芯片产业链剖析——中游芯片设备篇！芯片干货系列（三·上）

您知道小至手机电脑，大至北斗卫星，所有的芯片都是从沙子制成的吗？我们的生活早已被芯片包围，离开了芯片，我们将寸步难行。小小芯片如此神奇，只是听说还不够，贝壳投研（ID:Beiketouyan）带您全面了解芯片产业链！

贝壳投研（ID:Beiketouyan）通过一系列的文章，为大家拆解芯片产业链，挖掘其中的投资逻辑。在前面的文章中，我们已经对芯片产业链全景以及上游芯片设计进行了拆解分析，今天为大家带来的是：芯片产业链剖析——中游芯片设备篇！剩余系列文章敬请期待嗷~

一、半导体设备行业市场规模概况

1.全球半导体设备市场规模

全球半导体设备产业高度集中，且"大者愈大"趋势明显。2019年，全球半导体制造设备市场规模576亿美元，其中前五大半导体设备厂合计实现销售收入456亿美元，市占率高达79.3%，前十大半导体设备厂合计实现销售收入544亿元，市占率达94.4%。国际半导体企业历经50年的发展，由全盛时期的数百家，通过并购整合等措施缩减至目前的数十家，细分领域的垄断程度越来越高，形成"大者愈大"的局面。

全球主要半导体设备制造商主要集中在美国、日本、荷兰等国。从企业分布来看，全球知名的半导体设备制造商主要集中在美国、日本、荷兰等国家；从企业主要的半导体设备产品看，美国主要控制等离子刻蚀设备、离子注入机、薄膜沉积设备、掩膜版制造设备、检测设备、测试设备、表面处理设备等，日本则主要控制光刻机、刻蚀设备、单晶圆沉积设备、晶圆清洗设备、涂胶机/显影机、退火设备、检测设备、测试设备、氧化设备等，而荷兰则是凭借ASML的高端光刻机在全球处于领先地位。

从2019年半导体设备大厂销售排名来看，应用材料（AppliedMaterials）凭借其沉积、刻蚀、离子注入以及CMP等多领域的技术优势继续保持领先；而阿斯麦(ASML)则依靠其在光刻设备领域的绝对领先优势，尤其是EUV设备，重回第二名；国内生产线已成为日本制造商的大客户，东京电子(TokyoElectron)凭借其在沉积、刻蚀以及匀胶显影设备等领域的竞争力，排名第三；泛林半导体(LamResearch)凭借其刻蚀、沉积以及清洗设备的表现，排名第四；科磊（KLA）依靠其检测、量测设备排名第五。

2.国内半导体设备市场

中国大陆的半导体设备需求量大，但自给率低。2010年以来，中国半导体制造的规模发展迅猛，对设备的需求不断增长，但本土设备配套能力不足的弊端也日益突出。

2018年，中国半导体设备需求激增，同比增长58.9%，超过全球设备产业增长速度的4倍；2019年，在整个半导体产业萎缩，全球半导体设备销售额下降10.8%的大背景下，中国半导体设备市场需求仍然基本持平。2018年国产半导体设备企业实现销售额109亿元，自给率仅约13%。

二、半导体设备分类

半导体制造流程主要包括硅片制造、晶圆制造、封装测试三个主要环节。在成熟市场中，晶圆制造设备占比约80%，检测、封装、硅片制造及其他（如掩膜制造）设备占比依次约为8%、6%、3%以及3%。

（一）硅片制造设备，是指将半导体级硅制造成一定直径和长度的单晶硅棒材，再经过一系列的机械加工、化学处理等工艺流程，制造成具有一定几何精度要求和表面质量要求的硅片/外延硅片，为晶圆制造提供所需衬底的设备，主要包括单晶炉、切割机、磨片机、刻蚀机、抛光机、清洗机以及检测设备等。

半导体硅片的生产流程包括拉晶—>整型—>切片—>倒角—>研磨—>刻蚀—>抛光—>清洗—>检测—>包装等步骤。其中拉晶、研磨和抛光是保证半导体硅片质量的关键。涉及到单晶炉、滚磨机、切片机、倒角机、研磨设备、CMP抛光设备、清洗设备、检测设备等多种生产设备。

（二）晶圆制造设备，是指在硅片上加工制作各种电路元件结构，使之最终形成具有特定电性功能所用到的设备，主要包括光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备、离子注入设备、热处理设备、清洗机、抛光机以及检测设备等。

在集成电路制造工艺中，光刻是决定集成电路集成度的核心工序，在整个硅片加工成本中占到1/3。光刻的本质是把掩膜版上临时的电路结构复制到以后要进行刻蚀和离子注入的硅片上。

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EUV光刻机被普遍认为是7nm以下工艺节点最佳选择，需求持续攀升。相对于ArFi光刻机，EUV光刻机的单次曝光分辨率大幅提升，可有效避免因多次光刻、刻蚀方能获得高分辨率的复杂工艺，从工艺技术和制造成本综合因素考量，EUV设备被普遍认为是7nm以下工艺节点的最佳选择。同时，5nm及以下工艺必须依靠EUV光刻机才能实现。随着半导体制造工艺向7nm以下持续延伸，EUV光刻机的需求将进一步增加。

