半導體設備行業深度報告：美對華限制升級行業景氣度高企國產替代可期-220829（30頁）.pdf

1、 請閱讀最后一頁的免責聲明 1 2022 年年 08 月月 29 日日 證券研究報告證券研究報告行業深行業深度度報告報告 半導體設備半導體設備行業行業 美對華限制升級，行業景氣度高企，國產替代可期美對華限制升級，行業景氣度高企，國產替代可期 半導體設備半導體設備行行業業深度報告深度報告 看看好好 投資要點投資要點 晶圓廠資本開支高企，下游需求旺盛，半導體設備行業高景氣。晶圓廠資本開支高企，下游需求旺盛，半導體設備行業高景氣。半導體設備占晶圓廠產線投資比重約 70%-80%，行業下游需求與晶圓廠資本開支息息相關。2020 年以來，全球半導體行業資本開支節節攀升，2022 有望進一步提升至 190

2、4 億美元，較 2021年同比增長 24%。近年來，中國大陸半導體設備市場快速發展，國內市場增速優于全球，目前市場規模已位居全球首位，尤其在中美科技競爭的背景下，預計下游國產晶圓廠逆周期投資將成為常態，對上游設備需求構成強大支撐。目前，國內半導體設備龍頭廠商合同負債和存貨水平均處于高位，在手訂單充裕，未來業績高增長確定性高。全球全球半導體設備市場規模巨大，國產化率尚不足半導體設備市場規模巨大，國產化率尚不足 20%20%，國產替，國產替代空間廣闊。代空間廣闊。全球半導體設備以前道晶圓制造設備為主，市場規模近 600 億美元，市場占比高達 85%。但由于晶圓制造企業對新設備技術先進性、設備可靠性

3、等方面要求較高，客戶粘性強，行業壁壘極高，全球半導體設備市場基本被美國 Applied Material、荷蘭 ASML、美國 LAM、日本 TEL 和 DNS、美國 KLA等國際巨頭壟斷，國內半導體設備市場國產化率尚不足 20%。目前，美國對中國大陸半導體設備限制升級，全面禁止 14nm以下先進制程半導體設備銷往中國大陸，半導體設備作為“卡脖子”核心環節，國產替代進程未來有望加速。晶圓制造半導體設備種類繁多，國產廠商在細分領域已有所突晶圓制造半導體設備種類繁多，國產廠商在細分領域已有所突破，破，未來有望借助政策東風加速國產替代。未來有望借助政策東風加速國產替代。在前道晶圓制造中，共有七大工藝

4、步驟，分別為氧化/擴散、光刻、刻蝕、離子注入、薄膜生長、清洗與拋光、金屬化等，不同工藝環節對應不同的專用設備，主要包括光刻設備、薄膜沉積設備、刻蝕機、CMP 設備、離子注入機、量測設備、清洗機、熱處理設備等。其中，光刻機技術壁壘最高，上海微電子國產首臺 28nm 光刻機正進行下游客戶驗證；刻蝕機國產化率最高，中微公司已實現 5nm 國產替代，產品已進入國際一流晶圓廠產線；薄膜沉積 市場數據（市場數據（20202 22 2-0 08 8-2626）行業指數漲幅行業指數漲幅 近一周-8.61%近一月 6.25%近三月 15.27%重點重點公司公司 公司名稱公司名稱 公司代碼公司代碼 北方華創 00

5、2371.SZ 中微公司 688012.SZ 行行業指數業指數走勢圖走勢圖 數據來源：Wind，國融證券研究與戰略發展部 研究員研究員 張志剛 執業證書編號：S0070519050001 電話：010-83991712 郵箱： 相關報告相關報告 證券研究報告證券研究報告行業深度行業深度報告報告 請閱讀最后一頁的免責聲明 2 設備技術工藝繁多，國產龍頭廠商北方華創、拓荊科技、中微公司等全面布局，部分產品已至 14nm 先進制程；化學機械拋光為晶圓表面平坦化關鍵設備，華海清科 12 英寸 CMP 設備實現產業化應用；半導體清洗設備主要為日本企業占主導地位，盛美上海已實現國產突破，國產化率已超 20

6、%。隨著國產廠商在細分領域逐漸取得突破，未來有望借助政策東風加速國產替代。投資建議投資建議：半導體設備技術壁壘高，國產替代前景廣闊，在美國對華半導體設備限制升級的背景下，國內龍頭廠商在國產替代趨勢下中長期成長屬性強，未來業績確定性高。建議從兩個方面關注投資機會，一是，半導體晶圓制造工藝繁多，不同環節所用半導體設備大有不同，由此導致半導體設備種類較多，具備綜合實力的半導體設備平臺型企業較為稀缺，建議重點關注，如北方華創、中微公司；二是，在半導體設備細分領域已有突破，未來有望受益于下游客戶導入放量的細分領域龍頭廠商，如拓荊科技、華海清科等。風險因素：風險因素：半導體設備行業下游需求不及預期；國產半

7、導體設備廠商下游客戶驗證進展不及預期；美國對華半導體限制升級，零部件斷供風險提升。fYpX9YdYpZjWuU9YbR9R7NoMrRsQmOlOqQwPiNnNpOaQrRvMwMnOsNvPnQwO證券研究報告證券研究報告行業深度行業深度報告報告 請閱讀最后一頁的免責聲明 3 目目 錄錄 1.1.晶圓廠資本開支高企，下游需求旺盛，半導體設備行業高景氣晶圓廠資本開支高企，下游需求旺盛，半導體設備行業高景氣.6 1.1 半導體設備銷售額創新高，中國大陸市場規模居首位.6 1.2 晶圓廠資本開支高企，下游需求旺盛，半導體設備廠商業績確定性高.7 2.2.半導體設備市場規模巨大，國產化率不及半導體

8、設備市場規模巨大，國產化率不及 20%20%，國產替代空間廣闊，國產替代空間廣闊.10 2.1 半導體設備市場規模達 700 億美元，前道晶圓設備占比最高.10 2.2 國內半導體設備自給率不足 20%，國產替代空間廣闊.12 3.3.半導體晶圓制造設備細分領域分析半導體晶圓制造設備細分領域分析.14 3.1 光刻機：技術壁壘最高，國產 28nm 已完成技術認證.14 3.2 刻蝕機：國產化率最高，中微公司已實現 5nm 國產替代.16 3.3 薄膜沉積設備：技術工藝繁多，國產廠商全面布局.18 3.4 化學機械拋光：華海清科 12 英寸 CMP 設備已實現產業化應用.21 3.5 清洗設備：

9、日本企業占主導地位，國產化率已超 20%.23 4.4.重點公司介紹重點公司介紹.24 4.1 北方華創：國內半導體設備龍頭，在手訂單充裕.24 4.2 中微公司：國內半導體刻蝕設備龍頭，5nm 設備打入國際一線晶圓廠.26 5.5.投資建議投資建議.28 6.6.風險提示風險提示.28 證券研究報告證券研究報告行業深度行業深度報告報告 請閱讀最后一頁的免責聲明 4 插圖目錄插圖目錄 圖 1：北美半導體設備商出貨額（百萬美元）.6 圖 2：全球半導體設備銷售額及增速（十億美元）.7 圖 3：中國大陸半導體設備銷售額及增速（十億美元）.7 圖 4：2021 年各地區半導體設備市場銷售規模及占比.

