电子行业深度报告：半导体前道设备研究框架_39页_2mb

半导体前道设备研究框架总结

核心观点

• 行业前景广阔：半导体设备行业壁垒高，当前为国产厂商的黄金窗口期。随着下游晶圆厂扩产和国产替代加速，行业有望迎来快速发展。
• 国产化率提升：国内半导体设备厂商在多个领域取得显著进展，如去胶设备已实现国产化，刻蚀、清洗、热处理等设备国产化率约20%，部分设备如CMP、离子注入机等国产化率较低，但正在快速提升。
• 技术突破：中微公司、北方华创、拓荆科技、芯源微、华海清科、盛美上海等企业在刻蚀、沉积、光刻、清洗、CMP、离子注入、去胶等关键设备领域实现技术突破，逐步替代进口设备。
• 下游扩产带动需求：全球半导体行业资本支出强劲增长，预计2022年达到1904亿美元。国内厂商扩产更为激进，有望在未来十年新增全球40%的制造能力，拉动设备需求。

主要观点与关键信息

1. 半导体制造工艺与设备

半导体制造工艺主要包括：氧化/扩散、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积、抛光、清洗和检测。其中，前道晶圆制造工艺复杂，涉及多种关键设备，如刻蚀机、沉积设备、光刻机、CMP设备等。

• 刻蚀设备：干法刻蚀占主导，主要分为ICP和CCP两类。中微公司和北方华创在硅刻蚀和介质刻蚀领域处于国内领先地位，部分技术已进入5nm制程。
• 薄膜沉积设备：包括CVD、PVD和ALD，其中CVD市场占比最高。拓荆科技在PECVD领域实现国产化，北方华创在PVD领域占据优势，中微公司主攻MOCVD设备。
• 光刻机：技术难度高，上海微电子已实现90nm ArF光刻机量产，28nm光刻机有望突破。
• 清洗设备：以湿法清洗为主，国内盛美上海、芯源微等厂商加速突破，盛美单片清洗设备达到国际先进水平。
• 涂胶显影设备：芯源微为国内唯一供应商，覆盖多种工艺，正在推进对ArFi设备的替代。
• CMP设备：华海清科是国内唯一可提供12英寸CMP商业机型的厂商，技术路线与国际大厂存在差异。
• 热处理设备：包括氧化、扩散、退火等，应用材料和东京电子占据主导地位，国内屹唐半导体和北方华创产品性能领先。
• 离子注入机：应用材料垄断市场，国内凯世通、中科信实现国产替代，覆盖28nm工艺。

2. 国产替代趋势

• 供应链安全：中美贸易摩擦推动国产替代进程，晶圆厂积极导入国产设备。
• 本土优势：国产设备具备成本低、响应快、定制化服务强等优势，同时能够与客户联合攻关，提升设备稳定性与良率。
• 技术提升：随着客户导入，国产设备在技术、稳定性、良率等方面持续提升，有望实现从“能用”到“好用”的转变。

3. 行业发展趋势

• 资本支出增长：全球半导体行业资本支出保持增长，2022年预计达1904亿美元，国内厂商扩产更激进。
• 工艺升级：随着制程推进和工艺升级，单位产能设备需求增加，设备行业附加值提升。
• 订单到收入节奏：设备厂商通常需经历签单、生产、验收等阶段，订单到收入确认周期为6-12个月，收入确认高峰在每年下半年。

投资建议

建议关注国内半导体设备领先企业，包括：

• 拓荆科技（PECVD国产化）
• 中微公司（刻蚀、MOCVD）
• 北方华创（刻蚀、PVD、热处理）
• 芯源微（涂胶显影设备）
• 万业企业（离子注入机）
• 华海清科（CMP设备）
• 盛美上海（清洗设备）

风险提示

• 半导体设备国产化进度不及预期
• 行业景气度不及预期
• 客户验证进展不及预期
• 零部件断供风险

行业评级

• 评级：看好（维持）
• 国家/地区：中国
• 行业：电子行业
• 报告发布日期：2022年07月14日

证券分析师信息

• 分析师：蒯剑
• 联系方式：021-63325888*8514 / kuaijian@orientsec.com.cn
• 执业证书编号：S0860514050005
• 香港证监会牌照：BPT856

联系人

• 联系人：李庭旭
• 联系方式：litingsxu@orientsec.com.cn

相关报告

• 半导体行业库存水位提升，部分细分领域供需紧张延续（2022-05-23）
• 半导体供应链本土化有望加速：后疫情时代的投资逻辑之电子行业
• 半导体自主可控需求紧迫，国内产业链发展：——统筹发展和安全专题研究（2022-04-06）

