前道量检测设备市场规模分析

前道量检测设备市场规模分析前道量检测设备市场规模前道量检测设备作为半导体设备市场的重要组成，其市场规模在半导体设备中仅次于薄膜沉积设备、光刻机、刻蚀设备。据SEMI数据统计，前道量检测设备约占半导体设备市场规模的13%。近年来，全球前道量检测设备市场呈现稳步增长。根据VLSIResearch、QYR数据，2016年至2020年，全球前道量检测设备市场规模由2016年的47．6亿美元增长至2020年的76．5亿美元，年复合增长率12．59%。同时，得益于半导体行业的繁荣发展，中国大陆前道量检测市场规模快速增长，由2016年的7．0亿美元增长至2020年的21．0亿美元，年复合增长率达到31．61%，远超全球平均水平，占全球市场规模的比例由2016年的14．71%增长至2020年的27．45%，已成为全球最大的前道量检测市场。半导体设备行业产业链解析半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体产品按照功能区分可以分为集成电路、光电子器件、分立器件和传感器等四大类。其中集成电路是半导体产业的核心，根据WSTS数据，2020年集成电路市场规模占到了半导体市场的82%。半导体产业链可按照主要生产过程进行划分，整体可分为上游中游下游。以半导体中占比最高的集成电路产业为例，上游包括半导体材料、生产设备、EDA、IP核。EDA，即电子设计自动化（ElectronicsDesignAutomation），主要包括设计工具和设计软件。IP核（IntellectualPropertyCore）提供已经完成逻辑设计或物理设计的芯片功能模块，通过授权允许客户将其集成在IC设计中。中游包括设计、制造、封测三大环节。下游主要为半导体应用，主要包括3C电子、医疗、通信、物联网、汽车、新能源、工业等。半导体设备行业发展前景物联网5G通信汽车电子等新型应用市场的不断发展产生了巨大的半导体产品需求，推动半导体行业进入新一轮的发展周期。全球范围内，晶圆厂产能扩充仍在继续，下游需求的不断发展为半导体设备制造产业的扩张和升级提供了机遇。凭借巨大的市场容量以及多年的发展，中国已成为全球最大的半导体消费国和生产国。广阔的下游市场和不断完善的上下游产业链带动全球产能中心逐步向中国大陆转移。半导体产业规模的不断扩大将为国内设备厂商带来巨大发展机遇，国产设备将加速导入大陆晶圆厂，因此国产半导体设备将迎来快速发展期。集成电路产业作为国民经济中基础性、关键性和战略性的产业。十四五规划强调了发展集成电路产业对强化国家战略科技力量的意义。半导体设备行业作为整个半导体产业的重要支撑，是半导体产业化过程中的核心环节。目前国外龙头企业的产品仍占据全球半导体设备市场的大部分份额，但在部分细分领域本土企业已实现突破，未来国产化空间巨大。我国已成为全球第一大半导体设备市场，约占全球35%的市场份额，但设备依赖进口，自给率低。在未来销售额分化的大背景下，国产设备厂商仍然具有较大的市场空间。我国半导体设备产业发展将在多重限制下稳步发展，市场竞争加剧，供需不平衡依然严重。我国工艺水平落后，制程功率密度不足，需要多种复杂的制程设备供应产业发展。半导体设备下游需求旺盛叠加国产化加速，中国半导体设备行业将进入超级景气周期。从半导体设备行业的核心产品光刻机、刻蚀机、PVD、CVD和氧化/扩散设备来看，各类半导体设备top3的企业中主要为美国、荷兰与日本的企业，且各类半导体设备行业集中度极高，top3企业的合计市占率均在70%以上。根据《国家集成电路产业推荐纲要》，2030年半导体芯片行业产业将扩大至5倍以上，对人才的需求将成倍增长。如果国家对集成电路项目全部投资到位，中国需要70万人，而目前中国的从业者只有一半左右，约30多万。从集成电路企业发布的人才需求来看，研发和销售是企业人员需求量最大的两个部分，对半导体芯片行业研发岗位的需求高达55%，其后是销售客户支持类岗位，占18%。随着国际产能不断向我国大陆地区转移，英特尔、三星等国际大厂陆续在我国大陆地区投资建厂，同时在集成电路产业投资基金的引导下，我国半导体设备的需求巨大。