10、7 圖 5：中國大陸半導體設備銷售額占比逐年提升.7 圖 6：全球半導體行業資本開支（十億美元）.8 圖 7：不同制程下每五百萬片晶圓產能的設備投資成本（億美元）.9 圖 8：國內主要半導體設備廠商合同負債處于高位.10 圖 9：國內主要半導體設備廠商存貨水平處于高位.10 圖 10：2020 年全球半導體前后道設備規模占比.11 圖 11：全球半導體前道后道設備市場規模（億美元）.11 圖 12：前道晶圓制造環節各細分領域設備規模占比.12 圖 13：前道晶圓制造環節各領域設備市場規模（億美元）.12 圖 14：國內半導體設備市場自給率不足 20%.13 圖 15：2020 年全球半導體設備

11、公司市占率.13 圖 16：干法刻蝕占據市場份額的 90%.17 圖 17：三種不同刻蝕材料設備市場占比.17 圖 18：全球干法刻蝕設備市場格局（2020 年）.17 圖 19：國內半導體刻蝕設備國產化率約 25%.18 圖 20：CVD 與 PVD 工藝比較.19 圖 21：全球不同種類半導體薄膜沉積設備市占率（2019 年）.19 圖 22：不同 CVD 設備市場占比.19 圖 23：全球 CVD 設備廠商市占率（2019 年）.19 圖 24：全球 PVD 設備廠商市占率（2019 年）.20 圖 25：全球 ALD 設備廠商市占率（2019 年）.21 圖 26：CMP 拋光模塊示意

12、圖.21 圖 27：CMP 拋光作業原理圖.21 圖 28：全球 CMP 設備市場格局（2020 年）.22 圖 29：半導體工藝進步帶來清洗步驟增加.23 圖 30：全球半導體清洗設備市場格局（2019 年）.24 圖 31：中國半導體清洗設備招標采購份額（2019 年）.24 圖 32：北方華創業務涵蓋半導體、新能源、新材料三大核心領域.25 圖 33：公司營業收入近五年 CAGR 為 42.95%.25 圖 34：公司歸母凈利潤近五年 CAGR 為 63.21%.25 圖 35：公司 22Q1 存貨水平再創新高（億元）.26 圖 36：公司合同負債處于高位（億元）.26 圖 37：中微公

13、司主要產品及介紹.26 圖 38：公司設備累計付運臺數達 2654 個反應臺.27 圖 39：公司營收和利潤穩步提升.28 圖 40：公司盈利能力不斷提升.28 證券研究報告證券研究報告行業深度行業深度報告報告 請閱讀最后一頁的免責聲明 5 表格目錄表格目錄 表 1：中國大陸主要晶圓廠擴產計劃.9 表 2：IC 工藝流程及對應半導體設備.11 表 3：中國主要本土晶圓廠設備的國產化情況.14 表 4：全球光刻機發展歷程.15 表 5：2020 年全球光刻機市場競爭格局.15 表 6：上海微電子主要光刻機產品參數.16 表 7：華海清科 CMP 設備已實現產業化應用.22 表 8：相關標的匯總表

14、（市值、股價對應日期：2022 年 08 月 25 日）.29 證券研究報告證券研究報告行業深度行業深度報告報告 請閱讀最后一頁的免責聲明 6 1 1.晶圓廠資本開支高企，下游需求旺盛，半導體設晶圓廠資本開支高企，下游需求旺盛，半導體設備行業高景氣備行業高景氣 1 1.1 1 半導體設備半導體設備銷售額創新高銷售額創新高，中國大陸市場規模居，中國大陸市場規模居首位首位 疫情導致全球半導體產業供給錯配，晶圓廠擴產帶動半導體設備需求大幅疫情導致全球半導體產業供給錯配，晶圓廠擴產帶動半導體設備需求大幅提升。提升。半導體行業本輪上漲周期起于 2019 年二季度，由于存儲芯片行業過剩產能逐步消化，行業景

15、氣度開始恢復，晶圓廠陸續提高資本開支，2019 年下半年以來，半導體設備出貨量逐漸提升。自 2020 年全球疫情爆發以來，由于居家隔離和辦公帶動 PC 和筆電需求大幅增長，尤其在中美科技爭端背景下，半導體行業出現嚴重的供給錯配，加劇了全球晶圓代工產能供給緊張，芯片漲價此起彼伏，隨后全球各晶圓廠相繼大幅提升資本開支，新一輪晶圓廠擴產周期開啟，由此帶動半導體設備需求大幅提升。全球半導體設備銷售額創新高，行業景氣度持續高企，國內增速優于全球。全球半導體設備銷售額創新高，行業景氣度持續高企，國內增速優于全球。目前，全球半導體設備行業景氣度持續高企，設備銷售額持續創出新高。根據美國半導體產業協會，202

16、1 年 12 月，北美半導體設備商出貨額 39.17 億美元，同比增長 46.10%，僅次于 2021 年 11 月的 39.35 億美元，為歷史次高。全年來看，2021 年北美半導體設備商出貨額達 429.93 億美元，同比增長 44.35%，創出歷史新高。圖 1：北美半導體設備商出貨額（百萬美元）數據來源：美國半導體產業協會，國融證券研究與戰略發展部 從季度數據來看，2022 年一季度，全球半導體銷售額增速有所放緩，但中國大陸地區增速遠高于全球。根據日本半導體設備協會數據，2022 年一季度，全球半導體設備銷售額為 246.9 億美元，受去年同期高基數影響，同比增速僅4.8%。全球來看，半

17、導體設備銷售增速有所放緩，但是，受益于晶圓廠積極擴產，中國大陸地區半導體設備下游需求仍較為旺盛。2022 年一季度，中國大陸地區半導體設備銷售額為 75.7 億美元，同比增長達 27.0%，銷售增速遠高于全球，成為全球半導體設備銷售增長最快的主要地區。證券研究報告證券研究報告行業深度行業深度報告報告 請閱讀最后一頁的免責聲明 7 圖 2：全球半導體設備銷售額及增速（十億美元）圖 3：中國大陸半導體設備銷售額及增速（十億美元）數據來源：日本半導體制造裝置協會，國融證券研究與戰略發展部 數據來源：日本半導體制造裝置協會，國融證券研究與戰略發展部 中美科技爭端促進中國大陸半導體設備市場快速發展，中美

