机械设备行业深度研究：从下游芯片技术演变看薄膜沉积设备价值量

告|行业深度研究机械设备从下游芯片技术演变看薄膜沉积设备价值量2022年07月03日SACS10519050003联系人朱晔后的信息披露和免责申明行业评级：强于大市(维持评级)上次评级：强于大市1长设备芯片的制造环节主要包括：芯片设计、前道晶圆制造环节、后道封装测试环节。其中，晶圆制造环节设备投入占比高达86%。光刻、制程精进/三维堆叠全面驱动薄膜沉积设备价值量增加宽比、极窄沟槽开口的优异台阶覆盖率及精确薄膜厚度控制，在由2D转为3D堆叠结构的NANDFlash工艺中的价值量SACVDPECVDPVD越多。先进制程使，产线上需要三种设备的数量越多。风险、晶圆厂建设进度不及预期、国内半导体技术进步不及预期。2后的信息披露和免责申明2文之后的信息披露和免责申明31半导体产品分类全梳理4资料来源：WSTS、天风证券研究所1.资料来源：WSTS、天风证券研究所图：半导体行业细分行业市占比00%%3.40%5.41%3.44%7.81%5.46%3.43%6.73%%8329%8466%.IC分立电器光电器件传感器图：IC行业各产品市占比00%模拟器件微处理器逻辑器件存储器件5、立鼎产业研究网、天风证券研究所51.芯片分类数据，关注核心IC产品➢逻辑芯片主要包括中央处理器(CPU)芯片、图形处理器(GPU)芯片、可编辑逻辑器件(FPGA)、复杂可编辑逻辑器Atlas实现7nm工艺。图：逻辑芯片主要类型程个人计算机、移动设备、游戏机等nm细5nm制程鲲鹏达到7nm制程绘图运作4nm工艺制程现7nm制程视频图像处理、通信、数字系统模数转嵌入式系统领先12nm和顶尖7nm制程28nm制程ASIC能计算nm平Atlas0实现7nm制程1.芯片分类数据，关注核心IC产品•易失性存储芯片可分为DRAM和SRAM。SRAM单个存储单元所需晶体管数量较多、读写速度较快，但整体价格较贵且容量较OM图：存储芯片分类料来源：eefocus、天风证券研究所6ANDNOR=2%1ANDNOR=2%图：存储芯片细分领域市占率2%<1%1%DRAMSRAMEEPROM/ROM/EPROM/OtherFlash*WSTS、ICInsight、天风证券研究所图：存储芯片市场规模(百万美元)0000007196698463002393288343186333354361226153838719669846300239328834318633335436122615383815796720162017201820192020202120222023存储芯片芯片总量7请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明82—薄膜沉积设备数据来源：拓荆科技招股书、SEMI、Gartner、立鼎产业研究网、CSIA、半导体投资联盟、天风证券研究所92.1晶圆制造“三大核心设备”之一——薄膜沉积设备85.62%。SEMI预测2022年全球前端晶圆厂设备支出预计在2022年同比增长10%，达到超过980亿美元的历史新高，维持连、薄膜沉积设备是晶圆制造的“三大核心设备”；同时，光刻机、离子注入机、刻蚀机和薄膜沉积设备被称为集r图：芯片制造环节设备占比%%检测设备(封测环节)封装设备光刻设备刻蚀设备薄膜沉积设备其他设备环节设备占比图环节设备占比图2.2薄膜沉积三大工艺——CVD、PVD、ALD➢主流的薄膜沉积工艺根据工作原理不同可分为化学式真空镀膜(CVD)、物理式真空镀膜(PVD)和原子层沉积(ALD)。DRAM。ALD设备具备优秀的多面体表面成膜能力，以真正的纳米尺度精确控制薄膜厚度，可以满足更制造工序的镀膜需求，现广泛应用于3DNAND工艺、逻辑芯片制造领域。表：薄膜沉积主要设备种类用领域用图示【原理】气态反应剂或液态反应几的蒸应生成薄膜【优势】沉积速率快、需要温度高用DNANDFLASHDRAM应用D【原理】利用气体放电使靶材蒸发并使加速作用，使被蒸发物质及其反应积在工件上【优势】台阶覆盖率优秀【原理】将气相前驱体脉冲交替地通入在沉积基体上化学吸附并反应沉积膜的一种方法【优势】沉积速率较快数据来源：拓荆科技招股书、SEMI、Gartner、CSIA、beneq、半导体投资联盟、天风证券研究所102.3周期延续，薄膜沉积设备市场千亿空间463亿美元，年复合增长率为10.84%，并且预计2023年市场规模达到576.82亿美元，实现从2021年至2023年11.62%的年业也遵循摩尔定律，半导体供应商必须平均每隔18-24个月推出更先进的制造工艺，下游的需求拉动晶圆厂的图：IC及细分行业市场规模(亿美元)00576.82547.32463343.19333.35361.23276.72016201720182019202020212022E2023EIC模拟器微处理器逻辑器件存储器件图：薄膜沉积设备市场规模(亿美元)0028022017220192020E2021E2022E2023E2024E2025E数据来源：WSTS、观研报告网、天风证券研究所11露和免责申明123迭代驱动薄膜沉积设备价值量增加3.1逻辑芯片板块：制程更新迭代驱动CVD、PVD设备需求增加➢逻辑芯片的工艺制程演进驱动SACVD、PECVD设备投资增加。