功能测试,与SOC测试不同。
(三)过程工艺控制
- 过程工艺控制设备(如缺陷检测、测量设备)市场空间大,2018年全球市场规模达58亿美元,其中缺陷检测占34亿美元,测量设备占22亿美元。
- 3D NAND结构导致工艺步骤增加,带来良率控制难题,尤其是高深宽比结构对沉积与刻蚀工艺提出更高要求。
(四)清洗设备
- 清洗步骤随工艺节点缩小而增加,20nm及以上领域清洗步骤占比达30%,最多可重复200次。
- 清洗设备对良率影响显著,晶圆产出率随工艺节点缩小而下降,清洗设备需求随之上升。
三、投资建议与风险提示
投资建议
- 关注以下优质国内半导体设备厂商:中微公司、精测电子、至纯科技、芯源微、盛美半导体、长川科技、华兴源创、晶盛机电。
- 标*表示与广发电子、电新等小组联合覆盖。
风险提示
- 行业投资波动可能带来收入不确定性。
- 行业竞争加剧可能导致毛利率下滑。
- 技术研发及国产化趋势推进不及预期。
- 国家产业扶持政策变化或力度不足。
重点公司估值和财务分析
| 股票简称 | 股票代码 | 货币 | 最新收盘价(元) | 最近报告日期 | 评级 | 合理价值(元/股) | EPS(元) 2019E | EPS(元) 2020E | PE(x) 2019E | PE(x) 2020E | EV/EBITDA(x) 2019E | EV/EBITDA(x) 2020E | ROE(%) 2019E | ROE(%) 2020E |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 中微公司 | 688012 | CNY | 205.48 | 2019/11/26 | 买入 | 74.70 | 0.37 | 0.51 | 555.7 | 403.1 | 191.57 | 100.40 | 5.1 | 6.7 |
| 精测电子 | 300567 | CNY | 68.05 | 2020/2/5 | 买入 | 70.22 | 1.11 | 1.76 | 58.6 | 37.0 | 40.19 | 27.75 | 19.1 | 23.2 |
| 华兴源创 | 688001 | CNY | 55.33 | 2019/6/21 | - | - | 0.75 | 1.00 | 73.4 | 55.0 | - | - | 13.5 | 15.4 |
| 北方华创 | 002371 | CNY | 146.4 | 2020/2/4 | 买入 | 136.2 | 0.68 | 1.26 | 215.3 | 116.2 | 94.91 | 64.66 | 5.5 | 9.5 |
| 芯源微 | 688037 | CNY | 144.7 | 2019/12/6 | - | - | 0.33 | 0.50 | 438.5 | 289.4 | - | - | 3.7 | 5.3 |
| 晶盛机电 | 300316 | CNY | 22.01 | 2020/2/12 | 买入 | 24.52 | 0.53 | 0.82 | 41.8 | 27.0 | 32.40 | 21.39 | 14.4 | 18.6 |
关键数据与趋势
- 国产化率提升:长江存储2020年前两个月国产设备中标比例达14.3%,预计后续提升空间较大。
- 设备需求增长:刻蚀设备、清洗设备、测试设备等均因存储器发展而需求增加。
- 技术趋势:3D NAND推动高深宽比刻蚀、ICP刻蚀、高精度清洗等技术需求上升。
- 市场空间测算:2020年本土存储器厂对应的国产设备市场空间有望达29.2亿元~43.8亿元,2021年有望突破百亿。
图表与数据来源
- 图1:国际巨头资本开支(亿美元)
- 图2:10nm多重模板工艺涉及多次刻蚀
- 图3:刻蚀设备在3D NAND资本开支的份额
- 图4:低线宽时代刻蚀设备和CVD设备需求量增加(金额占比%)
- 图5:典型的3D NAND结构示意图
- 图6:刻蚀设备的工作原理
- 图7:刻蚀产品的分类及其特点
- 图8:测试在集成电路全过程中的应用
- 图9:爱德万测试设备订单情况(十亿日元)
- 图10:爱德万公司分区域订单(十亿日元)
- 图11:2018年过程工艺控制检测各种检测设备占比
- 图12:不同设计规则对应的工艺步骤数量
- 图13:3D NAND器件HAR结构面临的主要挑战
- 图14:KLA营业收入(百万美元)
- 图15:KLA毛利率与净利率
- 图16:清洗步骤随工艺节点缩小不断增加
- 图17:晶圆产出率随工艺节点缩小而下滑
- 图18:清洗设备市场规模(百万美元)
- 图19:行业内主要海外上市公司估值(市值统计截止2020.2.17收盘)
附录:主要表格
- 表1:国内主要在建晶圆厂(存储器)
- 表2:国内主要在建晶圆厂(存储器)
- 表3:长江存储、华力集成、华虹无锡、晶合集成国产化率
- 表4:长江存储各类设备国产化情况(截止2020年2月)
- 表5:国产装备在长江存储的中标情况(截止2020年2月)
- 表6:本土存储器厂投资对应的国产装备市场空间测算(亿元)
- 表7:干法刻蚀的主要内容与刻蚀要求
- 表8:IC产品的不同电学测试(从设计阶段到封装的IC)
- 表9:常见清洗工艺
- 表10:主要清洗设备
- 表11:行业内主要海外上市公司估值(市值统计截止2020.2.17收盘)
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