18、科技爭端促進中國大陸半導體設備市場快速發展，20212021 年中國大陸市年中國大陸市場份額近場份額近 30%30%，半導體設備規模居全球首位。，半導體設備規模居全球首位。2013 年以前，中國大陸半導體設備市場占比相對較少，全球市場份額不及 10%，但隨著全球半導體產業逐漸向中國大陸市場轉移，國內半導體設備市場份額逐年提升，全球半導體設備市場占比由 2013 年的 10.6%提升至 2017 年的 14.54%。2018 年以來，由于中美貿易戰爭端開啟，美國對中國科技封鎖加劇，國內政府對半導體產業大力扶持，積極攻克“卡脖子”關鍵技術，國內半導體設備市場發展迅猛。2020 年，中國大陸實現半導

19、體設備銷售額突破 180 億美元，首次超越中國臺灣地區，成為全球半導體設備規模最大的單一市場。根據日本半導體制造裝置協會數據，2021 年，中國大陸、中國臺灣、韓國、日本、北美和歐洲等半導體設備主要地區市場份額分別為 28.86%、24.30%、24.34%、7.60%、7.41%、3.17%，與中美貿易戰之前的 2017 年相比，短短四年時間，中國大陸半導體設備市場份額提升近一倍。圖 4：2021 年各地區半導體設備市場銷售規模及占比 圖 5：中國大陸半導體設備銷售額占比逐年提升 數據來源：日本半導體制造裝置協會，國融證券研究與戰略發展部 數據來源：日本半導體制造裝置協會，國融證券研究與戰略

20、發展部 1 1.2 2 晶圓廠資本開支高企，下游需求旺盛，半導體設備廠商晶圓廠資本開支高企，下游需求旺盛，半導體設備廠商業績確定性高業績確定性高 半導體設備行業下游需求與晶圓廠資本開支息息相關，半導體設備行業下游需求與晶圓廠資本開支息息相關，20202020 年以來，全球年以來，全球半導體行業資本開支節節攀升。半導體行業資本開支節節攀升。根據 IC insights 數據，2021 年全球半導體行 證券研究報告證券研究報告行業深度行業深度報告報告 請閱讀最后一頁的免責聲明 8 業資本開支達到 1539 億美元，同比增長 36%，創下歷史新高。2022 年，全球半導體行業資本開支有望進一步提升至

21、 1904 億美元，較 2021 年同比增長 24%。從晶圓代工廠頭部企業資本開支規劃來看，臺積電資本開支已由 2020 年的 170億美元提升至2021年的300億美元，2022年將進一步提升至400-440億美元，且公司公布未來三年資本開支將達1000億美元。作為全球晶圓代工龍頭廠商，臺積電可謂是全球晶圓廠資本開支水平變動的風向標。此外，聯電 2021 年資本開支為 18 億美金，預計 2022 年將達到 36 億美金，較 2021 年增加一倍，主要用于擴建 12 英寸晶圓產能。國內來看，國產晶圓代工龍頭中芯國際資本開支始終保持高位，2021 年全年資本開支為 45 億美金，預計 2022

22、 年將達到 50億美金，主要用于擴產成熟制程產能。圖 6：全球半導體行業資本開支（十億美元）數據來源：IC insights，國融證券研究與戰略發展部 國內主要晶圓廠擴產積極，設備投資占比約國內主要晶圓廠擴產積極，設備投資占比約 7 70 0%-80%80%，對行業需求構成強，對行業需求構成強大支撐大支撐。目前，由于國產替代需求和半導體供給緊張，國內主要晶圓廠紛紛擴大產能。截至 2021 年底，中芯國際擬擴大產能 24 萬片/月，華虹半導體擬擴產 4 萬片/月。同時，國內存儲芯片龍頭廠商產能建設也在快速推進，長江存儲規劃總產能目標為 30 萬片/月，其中，一期產能規劃為 10 萬片/月，二期產

23、能規劃為 20 萬片/月；合肥長鑫規劃總產能目標為 12 萬片/月，2021 年已擴產 6 萬片/月，2022 年產能有望達到 12 萬片/月。此外，粵芯半導體一期二期總產能 4 萬片/月，預計到 2025 年將擴產至 12 萬片/月。從晶圓廠投資構成看，晶圓廠產線投資中設備投資占比約 70%-80%，廠房建設僅占到晶圓廠資本開支的 20%-30%。而隨著芯片制程的提升，設備投資占比更高。在 16/14nm 制程中，半導體設備投資占比將進一步提升至 85%，而在 7nm 及以下更先進的芯片制程中，半導體設備投資占比將更高，成為晶圓廠產線投資中最大支出項。在晶圓廠積極擴產的背景下，未來將對半導體

24、設備的需求構成強大支撐。證券研究報告證券研究報告行業深度行業深度報告報告 請閱讀最后一頁的免責聲明 9 表 1：中國大陸主要晶圓廠擴產計劃 公司名稱公司名稱 產能規劃產能規劃 制程制程 產能釋放時間產能釋放時間 中芯國際 中芯京城 2024 年達 10 萬片/月（一期）12 英寸 28nm 及以上 2022-2025 中芯深圳 2022 年擴產至 4 萬片/月 12 英寸 28nm 及以上 2022-2023 中芯臨港 擬擴產 10 萬片/月，2022 年 1 月 4 日啟動 12 英寸 28nm 及以上 2023-2025 中芯紹興 產能由 6 萬片/月擴產至 9 萬片/月 8 英寸 90n

25、m 及以上 2021-2022 中芯寧波 擴產 3 萬片/月 8 英寸 90nm 及以上 2022-2023 長江存儲 2021 年產能約 10 萬年/月，目標為 30 萬片/月 12 英寸 NAND Flash 2021-2025 華虹半導體 2021 年計劃從 4 萬片/月擴產至 6 萬片/月，最終產能目標達到 8 萬片/月 12 英寸 90-65/55nm 2021-2022 合肥長鑫 2021 年擴產 6 萬片/月，2022 年有望擴產至 12萬片/月，總產能 30 萬年/月 12 英寸 DRAM 2021-2025 粵芯半導體 一期二期總產能 4 萬片/月，預計到 2025 年擴產至

26、 12 萬片/月 12 英寸 90-65nm 模擬工藝 2021-2025 數據來源：公司公告，國融證券研究與戰略發展部 芯片制程不斷縮小，單產線設備投資大幅提升。芯片制程不斷縮小，單產線設備投資大幅提升。芯片制程不斷縮小成為集成電路行業未來發展的主要趨勢，根據摩爾定律，當價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。目前，半導體芯片的制程已經從上世紀 70 年代的 1m、0.35m、0.13m 逐漸發展至當前的 90nm、65nm、45nm、22nm、16nm、10nm、7nm 乃至 5nm、3nm。根據 IC Insights 預計，至 2

