半导体设备行业市场分析报告

3半导体设备行业市场分析报告2021年6月

行业总览市场空间竞争格局投资要点风险提示超八成半导体产品是集成电路超八成半导体产品是集成电路半导体产品介绍件。集成电路指把基本电路元器件制作在晶2020年全球半导体产品构成传感器分立器件存储芯片逻辑芯片年全球半导体销售额为亿美元，其。集成电路光电子微处理器模拟电路资料来源：wind，WSTS，SIA，市场研究部5半导体产业链分解半导体产业链半导体产业链分解光刻机PVD设备CVD设备检测设备清洗设备刻蚀机等半导体生产主要分为设计、制造、封测亿元高通、联发科、英伟达、华为海思、紫光展讯ASML、应用材料、泛林半导体设备设计：即按照功能要求设计出所需制造亿元I三台积电、格罗方星、英特尔德、中芯国际、联D电、华立微电子M信越化学、江丰电子、SUMCO材料进行功能和性能测试。硅片靶材光刻胶抛光材料光罩等亿元日月光、艾克尔、长电科技、通富微电、天水华天资料来源：wind，中国半导体行业协会，市场研究部，金额为我国相关产业2020年销售额6我国集成电路自给缺口巨大我国集成电路自给率低我国集成电路缺口巨大3000200010000中国集成电路市场规模(亿美元)中国集成电路自给规模(亿美元)电路供给量约为亿美元，需求量为汽车零部件。我国集成电路连年逆差进口金额（亿美元）出口金额（亿美元）4,0003,0002,0001,0000资料来源：ICInsight，wind,市场研究部7半导体制造工艺及对应设备半导体制造流程及对应设备半导体制造流程及主要设备氧化炉离子注入机PVD设备氧化光刻光刻机刻蚀机离子注入物理气相沉积晶圆检测刻蚀以晶圆加工设备为主。检测设备在晶圆加工环节化学气相沉积CVD设备晶圆加工流程包括氧化、光刻和刻蚀、离子注入测试机探针台机械抛光CMP设备资料来源：长川科技招股说明书，市场研究部8半导体制造工艺复杂芯片制造工艺步骤主要功能芯片制造的第一步是对晶圆表面进行氧化，形成一层绝缘层，一是可做后期工艺的辅助层，二是设计图形转移：光刻和刻蚀每个结构层完成后用化学腐蚀和机械研磨相结合的方式对晶圆表面进行磨抛，实现表面平坦化。芯片制造的主要步骤需要循环反复几十次甚至上百次。重复流程资料来源：中芯国际，市场研究部9行业总览市场空间竞争格局投资要点风险提示行业驱动力——龙头扩产，晶圆厂新一轮产能扩张开启主要晶圆厂资本开支计划(百万美元)晶圆厂龙头带头扩产300亿美金（年指引是亿美35,00025,00010,0000亿美元（约合亿人民币）扩建南京工厂，生产全球半导体晶圆厂资本开支）年全球半导体晶圆厂资本开支达亿美亿。4002000资料来源：SEMI，各公司公告，市场研究部11行业驱动力——技术升级带来半导体设备巨大需求摩尔定律推动微处理器的芯片面积持续缩减技术升级带来设备巨大需求摩尔定律指出，当价格不变时，集成电路上可经量产芯片，并在积极研发和2nm制程；芯晶圆技术升级两大方向升级为的英寸，未来还将朝着英寸晶体管越制程越小性能越高产品越好成本越低小代设备”。技术升级同样会带来设备的巨大需硅片直径越大硅片面积越大效率越高资料来源：计算机科学，市场研究部12行业驱动力——技术革新提升设备需求并改变需求结构逻辑器件各制程刻蚀工艺步骤数芯片线宽缩小和堆叠层数增加提升设备需求200160140制62.5%；制程所需刻蚀步骤达次，较14nm。6555400存储器正由2DNAND向NAND发展存储器由向发展带来设备增量。件线宽接近物理极限，通过增加堆叠层数提高1到大增加了刻蚀和清洗工艺步骤，带动相关设备资料来源：中微公司，盛美股份，市场研究部13行业驱动力——全球半导体产能向大陆转移全球半导体产业区域转移发展历程全球半导体产能向大陆转移21世纪之后20世纪展。半导体产业向大陆转移的趋势加强。韩国在存储器产业超越日本。导体生产国。随后，开始走下坡路。创新的代工厂模式跻身全球领先地位。位近年来，除了台积电等外资品牌加速在大陆长长资料来源：sohuSEMI，市场研究部14行业驱动力——国内政策大力支持时间政策相关内容国内政策大力支持《集成电路产业“十二五”到“十二五”末，产业规模再翻一番，关键技术和产品取发展规划》得突破性进展。