计算机-关注AMHS国产化机遇

免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。计算机计算机华泰研究2024年3月19日│中国内地专题研究关注AMHS国产化机遇AMHS在晶圆生产过程中主要起到搬运物料、减少人力成本的作用，现已成为晶圆厂必备的生产设备。受下游行业渗透驱动，我们预计2025年，全球AMHS市场规模达37亿美元，中国AMHS市场规模达11亿美元。近年来，国内半导体设备受国外高新技术限制影响，交付的不确定性加大，交付周期延长，同时国外AMHS设备价格高昂，多种因素共同为国内AMHS的发展带来机会。目前国内AMHS厂商已在多个项目开始试点以及量产，建议关注AMHS行业国产化机遇。AMHS已成为晶圆厂的必备设备AMHS为自动物料搬送系统，能快速准确的按照工艺流程在生产设备之间搬送装载晶圆的载具，是半导体产业链中极其关键的环节。半导体行业呈现出晶圆不断扩大的趋势，晶圆从最初的100mm逐渐发展到如今的300mm，晶圆的重量不断增加，人力搬运逐渐无法满足生产过程中的搬运需求，AMHS应运而生。AMHS可以快速准确地将晶圆搬送到目的地，能够大幅细微化及液晶显示器的精细化加工要求的关键搬送设备。计算机计算机研究员SACNo.S0570519080006SFCNo.BQZ938xiechunsheng@+(86)2129872036行业走势图计算机沪深300(%)1(13)(27)(41)Mar-23Jul-23Nov-23Mar-24资料来源：Wind，华泰研究AMHS市场规模持续增长AMHS下游应用场景丰富，除半导体制造行业外，AMHS在先进封装、化合物半导体与面板行业的渗透率也在不断上升。同时，AMHS从开始的只具有简单搬运功能逐渐向智能一体化控制化迭代，价值量不断提升，带动AMHS行业整体的市场规模不断增长。根据SEMI数据，2022年全球AMHS系统的市场规模约为32亿美金，AMHS系统约占半导体设备投资的比例约市场规模达37亿美元，中国AMHS市场规模达11亿美元。客户资源与技术为AMHS行业主要竞争壁垒客户资源是AMHS行业最重要的竞争壁垒。AMHS作为整个晶圆厂的核心枢纽，一旦发生重大故障，将带来巨大的经济损失，因此晶圆厂倾向于选择有实际案例验证的厂商。同时，AMHS也有较高技术壁垒，单个OHT天车的硬件就包含了2000个零部件，机械结构复杂，在材料和零部件选型、结构设计、轨道设计等方面都具备高要求。AMHS的调度控制不仅需要具备底层软件能力，还需要有丰富的晶圆厂自动化经验。根据SEMI的数据，目前AMHS行业主要被日本大福与村田两家公司垄断，合计占全球90%以上市技术受限背景下，AMHS国产化有望加速近年来，国内半导体设备受国外高新技术限制的影响，交付的不确定性加大，交付周期延长。AMHS单套系统价值量极高，单套产线最高超过2亿美金，且售后维护与服务费用较高。AMHS软件抓取的数据涉及核心的商业秘密、技术工艺秘密和数据安全。多种因素共同为国内AMHS的发展提供了机会。近年来国内厂商在AMHS领域开始逐步单点突破，以华芯智能为代表的多家厂商在不同细分市场取得了国内晶圆厂的技术评估、Demo测试机会，目AMHS系统有望迎来发展机遇。风险提示：宏观经济波动、下游需求不及预期。本报告内容均基于客观信息整理，不构成投资建议。免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。AMHS为自动物料搬送系统AMHS（AutomaticMaterialHandlingSystem中文译作“自动物料搬送系统”，能快速准确的按照工艺流程在生产设备之间搬送装载晶圆的载具，是半导体产业链中极其关键的环节。AMHS由传输设备、存储设备、净化设备和控制软件等软硬件共同组成，包括OHT等硬件设备和软件系统MCS（搬送控制管理系统）、MOC（multiOHTscontroller，即OHTC）等。