27、024 年，采用 20nm 以下制程的芯片產品市場份額將達到 56.2%，較 2019 年提升 12.9pct。從不同芯片制程產線的設備投資來看，先進制程的設備投資額呈現指數級別的增長。根據 IBS 數據，5 萬片產能的 3nm 產線的設備投資額將超過 200 億美元，是 14nm 芯片制程產線的 3 倍以上，是 28nm 芯片制程產線的 5 倍以上，隨著芯片制程不斷縮小，未來單產線設備投資需求也將大幅增加。圖 7：不同制程下每五百萬片晶圓產能的設備投資成本（億美元）數據來源：中芯國際招股書，國融證券研究與戰略發展部 證券研究報告證券研究報告行業深度行業深度報告報告 請閱讀最后一頁的免責聲明

28、10 下游需求旺盛，行業合同負債和存貨水平處于高位，業績維持高增長可期。下游需求旺盛，行業合同負債和存貨水平處于高位，業績維持高增長可期。從國內主要半導體設備公司財務指標數據來看，目前合同負債和存貨水平均處于歷史高位。合同負債為公司已收應付的義務，一定程度上反映了公司的在手訂單情況。根據半導體設備行業上市公司財務數據，國產半導體設備龍頭廠商北方華創和中微公司合同負債均處于歷史高位，2022年一季度合同負債較2021年同期分別增長 13.26%、227.46%。同時，加上芯源微、長川科技、華峰測控和至純科技等共計六家可得數據半導體設備公司2022Q1合同負債合計為73.97億元，較 2021Q1

29、 的 54.05 億元增長 36.87%，表明國產主要半導體設備廠商在手訂單充裕。此外，由于半導體設備廠商在發貨給下游晶圓廠后，往往需要一定時間的設備驗收周期，已交付未驗收的設備形成公司存貨。從國產主要半導體設備廠商存貨水平來看，逐季抬升的趨勢非常顯著，北方華創和中微公司2022 年一季度存貨水平較 2021 年同期分別增長 63.52%、70.98%，六家可得數據公司 2022Q1 存貨合計為 153.21 億元，較 2021Q1 的 93.56 億元同比增長63.75%，表明國產半導體設備下游客戶需求較好，在手訂單充裕，短期產品放量，未來業績維持高速增長可期。圖 8：國內主要半導體設備廠商

30、合同負債處于高位 圖 9：國內主要半導體設備廠商存貨水平處于高位 數據來源：Wind，國融證券研究與戰略發展部 數據來源：Wind，國融證券研究與戰略發展部 2 2.半導體設備市場規模巨大，國產化率半導體設備市場規模巨大，國產化率不及不及 20%20%，國產替代空間廣闊國產替代空間廣闊 2 2.1 1 半導體設備市場規模達半導體設備市場規模達 7 70000 億美元，前道晶圓設備占比億美元，前道晶圓設備占比最高最高 根據根據晶圓晶圓制造環節不同，半導體設備可分為前道晶圓制造設備、封裝設備制造環節不同，半導體設備可分為前道晶圓制造設備、封裝設備和測試設備。和測試設備。由于半導體工藝制造流程較為復

31、雜，基本可以分為硅片制造、IC設計、晶圓制造和封裝測試，在不同的晶圓制造環節，需要使用不同品類的半導體設備。由此，根據半導體制造的前后順序不同，半導體設備按照制造環節可以分為前道晶圓制造設備、封裝設備和測試設備。證券研究報告證券研究報告行業深度行業深度報告報告 請閱讀最后一頁的免責聲明 11 表 2：IC 工藝流程及對應半導體設備 I IC C工藝工藝 工藝流程及設備工藝流程及設備 硅片制硅片制造造 多晶硅 拉單晶 磨外圓 切片 倒角 研磨 拋光 清洗 檢測 硅片 單晶爐 滾磨機 切片機 倒角機 研磨機 拋光機 清洗設備 檢測設備 ICIC設計設計 前端設計 前仿真 后端設計 驗證 后仿真 晶

32、圓制晶圓制造造 氧化 光刻 刻蝕 離子注入 擴散 退火 薄膜沉積 清洗 金屬化 拋光 量測 氧化爐 光刻機/涂膠/顯影/去膠設備 刻蝕機 離子注入機 擴散爐 RTP 設備 PVD CVD ALD 清洗設備 電鍍設備 CMP 設備 膜厚/OCD 量測設備/電子束量測設備 封裝測封裝測試試 背面減薄 晶圓切割 貼片 引線鍵合 模塑 切筋/成型 成品測試 芯片 減薄機 切割機 貼片機/烤箱 引線鍵合機 注塑機 切筋/成型設備 測試機/探針臺/分選機 數據來源：公開資料整理，國融證券研究與戰略發展部 前道晶圓制造設備市場規模近前道晶圓制造設備市場規模近 600600 億美元，市場占比最高。億美元，市場

33、占比最高。晶圓制造也即前道晶圓制造，包括氧化、光刻、刻蝕、離子注入、擴散、退火、薄膜沉積、清洗、金屬化、拋光、量測等流程，涉及光刻機、刻蝕機、離子注入機、氧化爐、CMP 設備等，是半導體設備中占比最高的環節。根據 Gartner 數據，2020年全球半導設備產業結構中，前道設備在總銷售額中的占比約 85%，而后道工藝設備中，后端測試設備占比約 9%，封裝設備占比約 6%。從市場規模來看，根據 SEMI 數據，全球半導體設備市場規模近 700 億美元，其中，前道晶圓制造設備市場規模高達 586.7 億美元，是半導體設備中規模最大的領域，封裝設備和測試設備市場規模分別為 42.7 億美元、64.1

34、 億美元。圖 10：2020 年全球半導體前后道設備規模占比 圖 11：全球半導體前道后道設備市場規模（億美元）數據來源：Gartner，國融證券研究與戰略發展部 數據來源：SEMI，國融證券研究與戰略發展部 證券研究報告證券研究報告行業深度行業深度報告報告 請閱讀最后一頁的免責聲明 12 在前道晶圓制造中，共有七大工藝步驟，分別為氧化/擴散（Thermal Process）、光刻（Photo-lithography）、刻蝕（Etch）、離子注入（Ion Implant）、薄膜生長（Dielectric and Metal Deposition）、清洗與拋光（Clean&CMP）、金屬化（Me

35、talization），所對應的專用設備主要包括氧化/擴散設備、光刻設備、刻蝕設備、清洗設備、離子注入設備、薄膜沉積設備、機械拋光設備等。根據 SEMI 和 Gartner 數據，光刻設備、薄膜沉積設備、刻蝕機、CMP 設備、離子注入機、量測設備、清洗機、熱處理設備全球市場規模分別為 151 億美元、172 億美元、123 億美元、23 億美元、18 億美元、36 億美元、25 億美元、15億美元，市場占比分別為 25%、24%、17%、3%、3%、5%、4%、2%。其中，光刻設備、薄膜沉積設備和刻蝕設備是晶圓制造中最主要的半導體設備，市場占比合計達 66%。圖 12：前道晶圓制造環節各細分領