2012年我国集成电路产业相对落后的局面才、股权投资等多方面支持集成电到2020年，集成电路全行业销售收入年均增速超过20%，16/14nm制造工艺实现规模量产，并设立国家集成电路产业投资基金(简称大基金)。《国家集成电路产业发展推进纲要》2014年将集成电路及专用装备作为“新一代信息技术产业”纳入大力推动突破发展的重点领域。提出要形成关键制造装备供货能力。2015年2016年《中国制造2025》《“十三五”国家战略性启动集成电路重大生产力布局规划工程，加快先进制造工新兴产业发展规划的通知》艺、存储器、特色工艺等生产线建设。《关于集成电路生产企业分别给予2018年1月1日后投资新设的集成电路线宽小于有关企业所得税政策问题130nm、小于65nm或投资额超过150亿元的企业减免企业所2018年2020年的通知》（国发4号文）得税。心更加坚决。“十四五”规划更是带来新的设备需求。《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》（国发8号文）对先进制程的优惠力度明显加大：集成电路线宽小于28纳米（含）且经营期在15年以上的集成电路生产企业或项目，第一年至第十年免征企业所得税。制定实施战略性科学计划和科学工程，瞄准前沿领域。其《中华人民共和国国民经中，在集成电路领域，关注集成电路设计工具、重点装备济和社会发展第十四个五和高纯靶材等关键材料研发、集成电路先进工艺和绝缘栅年规划和2035年远景目标双极型晶体管（IGBT）、微机电系统（MEMS）等特色工艺2021年纲要》突破，先进存储技术升级，碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体发展。资料来源：政府网站，市场研究部15大陆半导体设备市场全球占比，成为全球第一大市场大陆半导体设备市场规模和增速领先全球半导体设备市场（亿美元）制造设备销售额达到亿美元，与年的8007006005004003002001000、11%、、4%，中国大陆市场规模超过中国台湾2020年全球半导体设备区域分布（亿美元）160.8年中国大陆、中国台湾、韩国、日本、北、长的主要动力。26.424.80资料来源：SEMI，市场研究部16晶圆加工设备是核心，尤其以光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备为代表晶圆加工设备技术难度最高全球半导体晶圆加工设备市场及预测全球晶圆加工设备市场（亿美元）YOY（）。800600400200010%5%0%在经历年的下滑之后随着本轮半导体产年晶圆加工设备市场将达到亿美元，。-10%光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备是晶圆加工设备的核心光刻机,21%其他,26%亿美元、亿美元、亿美元，占比分别为。薄膜沉积设备,22%质量检测设备,11%干法刻蚀设备,20%资料来源：SEMI，市场研究部17先进制程、大尺寸设备占比提升晶圆加工设备中先进制程占比不断增加先进制程、大尺寸设备占比提升60%300mm12英寸）晶圆设备占比逐步提升预计，到年，晶圆设备将200mmandBelow300mm90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%资料来源：SEMIGartner，市场研究部18行业总览市场空间竞争格局投资要点风险提示全球竞争格局高度集中，CR5占比66%2020年全球半导体设备十强半导体设备市场集中度高年营收（亿美元）（亿美元）份额美国年全球半导体设备榜单前名企业营收均超过一百亿美Applied1应用材料阿斯麦163.6521.5%23ASML光刻设备荷兰153.9620.6%刻蚀、沉积、清TokyoElectron沉积、刻蚀、匀4硅片检测，测量567823.31局高度集中。