组成部分简介OHT空中走行式无人搬送车采用IPT非接触式供电体系，可实现点对点跨Inter/Intra传送功能；符合SEMI标准，兼容8/12inch料盒。Stocker存储仓库可实现与OHT和TowerStocker延伸CV自动对接；定制化储位模式可优化FAB空间利用率。Lifter升降机通过Crane轿厢搬运FOUP；每一层通过与CV、OHT和Stocker对接，实现FAB跨楼层工艺道序生产功能。OHB空中缓存站OHB为空中缓存站，用于跨轨道运送时存储装载物。MCS搬送控制管理系统AMHS的总控制系统，MCS能够向工序区内的各个存储和搬送设备发出命令，并跟踪系统内搬送物的走向。资料来源：华芯智能官网，华泰研究AMHS诞生历史：随晶圆尺寸的扩大而诞生半导体生产过程中呈现出晶圆尺寸不断扩大的趋势。早期150mm（6英寸）晶圆厂较少的采用AMHS系统，或采取部分区域的自动化方案，主要由于晶圆尺寸较小，搬运难度不高，设备采购与维护成本高，工艺设备标准化程度低等。随着芯片制造主流工艺由28nm制程迈向14nm，7nm，5nm甚至3nm的高尖端制程，晶圆尺寸由之前150mm、200mm发展到目前主流300mm，以及以后的450mm。制程越来越先进，晶圆尺寸越来越大，重量也千克，重量成倍增加。资料来源：SEMI，华泰研究前身阶段：1990年代，8英寸晶圆成为主流，天车方案替代AGV方案，为AMHS前身。随晶圆尺寸增大，物料运输和追溯管理成为影响工厂生产效率的明确要素。同时，随着传输需求的增加，自动化的需求开始凸显。最初晶圆厂采用自动导引车（AGV）作为搬运工具，但使用中逐渐发现一些问题：首先，AGV会和操作员共同占用有限的地面空间，本就有限的通道空间被大量占用；其次，出于物料安全考虑，用于搬运晶圆的AGV通常限速在0.3-1米每秒的速度，并设多重避障设置，这就意味着搬送效率非常有限。到90年代后期，天车的出现让晶圆厂开始转向天车interbay+Stocker的方案搬送物料。资料来源：IEEE，华芯官网，华泰研究诞生阶段：2000年后，12寸厂逐渐成为半导体先进制造的主流发展趋势，AMHS渐渐成为晶圆厂的必需设备。过去在8寸厂中，人工搬送尚可以弥补物料传送环节的不流畅，但对于12寸Fab来说，单个存满wafer的FOUP重量已达8-15公斤，体积为8寸晶圆盒的2倍，出于人体工学设计考虑，以及更大在制品物料数据追踪需求，完善可靠的全流程自动化搬运系统成为必然。人工搬运已经无法满足生产需求，同时为了提高生产效率，AMHS自动物料搬运系统应运而生。因其能减少晶圆的闲置时间，提高无尘室空间利用率，提高产品良率，减少人员误操作，降低人力成本等诸多优势，广泛应用于半导体硅片厂、芯片制造厂、芯片封装厂。代的单元空中搬送系统、第二代的EQtoEQ的部分跨区域直接搬送、第三代全厂性的进行中转。但这对于Stocker的稳定性和中转能力依赖性非常高，为减少Stocker故障可能产生的影响，AMHS后来的设计开始转向分布式存储和点对点搬送，即toolstotools，OHT天车可以通过轨道去往晶圆厂的任何地方。资料来源：IEEE，华芯官网，华泰研究免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。智能阶段：2020年后，第四代系统加入动态决策等功能，从早期的机械搬运向智能一体化转型。第四代AMHS系统是采用空中多岔道且无需等待的自动物料传送系统，传送晶圆盒的速度非常快(≥3米/秒)，它能够曲线移动或者爬坡，无需增加转接单元，摆动小，有效控制颗粒物的产生。为解决搬送可能发生的堵塞问题，提出了动态负载平衡和动态分配任务概念。为减少占地，将早期的stocker储存仓库放到空中的晶圆存储装置OHB。