36、域設備規模占比 圖 13：前道晶圓制造環節各領域設備市場規模（億美元）數據來源：SEMI，Gartner，國融證券研究與戰略發展部 數據來源：SEMI，Gartner，國融證券研究與戰略發展部 2 2.2 2 國內國內半導體設備半導體設備自給率自給率不足不足 2020%，國產替代空間廣闊，國產替代空間廣闊 半導體設備技術壁壘較高，半導體設備技術壁壘較高，國內半導體設備市場國產化率尚不足國內半導體設備市場國產化率尚不足 2020%。晶圓制造領域技術復雜，工藝步驟繁多，生產所需的設備種類較多，單一設備的效率、可靠性等將直接影響整條生產線的工作效率和芯片產品的良率，因此晶圓制造企業對新設備技術先進性

37、、設備可靠性等方面要求較高，輕易不會更換供應商，新廠商的導入也需要經過非常嚴格的技術和可靠性驗證，驗證周期一般 1-2 年，所以行業壁壘相對較高。目前來看，雖然中國半導體設備市場規模不斷增長，且增速高于全球，目前已經成為全球第一大半導體設備市場。根據日本半導體制造裝置協會數據，2021 年，中國大陸半導體設備全球市場份額已經達到 28.86%。但是，由于國產半導體設備廠商起步較晚，且受限于下游嚴格的驗證周期和客戶導入壁壘，國內半導體設備自給率水平整體偏低，核心半導體專用設備仍主要依賴進口。目前，國產半導體設備銷售規模占中國半導體設備市場需求的比重尚不足 20%。根據中國電子專用設備工業協會的統

38、計數據，2018 年，中國大陸半導體專用設備銷售額為 109 億元，自給率約為 13%，未來國內半導體設備市場國產替代空間仍十分廣闊。證券研究報告證券研究報告行業深度行業深度報告報告 請閱讀最后一頁的免責聲明 13 圖 14：國內半導體設備市場自給率不足 20%數據來源：盛美上海招股書，中國電子專用設備工業協會，國融證券研究與戰略發展部 全球半導體設備市場集中度較高，主要被海外廠商壟斷。全球半導體設備市場集中度較高，主要被海外廠商壟斷。由于半導體設備行業具有較高的技術壁壘、市場壁壘和客戶認證壁壘，以美國Applied Material、荷蘭 ASML、美國 LAM、日本 TEL 和 DNS、美

39、國 KLA 等為代表的國際知名企業經過多年發展，憑借在資金、技術、客戶資源和品牌等方面的優勢，占據了全球半導體專用設備市場的主要份額。根據 VLSI Research 數據，2020 年，全球前5 大半導體設備廠商分別為應用材料、阿斯麥、泛林半導體、東京電子、科磊，全球市場份額分別為 17.7%、16.7%、12.9%、12.3%、5.9%，全球前五大廠商市占率合計 65.5%，前十大廠商市占率合計 76.6%，全球半導體設備市場集中度相對較高，且主要為海外巨頭所壟斷。圖 15：2020 年全球半導體設備公司市占率 數據來源：VLSI Research，國融證券研究與戰略發展部 證券研究報告證

40、券研究報告行業深度行業深度報告報告 請閱讀最后一頁的免責聲明 14 國產廠商在半導體設備國產廠商在半導體設備部分部分細分領域已有所突破細分領域已有所突破，在美國對華半導體設備在美國對華半導體設備限制升級的背景下限制升級的背景下國產替代國產替代有望加速有望加速。近年來，隨著中國對半導體產業的高度重視，中國部分半導體專用設備企業經過了十年以上的技術研發和積累，在部分技術領域陸續取得了突破，成功地通過了部分集成電路制造企業的客戶驗證，成為了晶圓制造企業的設備供應商。細分來看，國內半導體廠商在去膠設備領域自給率最高，基本實現國產替代，而在清洗設備、刻蝕設備、熱處理設備、PVD 設備、CMP 設備等領域

41、，基本也能實現 10%-20%的國產替代率，但在涂膠顯影設備和光刻設備等關鍵設備領域，基本完全依賴進口，尚未有實質性突破進展，是未來國內廠商核心要技術突破的領域。表 3：中國主要本土晶圓廠設備的國產化情況 序號序號 設備名稱設備名稱 國產化率國產化率 國內主要廠家國內主要廠家 1 去膠設備 90%以上 屹唐股份 2 清洗設備 20%左右 盛美上海，北方華創 3 刻蝕設備 20%左右 中微公司，北方華創，屹唐股份 4 熱處理設備 20%左右 北方華創，屹唐股份 5 PVD 設備 10%左右 北方華創 6 CMP 設備 10%左右 華海清科 7 涂膠顯影設備 零的突破 芯源微 8 光刻設備 將有突

42、破 上海微電子 數據來源：盛美上海招股書，國融證券研究與戰略發展部 近日，美國對華半導體產業打壓政策再次升級。一方面，美國政府已通過芯片法案，將為美國半導體研發、制造以及勞動力發展提供 527 億美元。其中 390 億美元將用于半導體制造業的激勵措施，20 億美元用于汽車和國防系統使用的傳統芯片，在美國建立芯片工廠的企業也將獲得 25%的稅收減免，大力扶持美國半導體制造業，希望通過巨額補貼和稅收減免吸引半導體制造業回流美國。同時，芯片法案利用排他性條款限制海外晶圓廠在華擴產先進制程產能，獲得資金補貼的芯片企業，未來 10 年內將不能在中國增產小于 28 納米的先進制程芯片。另一方面，美國全面禁

43、止 14nm 以下先進制程半導體設備銷往中國大陸，將打擊范圍從中芯國際延伸至大陸所有晶圓廠商，包括國產廠商，以及海外廠商在大陸建的晶圓廠。目前，中美科技競爭不斷加劇，美國對華半導體產業打壓不斷升級，半導體設備作為“卡脖子”核心環節，國產替代進程未來有望加速。3 3.半導體半導體晶圓制造設備細分領域晶圓制造設備細分領域分析分析 3 3.1 1 光刻機光刻機：技術壁壘最高技術壁壘最高，國產，國產 28nm28nm 已完成技術認證已完成技術認證 光刻機是晶圓制造設備光刻機是晶圓制造設備中中技術技術壁壘壁壘最高的領域，目前已迭代至第五代最高的領域，目前已迭代至第五代 E EUVUV光刻機。光刻機。光刻

44、是將設計好的電路圖從掩膜板曝光至預涂了光刻膠的晶圓表面上的過程，以便于后續通過刻蝕和離子注入等工藝實現設計電路，是晶圓制造中最重要的關鍵環節，也是半導體制造設備中技術壁壘最高的領域，其結構最為 證券研究報告證券研究報告行業深度行業深度報告報告 請閱讀最后一頁的免責聲明 15 復雜，研發難度也最大，價值量占晶圓制造設備中的 25%，是價值量最大的細分領域。目前，隨著光源和曝光方式的不斷進步，光刻機的發展已歷經 5 代。在最先進的第五代 EUV 光刻機中，光源波長從 g-line 光刻機的 436nm 降低至13.5nm，制程線寬已縮短至 7nm-3nm，是目前最先進的光刻機。表 4：全球光刻機發