随着半导体行业的发展，半导体设备行业突破1000亿美元，其中晶圆设备占据主流，市场份额超过85%。作为全球最大的半导体市场，中国的半导体设备市场规模接近2000亿元。半导体设备行业与中国已经在全球范围内获得高额市场份额的行业（包括高铁，太阳能电池板和电信设备）不同，中国大陆在半导体领域的全球市场份额和竞争力，尤其是在总部设在中国的公司方面，在半导体领域仍然不大。半导体产业的全球领导者主要分布在欧洲，日本，韩国，中国台湾和美国。半导体可能是世界上最重要的行业，因为它们是各种产品和服务的基础。此外，它们在新兴技术（例如人工智能（AI），高性能计算（HPC），5G，物联网和自治系统等）中发挥关键的促成作用。半导体设备行业市场规模的扩大离不开对半导体材料的巨大需求。第三代半导体材料应时代而生，以碳化硅、氮化镓为代表的材料可以制备耐高压、高频的功率器件，其中碳化硅是综合性能最好、商品化程度最高、技术最成熟的第三代半导体材料。根据数据显示，2020年全球半导体设备行业市场规模已经达到710．6亿美元，同比上升18．93%。预计2021年原始设备制造商的半导体制造设备全球销售总额将达到1030亿美元的新高，比2020年的710亿美元的历史记录增长44．7%。预计2022年全球半导体制造设备市场总额将扩大到1140亿美元，预计2023年半导体设备市场规模1792亿美元。半导体设备定义及产业链半导体专用设备泛指用于生产各类半导体产品所需的生产设备，属于半导体行业产业链的支撑环节。在整个芯片制造和封测过程中，会经过上千道加工工序，细分又可以划分出百种不同的机台，占比较大市场份额的主要有：光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备、离子注入机、测试机、分选机、探针台等。半导体设备产业链中，上游为零部件和系统软件；中游为半导体设备，光刻机、刻蚀机、离子注入机、涂胶显影设备、氧化炉、CMP/CVD/PVD设备、质检及电学检测设备等；下游为半导体产品，主要包括分立器件、光电子器件、传感器和集成电路。半导体设备是半导体产业发展的基础和技术进步的关键，在半导体产业中占有重要地位。为推动半导体设备行业发展，增强产业创新能力和国际竞争力，我国近年来从战略地位、人才、资金、技术、税收、市场等各方面出台了一系列支持性政策。中国半导体设备的市场规模增速明显，从2017年的554．18亿元增长至2019年的905．70亿元。2020年，中国半导体设备市场亦保持快速增长趋势，销售额为1260．62亿元，同比增长达39．2%，成为全球第一大半导体设备市场；2021年，中国半导体设备市场连续增长，销售额为1993．35亿元，同比增长达58．1%，连续两年成为全球第一大半导体设备市场。2022年中国半导体预计将继续增长，规模达到2745．15亿元。从细分产品来看，光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备为半导体设备主要核心设备，分别占比24%、20%、20%。其次为测试设备和封装设备，分别占比9%、6%。中国半导体设备行业整体国产化率的提升还处于起步阶段，目前国内半导体生产厂商所使用的半导体设备仍主要依赖进口。根据中国电子专用设备工业协会的统计，2021年半导体设备进口46894台，合计进口额1147．96亿元，同比分别增长84．3%和56．4%。中国设备产业未来10年，第一步将迎接中国半导体产业对设备投资需求成倍的增长，同时目标将国产化率从平均5%~10%，提升到70%~80%以上甚至更高；第二步中国设备技术能力与国际厂商同台竞技之后，实现打开国门走向世界。只有在设备上拥有核心技术升级与迭代能力，才能真正实现半导体制造上实现超越，国产化率是当务之急，也势不可挡。半导体设备行业驱动因素半导体设备行业波动性成长，产业链最下游电子应用终端发生新变化，产生新需求。半导体设备行业呈现波动性上涨的趋势。近二十年间半导体设备的周期性正在减弱，行业成长趋势加强。得益于各类电子终端的芯片需求，智能化，网联化，AIOT的发展，行业规模连续四年出现大幅度的正增长。