图表目录

• 图1：集成电路示意图
• 图2：半导体设备产业链示意图
• 图3：芯片生产过程详解
• 图4：半导体设备（光刻机-ASML）内部结构复杂
• 图5：设备的良率缺陷会在数百道生产工序中巨幅累积放大
• 图6：各制程晶圆单价-18Q2
• 图7：半导体设备验证壁垒高
• 图8：半导体设备厂商成功的核心要素
• 图9：国内半导体设备厂商优势与不足
• 图10：部分国产半导体设备长期有望实现对海外设备的超越
• 图11：芯源微持续进行产品平台升级、架构优化
• 图12：半导体设备验证流程
• 图13：半导体设备厂商签单、生产、验收流程（销售订单，非Demo订单）
• 图14：拓荆科技合同负债快速增长
• 图15：国内部分半导体设备厂商2021年各季度收入确认占比情况
• 图16：半导体设备细分市场规模（单位：十亿美元）
• 图17：前道制造设备投资占比-2021
• 图18：全球半导体设备市场分布情况
• 图19：各地区半导体设备竞争力（按公司总部所在地划分）
• 图20：全球半导体设备市场格局及国内主要企业
• 图21：刻蚀技术的分类
• 图22：CCP和ICP刻蚀设备
• 图23：全球刻蚀设备市场规模及预测
• 图24：全球半导体刻蚀设备市场格局-2019
• 图25：各厂商刻蚀设备与刻蚀工艺对比
• 图26：三种薄膜沉积工艺对比
• 图27：三种薄膜沉积工艺成膜效果简示
• 图28：全球薄膜沉积设备市场结构-2020
• 图29：全球CVD设备市场结构-2020
• 图30：全球薄膜沉积设备市场规模及预测
• 图31：全球薄膜沉积设备市场格局-2019
• 图32：国内主要薄膜沉积厂商产品对比
• 图33：光刻机发展历程
• 图34：光刻机TOP3企业销售结构-2021
• 图35：全球光刻机市场规模情况
• 图36：光刻机TOP3企业销售量情况
• 图37：光刻机市场竞争格局-2019
• 图38：光刻机TOP3企业销售情况及产品结构（单位：台）
• 图39：上海微电子IC前道光刻机主要技术参数
• 图40：检测设备主要分类和应用
• 图41：前道检测设备中各类设备占比-2021
• 图42：全球检测设备市场规模
• 图43：全球检测设备市场格局-2021
• 图44：国内前道检测设备厂商产品及应用领域
• 图45：清洗技术分类及占比（按清洗原理）
• 图46：全球清洗设备细分市场占比-2019
• 图47：清洗设备分类
• 图48：全球半导体清洗设备市场规模
• 图49：全球半导体清洗设备市场格局
• 图50：中国半导体清洗设备企业产品及相关技术情况
• 图51：光刻工艺中的涂胶显影
• 图52：国内涂胶显影设备分类市场份额-2021
• 图53：全球涂胶显影设备市场规模及预测
• 图54：全球涂胶显影设备市场格局-2019
• 图55：主要涂胶显影设备厂商工艺覆盖能力对比
• 图56：CMP工艺流程
• 图57：全球CMP设备市场规模及预测
• 图58：全球CMP设备市场格局-2019
• 图59：国内外主要CMP设备厂商对比
• 图60：热处理设备分类
• 图61：全球热处理设备市场规模及预测
• 图62：全球热处理设备市场格局-2019
• 图63：离子注入设备分类
• 图64：离子注入机分类市场份额
• 图65：全球离子注入设备市场规模
• 图66：全球离子注入设备市场格局-2019
• 图67：主要去胶方式对比
• 图68：全球干法去胶设备市场规模
• 图69：全球干法去胶设备市场格局-2020
• 图70：全球半导体行业市场规模
• 图71：全球晶圆厂资本开支2022年保持快速增长
• 图72：半导体行业摩尔定律
• 图73：不同制程IC产能占比情况
• 图74：不同制程刻蚀次数（单位：次）
• 图75：不同制程逻辑芯片产线薄膜沉积设备需求量
• 图76：每5万片晶圆产能的设备投资（百万美元）
• 图77：新建产线资本支出产线
• 图78：不同地区芯片制造能力
• 图79：中国大陆12英寸晶圆月产能预测
• 图80：大基金一期投资领域情况
• 图81：大基金二期布局规划
• 图82：国内半导体设备领域国产化情况
• 图83：国内外主要半导体设备厂商产品线分布