降低成本，OHB的使用减少了Stocker数量，从而降低固定投资，提高设备可靠性，节省定期维护保养成本。AMHS系统的动态决策功能使AMHS系统从早期通过快速机械运动缩短生产周期的设计理念过渡到智能控制空中搬送车位置、合理派工的新概念，充分发挥生产辅助的作用，给晶圆厂带来更多的附加值。帮助半导体厂商全面提升生产效率。AMHS作为晶圆厂的重要组成部分之一，其运行效率将会直接决定晶圆厂的生产效率。天车系统搭配自动化设备可有效提高工厂的质量管控能力，通过与工厂主机之间的通讯，利用派工系统指派搬运车进行指定目标机台上料盒的抓取和搬运，可大幅提高半导体厂的搬送效率，降低生产成本，还可以有效利用洁净车间有限的生产空间。对比人工搬运来说，AMHS更加稳定，且搬运量大，搬运距离远，效率更高，对提高半导体制造的产能有很大作用。减少人为风险。晶圆制造工艺十分复杂，涉及多个环节不停重复，且晶圆片尺寸从8寸到12寸不断增大，重量也在不断提升，单片价值数万元。在MES制造执行系统的控制下，AMHS可以代替人力搬运，因其稳定的特点，很大程度上避免了运输过程中的不可控因素导致的物料的品质问题，采用AMHS方案使得人员操作产生的破片率可下降99%；产品良率提升1%；车间整体效率提升5%。AMHS应用范围最广的是在半导体晶圆厂。在12英寸及以上的晶圆厂中AMHS已成为必备系统，在8英寸晶圆厂中AMHS的渗透率也在不断提高。AMHS可以快速准确地将晶圆搬送到目的地，能够大幅提高效率，缩短时间，增加产能，提升稳定性，是满足半导体的细微化及液晶显示器的精细化加工要求的关键搬送设备。资料来源：各公司官网，华泰研究在先进封装领域AMHS的渗透率也在不断上升。随着全球数字化普及，芯片总数量的增加使得封装行业总体价值量增厚，消费电子、汽车及工业领域对数据传输速度和总量要求有较大提升，先进封装需求提升。据YoleDevelopment测算，2020年全球先进封装市场规模已达300亿美元，预计2026年可达475亿美元，2021-2026年CAGR为8%，2026年先进封装将超过封装总市场规模的50%。先进封装厂商中也需要用到AMHS进行搬运，目前华天、台积电竹南封装新厂等已采用了AMHS自动化系统。资料来源：各公司官网，华泰研究化合物半导体领域也已引入AMHS。化合物半导体典型材料包括GaAs、InP、GaN、SiC、以及以Ga2O3和金刚石为代表的超宽禁带化合物半导体。化合物半导体的晶圆通常比硅晶圆更脆，人工搬运方式会导致破片率大幅增加，随着化合物半导体的逐渐发展和已与国内多家化合物半导体公司进行方案接洽交流。在面板领域，随面板尺寸的扩大，AMHS渗透率不断提高。目前面板主流产品是第6代到第8代产品，其中第6代液晶玻璃基板的尺寸为1500mm×1800mm，而第8代液晶玻璃基板的尺寸达到2200mm×2600mm。液晶面板厂商加工的玻璃基板尺寸越来越大，AMHS(自动物料搬运系统)已经成为液晶面板生产中不可或缺的搬运设备。另外，AMHS的效率还将直接影响全厂的生产效率。在生产过程中，玻璃基板需要在几个不同的生产区域之间往返进出。而实现这些搬运动作的设备和控制装置就是AMHS。在高度自动化的生产过程中，AMHS能够高效、及时、保质保量地将玻璃基板搬运到设定的装置处。液晶面板厂加工的玻璃基板趋于大型化，这对自动搬运系统提出了更高的要求。根据SEMI数据，2022年全球半导体设备销售总额1074亿美元，中国半导体设备销售总额282亿美元。根据SEMI数据，2022年全球AMHS系统的市场规模约为系统约占半导体设备投资的比例约为3%，由此推算，2022年中国AMHS市场规模约为8亿美金。