2022年仍将维持较高增速，这在半导体设备发展历史上极为罕见。先进制程（5nm以下先进制程）的扩产和研发投入变得十分巨大，同时成熟制程的芯片需求量大大提升。根据ASML的财报显示，Arf光刻机单价在6000万欧元左右，EUV光刻机单价在1．5亿欧元左右，而最新一代预告的3nm/2nm世代光刻机预计的单价将在3亿欧元以上，先进制成的研发和突破成本以指数曲线的形式上升。在先进制程未来2nm，1nm的发展方向愈发接近物理极限的同时，成熟制程经济效益在不断提高，车规MCU，超级结MOS，光伏IGBT等成熟制程芯片大量缺货，交付期延长，使得行业重新审视成熟制程产线的经济效益，台积电也在2022年提出在未来三年将成熟制程扩产50%。我国半导体设备厂商精准卡位12英寸成熟制程所对应设备，覆盖28nm/14nm以上节点成熟制程领域并不断完善。半导体设备处于产业链最上游环节，中游的芯片代工晶圆厂采购芯片加工设备，将制备好的晶圆衬底进行多个步骤数百道上千道工艺的加工，配合相关设备，通过氧化沉积，光刻，刻蚀，沉积，离子注入，退火，电镀，研磨等步骤完成前道加工，再交由封测厂进行封装测试，出产芯片成品。芯片的制造在极其微观的层面，90nm的晶体管大小与流行感冒病毒大小类似。在制程以纳米级别来计量的芯片领域，生产加工流程在自动化高精密的产线上进行，对设备技术的要求极高。无论是设备的制造产线，还是晶圆厂的生产产线，所有芯片的生产加工均在无尘室中完成。任何外部的灰尘都会损坏晶圆，影响良率，因此对于环境和温度的控制也有一定的要求。在代工厂中，晶圆衬底在自动化产线上在各个设备间传送生产，历经全部工艺流程大致所需2-3个月的时间，这其中不包括后道封装所需要的时间。通常来说，晶圆厂中的设备90%的时间都在运行，剩余时间用于调整和维护。前道工艺步骤繁杂，工序繁多，是芯片出产过程中技术难度较大，资金投入最多的环节。在芯片代工厂中的芯片的工艺制备流程：氧化、匀胶、曝光、显影、刻蚀、沉积、研磨、离子注入、退火。离子注入完成之后，继续沉积二氧化硅层，然后重复涂胶，光刻，显影，刻蚀等步骤进入另一个循环，用以挖出连接金属层（导电层）的通孔，从而使互通互联得以是现在晶圆中。实现这一功能的是使用物理气相沉积的方式沉积金属层。上述步骤在晶圆的生产制造中将重复数次，直到一个完成的集成电路被制作完成。最后，将制备好的晶圆进行减薄，切片，封装，检测。完成后到的工艺流程，至此，一颗完整的芯片制作完成。半导体设备行业分类以产业链应用环节来划分，半导体设备可分为前道工艺设备（晶圆制造）和后道工艺设备（封装测试）两个大类。其中后道工艺设备还可以细分为封装设备和测试设备。设备中的前道设备占据了整个市场的80%-85%，其中光刻机，刻蚀机和薄膜设备是价值量最大的三大环节，各自所占的市场规模均达到了前道设备总量的20%以上。因此，全球半导体设备前十名厂商之中，有多家是平台型企业，横跨多个半导体工艺环节。半导体设备发展基本情况及特点半导体设备主要包括前道工艺设备和后道工艺设备，前道工艺设备为晶圆制造设备，后道工艺设备包括封装设备和测试设备，其他类型设备主要包括硅片生长设备等。其中晶圆前道工艺设备整体占比超过80%，是半导体设备行业最核心的组成部分。从晶圆厂的投资构成来看，刻蚀设备、光刻设备、薄膜沉积设备是集成电路前道生产工艺中最重要的三类设备。其中，薄膜沉积设备投资额占晶圆厂投资总额的16%，占晶圆制造设备投资总额的21%。2013年以来，随着全球半导体行业整体景气度的提升，半导体设备市场也呈增长趋势。根据SEMI统计，全球半导体设备销售额从2013年的约318亿美元增长至2021年的1，026亿美元，年均复合增长率约为15．77%。由于半导体专用设备行业对制造工艺和标准要求严格，行业进入的技术壁垒、市场壁垒和客户认知壁垒较高，全球半导体设备市场集中度较高。目前全球前十大半导体设备制造商主要集中在美国、日本和荷兰。根据VLSIResearch数据，2020年全球半导体设备前十名厂商合计实现销售收入708亿美元，市占率为76．63%。中国半导体设备厂商因发展起步较晚，目前尚未进入全球行业前列。