会越来越高。例如晶圆产线的建设成本在90nm制程时为20亿美元，到20nm时成本达到67亿美元，再到目前较为先进的5nm一条生产线的建设成本将达到160亿美元，产线成本提升的主要原因就是设备投资，目前设备投资占总投资60%，未来有望提升至80%以上。复杂度和工序量都大大提升，为保证产能，产线上需要三种设备设备的数量越多。当线宽向7nm及以FinFET工艺产线则需要100道薄膜沉积工序。中芯国际180nm8寸晶圆产线每万片月产能需要CVD设备及PVD设备分别为PVD图：不同工艺制程产线投资额(亿美元)0090nm65nm45nm32nm20nm5nm数据来源：东京电子公告、拓荆科技招股书、格隆汇、天风证券研究所图：不同制程逻辑芯片产线薄膜沉积设备需求量(台)5050428中芯国际180nm8寸晶圆产线中芯国际90nm12寸晶圆产线NAND的叠层结构。2013年三星“TCAT”的量产开启了3DNANDFlash的新时代，三星三代V-NAND技术将层数由24层提高到48层；目前，国内厂商长江存储128层3DNAND闪存已量产，并着手研究232层3DNAND，有望在2022年实现量产。NAND叠驱动ALD设备份额增加。ALD设备相比于CVD和PVD设备，可以实现高深宽比、极窄沟槽开口的优异台阶覆盖率及DD结构的NANDFlash工艺中的需求占比会增加。根据东京电子的披露，在Flash芯图：3D图：3DNAND结构NDND数据来源：东京电子可持续发展报告、拓荆科技招股书、AIRDSK公众号、半导体行业观察、芯智讯、天风证券研究所14数据来源：长江存储官网、半导体行业观察、ICInsight、天风证券研究所1511.610.49.72%-7%-18%9%-19% 3.11.610.49.72%-7%-18%9%-19% D在技术变革下保持竞争力，大型供应商和小型供应商都采取了适度激进的闪存支出水平，而随着NAND闪存供应商准备从2022年底或2023年开始进入200多层器件的竞争，设备需求有望延续。图：3DNAND产品图图：闪存资本支出(十亿美元) 89% 89%100%0%0%020122013201420152016201720182019202020122013201420152016201720182019202020212022F请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明164.风险提示谱及能谱学等多种科学技术及工程领域学科知识的综合应用，高端技术人才是行业持续发展和保持竞争力术发展。张。后的信息披露和免责申明分析师声明本报告署名分析师在此声明：我们具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力，本报告所表述的所有观点均准确地反映了我们对标的证券和发行人的个人看法。我们所得报酬的任何部分不曾与，不与，也将不会与本报告中的具体投资建议或观点有直接或间接联系。一般声明除非另有规定，本报告中的所有材料版权均属天风证券股份有限公司(已获中国证监会许可的证券投资咨询业务资格)及其附属机构(以下统称“天风证券”)。未经天风证券事先书面授权，不得以任何方式修改、发送或者复制本报告及其所包含的材料、内容。所有本报告中使用的商标、服务标识及标记均为天风证券的商标、服务标识及标记。本报告是机密的，仅供我们的客户使用，天风证券不因收件人收到本报告而视其为天风证券的客户。本报告中的信息均来源于我们认为可靠的已公开资料，但天风证券对这些信息的准确性及完整性不作任何保证。本报告中的信息、意见等均仅供客户参考，不构成所述证券买卖的出价或征价邀请或要约。该等信息、意见并未考虑到获取本报告人员的具体投资目的、财务状况以及特定需求，在任何时候均不构成对任何人的个人推荐。客户应当对本报告中的信息和意见进行独立评估，并应同时考量各自的投资目的、财务状况和特定需求，必要时就法律、商业、财务、税收等方面咨询专家的意见。对依据或者使用本报告所造成的一切后果，天风证券及/或其关联人员均不承担任何法