45、展歷程 時間時間 代數代數 光源類型光源類型 波長波長 光刻機光刻機 制程節點制程節點 1980 年代早期-1990 年代初期 第一代 汞燈光源 g-line 436nm 接觸式/接近式光刻機 800nm-250nm h-line 405nm 第二代 i-line 365nm 1990 年代后期-2000 年代中期 第三代 DUV 光源 KrF 248nm 掃描投影光刻機 180nm-130nm 第四代 ArF 193nm 步進投影式 浸入步進式光刻機 130nm-65nm/45nm-7nm F2 157nm ArFi 193nm(等效 134nm)2010 年代末期 第五代 EUV 光源 E

46、UV 13.5nm 極紫外式光刻機 7nm-3nm 數據來源：頭豹研究院，國融證券研究與戰略發展部 光刻機市場光刻機市場 ASMLASML 一家獨大，一家獨大，ASMLASML、尼康和佳能三巨頭壟斷全球光刻機供、尼康和佳能三巨頭壟斷全球光刻機供應。應。全球光刻機市場銷量穩步增長，年銷量從 2016 年的 245 臺提升至 2020 年的 413 臺，年復合增速達 13.95%。目前，全球光刻機市場主要被 ASML、尼康、佳能三家廠商壟斷，其中，ASML 是全球最大的光刻機生產商，是全球唯一一家具備 EUV 光刻機生產能力的晶圓制造設備廠商，產品實現 EUV、ArFi、ArF、KrF和 i-li

47、ne 光刻機全覆蓋。根據芯思想研究院數據，2020 年，全球 EUV 光刻機出貨量僅 31 臺，全部由 ASML 獨家供應，占比 100%。而日本的尼康和佳能在ArF、KrF 和 i-line 光刻機領域占有一定市場份額。ArFi 和 ArF 光刻機均是由ASML 和尼康 2 家供應。其中，2020 年，ArFi 光刻機出貨量為 79 臺，ASML 和尼康分別供應 68 臺、11 臺，占比分別為 86%、14%。ArF 光刻機出貨量為 33 臺，ASML 和尼康分別供應 22 臺、11 臺，占比分別為 67%、33%。KrF 和 i-line 光刻機相對比較低端，技術壁壘相對低一些，目前 AS

48、ML、尼康和佳能 3 家企業均能供應。其中，在 i-line 光刻機設備領域，佳能占有一定優勢地位，2020 年出貨量占比達 66.14%。表 5：2020 年全球光刻機市場競爭格局 類別類別 20202020 年年（臺）（臺）價格（價格（20202020，億美元），億美元）ASMLASML 尼康尼康 佳能佳能 合計合計 銷量占比銷量占比 銷售額銷售額 銷售額占比銷售額占比 單價單價/億億 EUV 31 31 8%53.5 35%1.73 ArFi 68 11 79 19%51.4 34%0.65 ArF 22 11 33 8%16.5 11%0.50 KrF 103 2 38 143 35%

49、19.6 13%0.14 i-line 34 9 84 127 31%10.0 7%0.08 合計 258 33 122 413 100%151.0 100%0.37 數據來源：芯思想研究院，國融證券研究與戰略發展部 證券研究報告證券研究報告行業深度行業深度報告報告 請閱讀最后一頁的免責聲明 16 上海微電子為國內光刻機龍頭企業，已實現上海微電子為國內光刻機龍頭企業，已實現 90nm90nm 突破，突破，28nm28nm 處于研發之處于研發之中。中。光刻機作為我國半導體產業重要“卡脖子”設備，是我國實現高科技發展自主可控的必經之路，目前，國廠廠商中在光刻機設備領域取得重要進展的企業主要是上海微

50、電子。上海微電子專攻光刻機設備，公司設備廣泛應用于集晶圓制造、封裝測試及平板顯示、高亮度 LED 等制造領域，在中低端領域已達相對較領先水平，擁有先進的封裝光刻技術。公司于 2022 年 2 月推出中國首臺2.5D/3D 先進封裝光刻機，并正式交付客戶，成為封測龍頭企業的重要供應商，而在半導體前道設備領域，上海微電子IC晶圓制造光刻機設備技術水平與ASML差距較大，但已取得階段性成果。2018 年，公司最先進的 SSA600 系列光刻機項目通過正式驗收，能夠用于 90nm 制程的芯片制造，滿足 8 寸線和 12 寸晶圓產線的大規模工業生產需求，而更先進的國產首臺 28nm 光刻極已經進入研發尾

51、聲，技術檢測和認證已經完成，客戶驗證有望逐步開展，未來有望打破國外壟斷，逐步實現國產替代。表 6：上海微電子主要光刻機產品參數 型號型號 SSA600/20 SSA600/20 SSC600/10 SSC600/10 SSB600/10 SSB600/10 SSB500/40 SSB500/40 SSB500/50SSB500/50 分辨率 90nm 110nm 280nm 2um 1um 曝光光源 ArF excimer laser KrF excimer laser i-line mercury lamp ghi-line/gh line/i-line mercury lamp ghi-l

52、ine/gh line/i-line mercury lamp 鏡頭倍率 1:4 1:4 1:4 硅片尺寸 200mm 或 300mm 200mm 或 300mm 200mm 或 300mm 200mm 或/300mm 200mm 或/300mm 數據來源：上海微電子公司官網，國融證券研究與戰略發展部 3 3.2 2 刻蝕機：刻蝕機：國產化率最高，國產化率最高，中微公司中微公司已實現已實現 5 5nmnm 國產替代國產替代 干法刻蝕為主，市場占比高達干法刻蝕為主，市場占比高達 90%90%?？涛g是利用光刻膠等材料作為掩蔽層，通過化學、物理、化學物理結合的方法有選擇的去除薄膜表面材料，在晶圓上根

53、據光刻圖案進行微觀雕刻，將圖形轉移到晶圓表面的工藝。根據刻蝕方法技術不同，可分為濕法刻蝕和干法刻蝕。其中，濕法刻蝕是利用化學溶液溶解晶圓表面的材料，而干法刻蝕主要是使用氣態化學刻蝕劑與材料產生反應來刻蝕材料并形成可以從襯底上移除的揮發性副產品。濕法刻蝕在半導體產業發展初期被普遍使用，而在 3um 制程以后，由于線寬控制、刻蝕方向性的局限，目前市場上以干法刻蝕為主，市場占比高達 90%。干法刻蝕常用等離子體進行刻蝕，也稱等離子體刻蝕，電容性等離子刻蝕（CCP）和電感性等離子刻蝕（ICP）是兩種常用的等離子刻蝕方法。其中，電容性等離子體刻蝕主要是以高能離子在較硬的介質材料上，常用于介質刻蝕；而電感