(亿美元)403530252050全球AMHS市场规模yoy（%）50%40%30%20%10%0%-10%-20%2017201820192020202120222023E2024E2025E资料来源：SEMI，华泰研究(亿美元)86420中国AMHS市场规模yoy（%）70%60%50%40%30%20%10%0%-10%2017201820192020202120222023E2024E2025E资料来源：SEMI，华泰研究根据SEMI预测，2025年全球半导体设备的市场规模达1241亿美元，2025年中国半导体设备市场规模为363亿美元。根据Gartner2021年的数据显示，生产自动化与控制类设备在晶圆前端设备占比为4.1%，而AMHS占此类近7成，即AMHS在整个半导体前道设备市场中占比约3%，与历史数据相符。我们预计2025年，全球AMHS市场规模达37亿美元，中国AMHS市场规模达11亿美元。（亿美元）2017201820192020202120222023E2024E2025E全球半导体设备市场规模56664557671210261074100910531241yoy（%）13.9%-10.7%23.6%44.1%4.7%-6.1%4.4%17.9%中国半导体设备市场规模82296282300330363yoy（%）59.8%3.1%38.5%58.3%-4.7%6.4%10.0%10.0%AMHS投资占半导体设备投资比例（%）3.0%3.0%3.0%3.0%3.0%3.0%3.0%3.0%3.0%全球AMHS市场规模213132303237yoy（%）13.9%-10.7%23.6%44.1%4.7%-6.1%4.4%17.9%中国AMHS市场规模2446989yoy（%）59.8%3.1%38.5%58.3%-4.7%6.4%10.0%10.0%资料来源：SEMI，华泰研究预测客户资源是AMHS行业最重要的竞争壁垒。晶圆厂的建设成本高达数百亿，而AMHS作为整个晶圆厂的核心枢纽，一旦发生重大故障，将给客户带来巨大的经济损失。因此，晶圆厂在选择AMHS供应商时非常谨慎。一般来说，没有实际案例的厂商通常需要在晶圆厂进行1-2年的验证，而AMHS厂商在实际产线上的运作也会积累大量经验，并不断优化产品。一般来说，半导体工厂更倾向于选择已经有成功案例的成熟天车系统，从而对于新兴厂家形成较高的准入壁垒。在过去，晶圆厂的客户基本上只会选择大福和村田这两家厂商的产品。然而，随着地缘政治影响、疫情、扩产潮以及服务响应需求等多种因素的叠加，为AMHS厂商带来了机会。AMHS行业具有技术能力壁垒。作为一个系统性的设备，AMHS涵盖了机械、电气、软件等多个学科，并需要对客户场景的需求有足够的了解。硬件是AMHS的基础，单个OHT天车的硬件就包含了2000个零部件，其中包括数十个不同类型的传感器。天车的机械结构复杂，需要在材料和零部件选型、结构设计、轨道设计等方面都具备高要求，以满足在高速行驶过程中的高稳定性和可靠性。在软件方面，随着车辆数量的增加，控制难度也会增加。50辆车和500辆车的运行是完全不同的，因此需要考虑在不同场景下（如车辆交汇、分配等）的解决方案。这就要求团队不仅具备底层软件能力，还需要有丰富的晶圆厂自动化经验，对场景需求有充分的了解。AMHS行业市场份额目前AMHS行业主要被日本的大福与村田两家公司垄断。根据SEMI的数据，2019年，大福与村田合计占全球AMHS市场90%以上市场份额，在我国AMHS行业的市占率也达90%以上。100%80%60%40%20%0%村田大福SEMES2010201120122013201420152016201720182019资料来源：SEMI，华泰研究国外技术限制与高昂价格为国内AMHS的发展带来机会。近年来，国内半导体设备受国外高新技术限制影响，交付的不确定性加大，交付周期延长。大福、村田的存量订单交期延长3-6个月，增量订单几乎已经停止响应，对国内晶圆厂建厂周期造成重大影响。而且AMHS单套系统价值量极高，单套产线最高超过2亿美金，且售后维护与服务费用较高，考虑到成本压力，我们认为国内半导体制造厂商在未来也将倾向于选择国内AMHS设备。