从需求端分析，根据SEMI统计数据，2013-2021年半导体设备在大陆销售额的年复合增长率达到31．07%。2021年，中国大陆半导体设备的销售额达到296．2亿美元，同比增长58．23%，发展势头强劲。全球半导体设备支出进入上升周期。5G、物联网、大数据、人工智能以及汽车电子等新技术和新产品的应用，将带来庞大的半导体市场需求，行业将进入新一轮的上升周期。半导体设备位于产业链的上游，其市场规模随着下游半导体的技术发展和市场需求而波动。根据SEMI预测，2020年全球半导体设备市场规模达创纪录的689亿美元，同比增长16%，2021年将达719亿美元，同比增长4．4%，2022年仍旧保持增长态势，市场将达761亿美元，同比增长5．8%。半导体产业向中国转移，中国成为最大半导体设备市场。中国凭借低劳动力成本的优势，不断引进半导体产业先进技术，加大半导体产业人才培养，逐步承接了半导体低端封测和晶圆制造业务。随着全球电子化进程的开展，下游产业快速发展，不断推动中国半导体产业持续兴旺。中国大陆半导体设备市场规模在全球的占比逐年提升，SEMI预计2020年中国大陆半导体设备市场规模将达181亿美元，同比增长34．6%，成为全球*大的半导体设备市场。在2020年晶圆厂密集的资本支出之后，SEMI预计中国大陆2021年半导体设备市场将小幅回落，市场规模为168亿美元，同比下降7%。半导体设备市场为海外厂商垄断，国产设备企业奋起直追。2019年国产半导体设备销售额为161．82亿元，中国大陆2019年半导体设备市场规模134．5亿美元，国产化率约17%，具备较大空间。在当前美国持续加强技术和设备封锁的情况下，半导体设备步伐正在加快。国产设备企业在政策和资金大力支持下，在刻蚀、薄膜沉积、测试等多个领域不断取得突破。国产刻蚀设备薄膜沉积设备和测试设备有望成为半导体设备国产化先锋。中微公司和北方华创分别在CCP和ICP刻蚀设备领域取得突破，部分产品已进入先进制程生产线验证；北方华创在PVD领域实现了国产薄膜制备设备零的突破，设备覆盖了90-14nm多个制程，沈阳拓荆CVD设备成功进入长江存储生产线。华峰测控模拟测试机国内市占率已达60%，后续SOC项目推进可能为公司带来新的增长空间。半导体设备行业发展概况半导体设备是支撑电子行业发展的基石，也是半导体产业链上游环节市场空间最广阔，战略价值最重要的一环。从整体来看，中国大陆的半导体设备行业，同全球半导体设备行业一样，享受着本土晶圆厂扩产，地方规划重点扶持的政策福利。从国内市场而言，供应链结构合理化和地缘的需求，带来了国内设备市场的动能。因此，国产设备商享有晶圆厂扩产+国产化提速的双重增速。根据SEMI2022年7月中旬发布的报告预测，半导体制造设备全球总销售额预计将在2022年再次突破记录达到1175亿美元，比2021的1025亿美元增长14．7%，并预计在2023年增至1208亿美元。全球半导体设备作为一个具有显著的周期性特点的行业，将实现罕见的连续四年的快速增长。本轮的半导体设备周期在全球范围内延续的时长超出预期。半导体产业运作的两种模式：IDM和垂直分工模式半导体产业运作主要有两种模式，即IDM模式和垂直分工模式。如前文所述，半导体整个制造过程主要包括芯片设计、晶圆制造和封装测试三大环节。所谓IDM（IntegratedDeviceManufacture）模式，即由一个厂商独立完成芯片设计、制造和封装三大环节，英特尔和三星是全球*具代表性的IDM企业。另一种模式为垂直分工模式，即Fabless（无晶圆制造的设计公司）+Foundry（晶圆代工厂）+OSAT（封装测试企业），Fabless是指专注于芯片设计业务，只负责芯片的电路设计与销售，将生产、测试、封装等环节外包的设计企业，代表企业有高通、英伟达、AMD等；Foundry即晶圆代工厂，指只负责制造、封测的一个或多个环节，不负责芯片设计，可以同时为多家设计公司提供服务的企业，代表企业有台积电、中芯国际等。OSAT指专门从事半导体封装和测试的企业。在台积电成立以前，半导体行业只有IDM一种模式。IDM模式的优势在于资源的内部整合优