目前全球半导体占比，占比，全球半导体设备竞争格局呈现AdvantestScreen迪恩士刻蚀、清洗设备日本6.0%沉积、刻蚀、检Technologies915.1620.2%ASMASM国际荷兰资料来源：VLSI20我国半导体设备国产化率约为我国半导体设备国产化率低2019我国半导体设备自制率约为18.8%国产半导体设备市场（亿美元））14020%15%率约为。该数据包括集成电左0备、刻蚀设备、热处理设备、设我国半导体设备国产化率情况设备名称年国产化率年国产化率主要国内厂家北方华创、中微半导体上海微电子刻蚀设备光刻设备2%＜1%7%＜1%2019年我国半导体设备五强（CSIA）北方华创、中微半导体、沈阳拓荆薄膜沉积设备5%8%排名单位名称上海睿励、精测电子、长川科技量检测设备清洗设备＜1%15%2%12345北京北方华创微电子装备有限公司中微半导体设备（上海）股份有限公司中电科电子装备集团有限公司盛美半导体设备（上海）有限公司沈阳拓荆科技有限公司盛美半导体、北方华创、芯源微、至纯科技中信科、凯世通华海清科20%离子注入设备＜1%CMP设备2%涂胶显影设备6%3%10%8%沈阳芯源资料来源：中微公司招股说明书、《2020年上海集成电路产业发展研究报告》、睿工业，市场研究部21光刻设备ASML光刻机全球垄断全球光刻机市场规模（亿美元）之初，光刻就被认为是集成电路制造工艺发展的驱动0。2019年全球光刻机市场竞争格局本尼康和佳能产品主要为中低端机型。阿斯麦尼康83.3%光刻机”，成为国产光刻机的优秀代表。资料来源：Gartner、SEMI，市场研究部22涂胶显影设备芯源微是国内涂胶设备龙头全球涂胶显影设备市场规模（亿美元）涂胶显影设备是光刻工序中与光刻机配套使用的涂胶、50根据数据，年全球涂胶显影设备市场规模。2019年全球涂胶显影设备市场竞争格局1.0%90%。国内最有竞争力的公司为沈阳芯源微，其涂胶显、技、华灿光电、乾照光电、澳洋顺昌、中芯绍兴、中芯东京电子迪恩士91.3%Suss资料来源：Gartner、SEMI，市场研究部23(3)氧化/扩散炉氧化/扩散炉设备国产替代加速全球氧化扩散炉市场规模（亿美元）GateRTPOxidation/DiffusionFurnace氧化扩散炉设备主要分为三类：氧化炉扩散炉、10.00。2019年全球氧化扩散炉市场竞争格局应用材料氧化扩散炉市场主要被外资品牌占据，如应用材料、东Mattson线，炉达到国内半导体设备的领先水平，年全球市占率约。3.8%4.7%4.9%40.4%MattsonTechnology迪恩士20.3%其他资料来源：Gartner、SEMI，市场研究部24干法刻蚀设备全球刻蚀设备市场规模（亿美元）中微公司介质刻蚀机全球领先刻蚀指将硅片上未被光刻胶掩蔽的部分通过选择性去掉，年导体刻蚀和介质刻蚀占比分别为和39%。导体刻蚀介质刻蚀1600年为7%。2019年全球刻蚀设备市场竞争格局1.4%1.1%0.6%0.8%应用材料日立。进入台积电最新工艺产线，年全球市占率约为。资料来源：Gartner、SEMI，市场研究部25离子注入设备全球离子注入设备市场规模（亿美元）离子注入设备市场集中改变时，硅才成为真正有用的半导体。这个过程被称为掺5年为。02019年全球离子注入设备市场竞争格局5.7%公司合计占据全球以上市场份额。应用材料存储芯片厂成功验证。年，电科装备自主研制出了高亚舍利科技（）17.8%60.0%资料来源：Gartner、SEMI，市场研究部26薄膜沉积设备——CVD设备全球CVD设备市场规模（亿美元）CVD设备集中度较高薄膜沉积常见工艺为化学气相沉积和物理气相沉以细分为、、非管式等。1201000。2019年全球CVD设备市场竞争格局5.2%7.7%应用材料全球市场上，应用材料占据龙头地位，全球市场份ASMInternationalPECVD，已通过主流晶圆代工厂验证，开始进行小批量25.9%其他资料来源：Gartner、SEMI，市场研究部27薄膜沉积设备——PVD设备全球PVD设备市场规模（亿美元）应用材料PVD设备一家独大5物理气相沉积沉积金属属于集成电路工艺的金属化环节，金属化是芯片制造过程中在绝缘介质薄膜上沉积金根据数据，年全球设备市场规模亿年。