迎来发展的核心机遇。大福创于1937年，最早生产气锤、锻压加工机，随着日本经济的复兴与发展，开始涉足物料运输及管理物流。到上世纪50年代中期，大福进入物流设备制造领域，生产制造自动生产线等。从60年代起开始生产立体自动仓库和自动化无人搬送车，1984年推出洁净间自动化方案。目前产品已覆盖面向多场景的输送系统，包括传统制造、半导体制造、面板制造、汽车制造与机场传输。资料来源：大福官网，华泰研究村田机械创于1935年。1986年10月，村田机械成功开发支持无尘车间的空中搬运系统。正式进军无尘搬运领域。村田机械共有六大主要业务板块，分别为自动化物流系统、无尘自动化系统、车床机械、钣金机械、纤维机械和数码复合机/传真机等。资料来源：村田机械官网，华泰研究华芯智能成立于2021年6月（前身新创达成立于2016年团队来自于三星、台积电、大福、ABB等国际一线半导体制造、半导体设备以及工业自动化公司，团队经验涵盖机械设计、自动化、晶圆厂、软件算法等。华芯智能已形成“1+X战略”，以AMHS系统为核心，垂直整合硬件层、控制层、数据层至应用层，由AMHS、自动化机台设备直至整厂自动化解决方案。资料来源：华芯智能公众号，华泰研究目前已形成完善的AMHS的产品体系，涵盖从硬件到软件的全覆盖。在产品方面，华芯智能聚焦核心软件产品MCS＋MOC（multiOHTcontroller）的自主研发、兼容能力和定制化开发，搭配最先进的路径算法，提升AMHS搬送效率，最终实现Fab搬送性能最大化。同时配合完善的AMHS子系统控制软件，包含针对Stocker，Lifter，CV，OLUS等设备专项开发的软硬件设施，无缝适配多种场景工厂自动化需求，满足客户完成半导体Fab产线决策优化和灵活多样的搬运管理需求。资料来源：华芯智能公众号，华泰研究华芯智能AMHS产业化落地领先。公司自2016年即专注于半导体AMHS的迭代研发，作为国内AMHS领域的先行者，华芯率先自主掌握了AMHS的关键性技术，当前天车产品已迭代至第四代，并围绕泛半导体工厂自动化解决方案，构建了完善的软硬件产品矩阵及高效可靠的交付体系。2018年导入国内某顶级封测厂产线（国内首家量产落地在客户端稳定运行近三年，积累了丰富的商用量产和半导体前道、封测领域的定制化实践经验；2022年导入国内某12寸存储晶圆厂客户（国内唯一已经开始交付。宏观经济波动。若宏观经济波动，产业变革及新技术的落地节奏或将受到影响，宏观经济波动还可能对IT投资产生负面影响，从而导致整体行业增长不及预期。下游需求不及预期。若下游数字化需求不及预期，相关的数字化投入增长或慢于预期，致使行业增长不及预期。本报告内容均基于客观信息整理，不构成投资建议。公司简称代码大福株式会社6383JP村田机械未上市华芯智能未上市华天科技002185CH台积电TSMUS资料来源：Bloomberg，华泰研究分析师声明本人，谢春生，兹证明本报告所表达的观点准确地反映了分析师对标的证券或发行人的个人意见；彼以往、现在或未来并无就其研究报告所提供的具体建议或所表迖的意见直接或间接收取任何报酬。一般声明及披露本报告由华泰证券股份有限公司（已具备中国证监会批准的证券投资咨询业务资格，以下简称“本公司”）制作。本报告所载资料是仅供接收人的严格保密资料。本报告仅供本公司及其客户和其关联机构使用。本公司不因接收人收到本报告而视其为客户。本报告基于本公司认为可靠的、已公开的信息编制，但本公司及其关联机构(以下统称为“华泰”)对该等信息的准确性及完整性不作任何保证。本报告所载的意见、评估及预测仅反映报告发布当日的观点和判断。在不同时期，华泰可能会发出与本报告所载意见、评估及预测不一致的研究报告。同时，本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投资收入可能会波动。