20230516-天风证券-半导体设备专题报告（一）_前道设备——扼喉之手_亟待突破__78页_2mb

半导体设备专题报告总结：前道设备——扼喉之手，亟待突破

核心内容

半导体设备是半导体制造的核心环节，尤其前道设备占据总设备投资的约80%，是半导体制造中不可或缺的组成部分。前道设备主要包括光刻、刻蚀、薄膜沉积、离子注入、CMP、清洗、热处理和检测等，其中光刻、刻蚀和薄膜沉积是前道制造的三大核心工艺。

随着全球半导体行业周期性波动，2024年全球半导体资本开支有望修复，推动设备需求增长。2022年全球半导体设备市场达到1076.5亿美元，中国作为全球最大的半导体设备市场，其设备销售额连续三年增长，2022年达到282.7亿美元，增速显著高于全球平均水平。然而，我国在半导体设备领域仍面临严重的进口依赖，国产自给率仅为11%，因此国产替代是必然趋势。

主要观点

1. 行业周期性：半导体行业存在10年左右的长周期和3-4年的短周期，技术进步和宏观经济环境是主要驱动因素。
2. 前道设备的重要性：前道设备在半导体制造中占据主导地位，尤其在先进制程中，其投资占比高达70%-80%，且设备数量众多。
3. 国产替代的迫切性：由于国际限制和国内晶圆厂逆势扩产，国产设备需求有望大幅增加，推动国内半导体设备行业的发展。
4. 薄膜沉积设备市场增长：薄膜沉积设备市场在2022年达到229亿美元，随着制程升级和3D化趋势，市场持续增长。

关键信息

前道设备价值量分布

• 光刻设备、刻蚀设备和薄膜沉积设备是前道制造中价值量最高的三类设备。
• 全球薄膜沉积设备市场在2022年达到229亿美元，其中PECVD占主导地位，ALD和ECD设备也逐渐增长。

薄膜沉积技术分类

• CVD（化学气相沉积）：包括APCVD、LPCVD、MOCVD等，适用于沉积半导体、介质和金属材料。
• PVD（物理气相沉积）：包括溅射、蒸镀等，主要用于沉积金属及金属化合物。
• ALD（原子层沉积）：用于沉积超薄、均匀的薄膜，适用于先进制程。
• ECD（电化学沉积）：用于沉积金属层，如铜、钨等，是后段工艺的关键。
• EPI（外延）：用于生长单晶材料，如SiGe、Si等，是高端器件制造的重要工艺。

主要厂商和市场份额

• CVD市场：主要由应用材料（AMAT）、Lam、TEL等国际巨头主导，三者合计占据约70%的市场份额。
• PVD市场：应用材料（AMAT）占据约85%的市场份额。
• ALD市场：TEL和ASM占据较大份额，分别为31%和29%。
• 国内厂商：包括拓荆科技、中微公司、北方华创、华海清科、盛美上海、芯源微、至纯科技等，正在逐步突破国际垄断。

中国半导体设备市场增长

• 中国半导体设备市场近十年CAGR达到27.5%，2022年成为全球最大的半导体设备市场。
• 中国台湾地区是第二大设备市场，2022年增长8%至268亿美元，韩国设备市场则有所下降。

技术发展与设备需求

• 制程进步：随着制程从180nm发展到3nm，工艺步骤和薄膜层数显著增加，设备需求随之上升。
• 3D化趋势：存储芯片3D化导致高深宽比结构和多层堆叠，进一步增加薄膜沉积设备需求。
• 新工艺需求：如多重曝光、高k介质、金属栅极等，推动ALD和ECD等新型设备的应用。

风险提示

• 宏观环境影响下半导体行业景气度恢复不及预期。
• 国产设备导入进度不及预期。
• 国际对我国半导体管制力度加大。
• 上游零部件供应风险。

总结

半导体设备市场，尤其是前道设备，是推动行业发展的重要力量。随着全球半导体行业进入上行周期，以及中国晶圆厂的持续扩产，国产替代成为必然趋势。国内厂商在薄膜沉积、刻蚀、光刻等关键领域不断突破，但仍然面临国际巨头的垄断和技术壁垒。未来，随着制程进步和3D化趋势，薄膜沉积、刻蚀和光刻设备市场将持续增长，为国产设备提供发展机会。