光刻机厂商集中度高，ASML地位不可撼动；国内技术水平差距巨大，SMEE目前可量产90nm工艺节点光刻机。全球最大的光刻机厂商为荷兰的ASML，市占率超过80%，在EUV领域处于完全垄断的地位。除ASML以外，日本佳能（CANON）、尼康（NIKON）也是国外知名的光刻机生产商。ASML可以覆盖所有档次光刻机产品，尼康、佳能的产品分别仅停留在了28nm和90nm的节点上。

国内集成电路产业起步较晚，在光刻机制造领域与国际差距巨大。根据电子工程世界资料，近年来上海微电子装备(集团)股份有限公司（SMEE）通过积极研发，已实现90nm节点光刻机的量产，并正在研究适用于65nm节点的设备。

（三）封装设备，是指将晶圆裸片装配为芯片过程中所使用到的设备，包括晶圆减薄机、切割机、黏片机、引线键合机等设备。

封装设备市场整体呈现寡头垄断格局，国内市场在传统封装装备领域自给率低，在先进封装用光刻机、刻蚀机等设备领域国产化率较高。各类封装设备市场呈寡头垄断格局，如日本Disco垄断了全球80%以上的封装关键设备减薄机和划片机的市场。我国传统封装设备国产化率整体上不超过10%，但先进封装设备的国产化率逐步提高，封装用光刻机、刻蚀机、植球机等整体超过50%。

（四）测试设备，是指在整个生产过程中或几道关键工序后，对硅片或晶圆的质量、性能进行量检测的设备，主要包括厚度仪、颗粒检测仪、硅片分选仪以及ATE等。

工艺检测设备以国外为主，测试机领域华峰测控及长川科技已初具规模。在工艺检测、晶圆检测及终测中，国内企业主要涉足在后两者。在工艺检测领域，国外厂商KLA-TENCOR、应用材料、日立占据70%以上的市场份额。在测试机（ATE）领域，国内市场也主要被国外企业瓜分，泰瑞达、爱德万测试、Cohu占据90%以上的份额，国内厂商华峰测控、长川科技经过近几年的迅速发展已初具规模，实现了部分进口替代。

三、半导体设备细分龙头受益于国产化趋势

（一）北方华创：泛半导体设备龙头企业

北方华创是国内产品体系最丰富、涉及领域最广的高端半导体工艺设备供应商。北方华创主营半导体装备、真空装备、新能源锂电装备及精密元器件四大业务板块，其中半导体装备的主要产品包括刻蚀机、PVD、CVD、氧化/扩散炉、清洗机及气体质量流量控制器等品类，在集成电路及泛半导体领域获得广泛应用，成为国内主流半导体设备供应商。

北方华创在半导体设备领域多元化布局，有望充分受益于晶圆代工厂和存储器厂商的产能扩张。北方华创的半导体设备产品包括刻蚀机、PVD、CVD、清洗机、炉管等，应用范围覆盖集成电路制造的硅片制造、前道工艺（芯片制造）和后道工艺（封装）全过程。北方华创凭借技术资源和研发实力，在集成电路制造领域取得了多项突破。

在全球以及中国大陆的晶圆厂新建并扩大产能，国内存储器产业加速增产抢占市场，半导体企业升级制程工艺新建产线的环境下，北方华创作为半导体设备龙头有望充分受益。

（二）中微公司：半导体设备领域的后起之秀

中微公司是一家面向全球的高端半导体微观加工设备公司，是我国集成电路设备行业的领先企业。公司聚焦用于集成电路、LED芯片等微观器件领域的等离子体刻蚀设备、深硅刻蚀设备和MOCVD设备等关键设备的研发、生产和销售。公司研发的核心技术和产品面向世界科技前沿，是我国半导体设备企业中极少数能与全球顶尖设备公司直接竞争并不断扩大市场占有率的公司，是国际半导体设备产业界公认的后起之秀。

刻蚀设备、沉积设备投资占比高，中微公司两大主业受下游拉动效果更显著。中微公司的主要产品均为晶圆厂投资中占比最高的设备类型，且在某些方面的技术水平比肩国际大厂，比如其7nm制程蚀刻设备是唯一能进入台积电的国产刻蚀设备，更大概率能收益于半导体产业投资持续加码。

（三）晶盛机电：高端晶体设备行业龙头，受益光伏稳健增长

晶盛机电是一家制造高端半导体装备和LED衬底材料的高新技术企业，并围绕主业打造零部件、辅材耗材及关键技术多领域布局。

大硅片技术之争拉开新一轮硅片产能扩建序幕，中环股份加速建设投产M12大硅片利好上游晶盛机电。在硅片尺寸变大将提升电池组件功率、降低单瓦成本这一前提下，大硅片已成必然趋势。不同于166mm硅片只需在现有产线上升级改造就能生产，210mm硅片的生产设备均需要重新投资建设，目前166mm已经开始出售，中环股份将继续加快M12项目建设和生产，以争取市场，晶盛机电作为中环股份的上游企业将充分受益。

四、总结

半导体芯片国产化是大势所趋，在国家相关政策的推动下，芯片制造设备的国产化进程将会不断加速。在贝壳投研（ID:Beiketouyan）看来国内企业只有加强研发水平、提高技术能力，才能提高国产设备竞争力，以尽快达到全产业链设备国产化。（ty003）