以往表现并不能指引未来，未来回报并不能得到保证，并存在损失本金的可能。华泰不保证本报告所含信息保持在最新状态。华泰对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改，投资者应当自行关注相应的更新或修改。本公司不是FINRA的注册会员，其研究分析师亦没有注册为FINRA的研究分析师/不具有FINRA分析师的注册资华泰力求报告内容客观、公正，但本报告所载的观点、结论和建议仅供参考，不构成购买或出售所述证券的要约或招揽。该等观点、建议并未考虑到个别投资者的具体投资目的、财务状况以及特定需求，在任何时候均不构成对客户私人投资建议。投资者应当充分考虑自身特定状况，并完整理解和使用本报告内容，不应视本报告为做出投资决策的唯一因素。对依据或者使用本报告所造成的一切后果，华泰及作者均不承担任何法律责任。任何形式的分享证券投资收益或者分担证券投资损失的书面或口头承诺均为无效。除非另行说明，本报告中所引用的关于业绩的数据代表过往表现，过往的业绩表现不应作为日后回报的预示。华泰不承诺也不保证任何预示的回报会得以实现，分析中所做的预测可能是基于相应的假设，任何假设的变化可能会显著影响所预测的回报。华泰及作者在自身所知情的范围内，与本报告所指的证券或投资标的不存在法律禁止的利害关系。在法律许可的情况下，华泰可能会持有报告中提到的公司所发行的证券头寸并进行交易，为该公司提供投资银行、财务顾问或者金融产品等相关服务或向该公司招揽业务。华泰的销售人员、交易人员或其他专业人士可能会依据不同假设和标准、采用不同的分析方法而口头或书面发表与本报告意见及建议不一致的市场评论和/或交易观点。华泰没有将此意见及建议向报告所有接收者进行更新的义务。华泰的资产管理部门、自营部门以及其他投资业务部门可能独立做出与本报告中的意见或建议不一致的投资决策。投资者应当考虑到华泰及/或其相关人员可能存在影响本报告观点客观性的潜在利益冲突。投资者请勿将本报告视为投资或其他决定的唯一信赖依据。有关该方面的具体披露请参照本报告尾部。本报告并非意图发送、发布给在当地法律或监管规则下不允许向其发送、发布的机构或人员，也并非意图发送、发布给因可得到、使用本报告的行为而使华泰违反或受制于当地法律或监管规则的机构或人员。本报告版权仅为本公司所有。未经本公司书面许可，任何机构或个人不得以翻版、复制、发表、引用或再次分发他人(无论整份或部分)等任何形式侵犯本公司版权。如征得本公司同意进行引用、刊发的，需在允许的范围内使用，并需在使用前获取独立的法律意见，以确定该引用、刊发符合当地适用法规的要求，同时注明出处为“华泰证券研究所”，且不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删节和修改。本公司保留追究相关责任的权利。所有本报告中使用的商标、服务标记及标记均为本公司的商标、服务标记及标记。中国香港本报告由华泰证券股份有限公司制作,在香港由华泰金融控股（香港）有限公司向符合《证券及期货条例》及其附属法律规定的机构投资者和专业投资者的客户进行分发。华泰金融控股（香港）有限公司受香港证券及期货事务监察委员会监管，是华泰国际金融控股有限公司的全资子公司，后者为华泰证券股份有限公司的全资子公司。在香港获得本报告的人员若有任何有关本报告的问题,请与华泰金融控股（香港）有限公司联系。香港-重要监管披露•华泰金融控股（香港）有限公司的雇员或其关联人士没有担任本报告中提及的公司或发行人的高级人员。•有关重要的披露信息，请参华泰金融控股（香港）有限公司的网页.hk/stock_disclosure其他信息请参见下方“美国-重要监管披露”。美国在美国本报告由华泰证券（美国）有限公司向符合美国监管规定的机构投资者进行发表与分发。华泰证券（美国）有限公司是美国注册经纪商和美国金融业监管局（FINRA）的注册会员。对于其在美国分发的研究报告，华泰