02019年全球PVD设备市场竞争格局3.0%3.0%3.2%6.0%目前全球市场高度垄断，应用材料一家独大，占据应用材料Ulvac际供应链体系；英寸背金系统进入厦门士兰集科。科磊半导体北方华创Evatec84.8%资料来源：Gartner、SEMI，市场研究部28(8)CMP设备全球CMP设备市场规模（亿美元）CMP设备被美日企业垄断5面，产生氧化膜，然后借助抛光液中的微粒机械研磨作0亿美元，预计到年市场规模亿美元，年。2019年全球CMP设备市场竞争格局3.2%2.4%。应用材料荏原EbaraKCTech其他国内市场上，华海清科和电科装备所是主要的研发力研发的商用机已进入中芯国际生产线。28.3%66.1%资料来源：Gartner、SEMI，市场研究部29检测设备——质量检测设备科磊半导体是全球质量检测设备龙头全球质量测量设备市场规模（亿美元）0半导体制造环节的检测流程分为前道检测和后道检年为。目前集成电路质量测量设备全球主要的供应商是科磊2019年全球质量测量设备市场竞争格局科学具备光学膜厚测量系统、光学关键尺寸和形貌测测量系统。53.6%其他11.3%资料来源：Gartner、SEMI，市场研究部30检测设备——电学检测设备华峰、长川检测设备国内领先中国电学检测设备市场规模（亿元）垒高；探针台与分选机实现被测晶圆0。国内外电学检测设备主要竞争者公司主要产品被爱德万和泰瑞达垄断，分选机被爱德万、科休半导泰瑞达爱德万科利登测试机测试机、分选机测试机外资内资科休半导体爱普生分选机分选机东京电子东京精密长川科技华峰测控上海中艺探针台探针台测试机、分选机测试机研发探针台。华峰测控主要产品为测试机，是国内最大分选机资料来源：semi，赛迪顾问，长川科技招股说明书，泰瑞达等公司官网，市场研究部31清洗设备盛美是国内清洗设备的龙头全球清洗设备市场规模（亿美元）硅片清洗的目标是去除所有表面沾污，包括颗粒、有机物、金属和自然氧化层。目前占统治地位的硅片清洗方法是湿法清洗。湿法清洗设备分为单片清洗设备和槽式清洗设备，槽式清洗设备可批量清洗硅片，但可能导致互相污染现象。0根据数据，年全球湿法清洗设备市场规模。2019年全球清洗设备竞争格局CR3接近，其中迪恩士占比近，是绝对的龙头。韩国海其他干燥）弥补了国内空白。资料来源：Gartner、SEMI，市场研究部32国内半导体设备公司奋力追赶国内领先的半导体设备公司及主要产品国内半导体设备公司进展半导体硅片设备国产企业包括：晶盛机电、连城数控等。随着半导体大硅片的国产替代，相关设备公司的长晶设备和切磨抛设备均迎来重要机会。晶盛机电连城数控上海微电子芯源微长晶炉、切磨抛设备长晶炉、切磨抛设备光刻机晶圆制造涂胶显影设备去胶设备、RTP刻蚀机、MOCVD氧化炉、刻蚀机、LPCVD、、清洗设备离子注入机屹唐半导体中微公司北方华创凯世通的扩张，相关设备迎来了国产替代的重要时间窗口。中科信离子注入机PECVD设备晶圆加工沈阳拓荆华海清科电科装备所上海睿励精测电子中科飞测盛美半导体至纯科技新益昌设备质量检测设备质量检测设备、测试机质量检测设备清洗设备等。封装检测设备技术难度相清洗设备固晶机长川科技华峰测控测试机和分选机测试机资料来源：公司公告，公司官网，wind，市场研究部33国内主要半导体设备上市公司营收和毛利率对比100%50%0%华峰测控长川科技精测电子中微公司芯源微凯世通至纯科技北方华创0102030405060702020年营业收入（亿元）资料来源：wind，市场研究部，凯世通毛利率使用万业企业专用设备数据34行业总览市场空间竞争格局投资要点风险提示投资要点我国半导体设备市场迎来新一轮上升周期。半导体设备主要用于半导体制造和封测环节，分为晶圆加工设备、封装设备和检测设备。随着台积电等晶圆厂龙头开启新一轮扩产周期、技术升级、晶圆产能向大陆转移以及国内政策的大力支持，我国半导体设备市场迎来新一轮上升周期。2020年全球半导体设备市场达到712亿美元，其中大陆市场