54、性等離子體刻蝕主要是以較低的離子能量和極均勻的離子濃度刻蝕較軟的和較薄的材料，常用于硅、金屬刻蝕。此外，根據被刻蝕材料的不同，干 證券研究報告證券研究報告行業深度行業深度報告報告 請閱讀最后一頁的免責聲明 17 法刻蝕可分為介質刻蝕、硅刻蝕、金屬刻蝕，分別應用于不同的工藝，介質刻蝕與硅刻蝕應用市場場景較多，市場占比分別約 49%、48%。圖 16：干法刻蝕占據市場份額的 90%圖 17：三種不同刻蝕材料設備市場占比 數據來源：國際電子商情，國融證券研究與戰略發展部 數據來源：國際電子商情，國融證券研究與戰略發展部 全球刻蝕設備市場高度集中，海外五大廠商占據超全球刻蝕設備市場高度集中，海外五大廠

55、商占據超 95%95%市場份額。市場份額?？涛g設備工藝復雜，技術壁壘較高，目前，全球半導體刻蝕設備市場高度集中，海外廠商占據絕對市場份額。根據 Gartner 數據，2020 年，全球前三大干法刻蝕設備廠商分別為泛林半導體、東京電子、應用材料、日立高新和細美事，市場份額分別為 46.71%、26.57%、16.96%、3.45%、2.53%，前五大廠商市場份額合計高達 96.22%。其中，泛林半導體為全球半導體刻蝕設備龍頭企業，占據全球市場近半份額，龍頭地位穩固。圖 18：全球干法刻蝕設備市場格局（2020 年）數據來源：Gartner，國融證券研究與戰略發展部 半導體刻蝕設備國產化率最高，中

56、微公司已突破半導體刻蝕設備國產化率最高，中微公司已突破 5nm5nm 先進生產線，并導入先進生產線，并導入國際一線晶圓廠。國際一線晶圓廠。半導體刻蝕設備是目前國產化做的最好的細分領域，國內刻蝕設備前三大企業分別為中微公司、北方華創和屹唐半導體。根據 Gartner 數據，2020 年中微公司、北方華創和屹唐半導體全球干法刻蝕設備市場份額為1.37%、0.89%、0.10%，合計已達 2.36%。在國內市場方面，根據中國采招網數 證券研究報告證券研究報告行業深度行業深度報告報告 請閱讀最后一頁的免責聲明 18 據，2019-2021 年，長江存儲刻蝕設備國產化率分別為 24.5%、27.9%、2

57、1.0%，基本穩定在 20%以上，華虹無錫 2019-2020 年刻蝕設備國產化率也分別達到25.0%、21.4%。綜合來看，國產廠商中微公司、北方華創、屹唐股份國內市場份額分別為 13.1%、7.4%、4.0%，合計為 24.5%。其中，北方華創銷售設備類型主要為 ICP 設備，中微公司銷售設備類型主要為 CCP 設備。中微公司：國內干法刻蝕設備龍頭，最高可覆蓋至 5nm 先進制程，公司在等離子體刻蝕設備已實現國產突破，產品全面覆蓋 65nm/14 nm/7nm/5nm 等先進晶圓制造及封裝生產線，5nm 刻蝕設備已進入國際一線晶圓廠客戶，更先進的刻蝕設備正在驗證，是國產半導體設備中唯一能做

58、到 5nm 先進制程的龍頭公司。北方華創：公司刻蝕設備主要分為 NMC508、NMC612 兩個系列，分別對應 8 英寸及 12 英寸晶圓產線，工藝上可支持多晶硅刻蝕、等離子硅刻蝕、金屬刻蝕、原子層刻蝕等。目前，公司多晶硅刻蝕設備已達到 14nm 工藝水平，并在多個客戶端量產，28nm 等離子硅刻蝕設備已進入主流代工廠，14nm 設備進入 ICRD 產線。金屬刻蝕設備產品達到 14nm 工藝水平，原子層刻蝕設備研發成功，正在客戶端進行工藝驗證。圖 19：國內半導體刻蝕設備國產化率約 25%數據來源：中國采招網，國融證券研究與戰略發展部 3 3.3 3 薄膜沉積設備：薄膜沉積設備：技術工藝繁多，

59、國產廠商全面布局技術工藝繁多，國產廠商全面布局 薄膜沉積是采用物理或化學方法在硅片等襯底上沉積一層電介質薄膜或金屬薄膜的過程，所沉積薄膜材料主要是二氧化硅、氮化硅、多晶硅等非金屬以及銅等金屬。根據沉積方法的不同，可以分為化學氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（PVD）和 ALD（原子層沉積）等。其中，根據 AMAT 數據，在全球半導體薄膜沉積設備中，CVD 和 PVD 設備是最主要的薄膜沉積設備，市場占比分別為 57%、25%，沉積絕緣薄膜多使用 CVD，金屬薄膜常用 PVD，而基于 CVD 發展的 ALD 是產業技術發展趨勢，市場使用占比有望逐步抬升。證券研究報告證券研究報告行業深度行業深度報

60、告報告 請閱讀最后一頁的免責聲明 19 圖 20：CVD 與 PVD 工藝比較 圖 21：全球不同種類半導體薄膜沉積設備市占率（2019 年）數據來源：半導體制造技術導論，國融證券研究與戰略發展部 數據來源：AMAT，國融證券研究與戰略發展部 化學氣相沉積（化學氣相沉積（CVDCVD）CVD 是通過化學反應的方式，利用加熱、等離子或光輻射等各種能源，在反應器內使氣態或蒸汽狀態的化學物質在氣相或氣固界面上經化學反應在晶圓表面沉積一種固態物作為薄膜層，可應用于絕緣薄膜、硬掩模層以及金屬膜層的沉積，常用的化學氣相沉積工藝包括常壓化學氣相沉積（APCVD）、低壓化學氣相沉積（LPCVD）和離子增強型化

61、學氣相沉積（PECVD）。其中，APCVD 主要應用在二氧化硅和氮化硅的沉積，LPCVD 主要應用于多晶硅和二氧化硅及氮化硅的沉積，PECVD 則通過等離子產生的自由基來增加化學反應速度，可以利用相對較低的溫度達到較高的沉積速率，廣泛應用于氧化硅、氮化硅以及其他電介質薄膜沉積。目前，PECVD和APCVD/LPCVD三類CVD設備市場占比合計約70%，是 CVD 設備中最主要的產品種類。全球化學氣相沉積設備市場集中度高，主要由應用材料、泛林半導體和東京電子所壟斷，市場占比分別為 30%、21%、19%，CR3 合計高達 79%。國產半導體設備廠商中，北方華創、沈陽拓荊在 CVD 設備領域已有布

62、局。其中，北方華創主要生產 APCVD 設備和 LPCVD 設備，沈陽拓荊則以 PECVD 為主。目前，拓荊科技擁有 12 英寸 PECVD（等離子體化學氣相沉積設備）、SACVD（次常壓化學氣相沉積設備完整系列產品。在 PECVD 設備領域，公司產品可以適配 180-14nm邏輯芯片、19/17nmDRAM 等工藝需求，能夠兼容 SiO2、SiN 等多種反應材料；在 SACVD 設備領域，公司產品可以沉積 BPSG、SAF 材料薄膜，適配 12 英寸40/28nm 及 8 英寸 90nm 以上的邏輯芯片工藝需求。圖 22：不同 CVD 設備市場占比 圖 23：全球 CVD 設備廠商市占率（2

63、019 年）證券研究報告證券研究報告行業深度行業深度報告報告 請閱讀最后一頁的免責聲明 20 數據來源：前瞻產業研究院，國融證券研究與戰略發展部 數據來源：Gartner，國融證券研究與戰略發展部 物理氣相沉積（物理氣相沉積（PVDPVD）PVD 是通過加熱或濺射過程將固態材料氣態化，然后使蒸汽在襯底表面凝結形成固態薄膜，實現原子從源物質到沉底材料表面的物質轉移，過程不涉及化學反應。根據工藝不同，PVD 可以分為真空蒸鍍（Vacuum Evaporator）和濺射（Sputtering）。真空蒸鍍鍍膜工藝簡單、操作容易、純度較高，但難以蒸發金屬和氧化物，而濺射設備制備的薄膜更加均勻、致密，對襯

64、底附著性強，純度更高，逐漸取代了蒸鍍工藝成為主流。在 PVD 工藝中，需要使用半導體 PVD 設備，目前，全球半導體 PVD 設備基本被應用材料所壟斷，其全球市場份額高達 85%，其次為 Evatec 和 Ulvac，市場份額分別為 6%和 5%。在國內廠商中，北方華創為國內 PVD 設備龍頭企業，突破了濺射源設計技術、等離子產生與控制技術、顆?？刂萍夹g、腔室設計與仿真模擬技術、軟件控制技術等多項關鍵技術，相繼推出了 TiN PVD、AIN PVD、Al Pad、ALD 等多款自主研發的 PVD 產品并成功產業化，可應用于集成電路、先進封裝、LED 等領域，產品可覆蓋 90-14nm。目前，公

65、司 PVD 設備被國內先進集成電路芯片制造企業指定為 28nm 制程 Baseline 機臺，并成功進入國際供應鏈體系。圖 24：全球 PVD 設備廠商市占率（2019 年）數據來源：Gartner，國融證券研究與戰略發展部 原子層沉積（原子層沉積（ALDALD）ALD 是將物質以單原子膜形式過循環反應逐層沉積在基底表面，形成對復雜形貌的基底表面全覆蓋成膜的方法，與一般的化學沉積相似，但原子層沉積過程中，新一層原子膜的化學反應是直接與之前一層相關聯的，每次反應只沉積一層原子，可以更加精確控制薄膜的尺寸，對于 DRAM、3D NAND 和邏輯 FinFET制造中有重要地位，有望成為薄膜沉積產業未

66、來發展的核心工藝。目前，ALD 設備處于發展初期，尚未在晶圓制造流程中大規模使用，東京電子和先域都已經推出了 ALD 設備，是全球 ALD 設備領先企業，全球市場占比 證券研究報告證券研究報告行業深度行業深度報告報告 請閱讀最后一頁的免責聲明 21 分別為 31%、29%。國內方面，半導體設備生產商在 ALD 設備方面也已有布局，拓荊科技的 PE-ALD 已適配 55-14nm 邏輯芯片制造工藝需求，可以沉積 SiO2和SiN 材料薄膜；北方華創推出的 ALD 設備可以滿足 28-14nm FinFET 和 3D NAND原子層沉積工藝要求，目前已處于客戶驗證階段。圖 25：全球 ALD 設備

67、廠商市占率（2019 年）數據來源：Gartner，國融證券研究與戰略發展部 3 3.4 4 化學機械拋光化學機械拋光：華海清科華海清科 1212 英寸英寸 C CMPMP 設備已實現產業設備已實現產業化應用化應用 C CMPMP 是實現晶圓表面平坦化的關鍵設備，研發難度大。是實現晶圓表面平坦化的關鍵設備，研發難度大?；瘜W機械研磨（CMP）設備是利用化學-機械動態耦合作用原理，通過化學腐蝕與機械研磨的協同配合作用，實現晶圓表面多余材料的高效去除與全局納米級平坦化全局平整落差 5nm 以內的超高平整度。由于目前的集成電路元件普遍采用多層立體布線，集成電路制造的前道工藝環節要進行多次循環，化學機械

68、拋光（CMP）是集成電路（芯片）制造過程中實現晶圓表面平坦化的關鍵工藝，它是一種集摩擦學、表/界面力學、分子動力學、精密制造、化學/化工、智能控制等多領城最先進技術于一體的設備，工藝復雜、研制難度大。圖 26：CMP 拋光模塊示意圖 圖 27：CMP 拋光作業原理圖 數據來源：華海清科招股書，國融證券研究與戰略發展部 數據來源：華海清科招股書，國融證券研究與戰略發展部 證券研究報告證券研究報告行業深度行業深度報告報告 請閱讀最后一頁的免責聲明 22 全球全球 CMPCMP 設備市場高度集中，設備市場高度集中，被美國被美國應用材料和日本荏原兩家應用材料和日本荏原兩家巨頭巨頭共同壟共同壟斷。斷。全

69、球 CMP 設備市場處于高度壟斷狀態，主要由美國應用材料和日本荏原兩家設備制造商占據。根據 Gartner 數據，兩家制造商分別占比全球 CMP 設備64.1%、29.1%的市場份額，合計高達 93.2%，尤其在 14nm 以下最先進制程工藝的生產線上所應用的 CMP 設備領域，基本完全由應用材料和日本荏原兩家國際巨頭壟斷。圖 28：全球 CMP 設備市場格局（2020 年）數據來源：Gartner，國融證券研究與戰略發展部 國產CMP設備設備廠商主要有華海清科和北京爍科精微電子裝備有限公司，其中：華海清科：國產 12 英寸和 8 英寸 CMP 設備的主要供應商，是目前國內唯一一家為集成電路制

70、造商提供 12 英寸 CMP 商業機型的高端半導體設備制造商，公司研發 12 英寸系列 CMP 設備在國內已投產的 12 英寸大生產線上實現了產業化應用，下游客戶包括中芯國際、長江存儲、華虹集團、大連英特爾、廈門聯芯、長鑫存儲、廣州粵芯、上海積塔等行業內領先集成電路制造企業，占據國產 CMP 設備銷售的絕大部分市場份額。根據 SEMI 數據，按照 CMP 設備銷售收入計算，2018 年-2020 年，華海清科在中國大陸地區的 CMP 設備市場占有率約為 1.05%、6.12%和 12.64%。北京爍科：系中國電子科技集團有限公司所屬中電科電子裝備集團有限公司設立的混合所有制公司，其所生產的 8

71、 英寸 CMP 設備已通過中芯國際和華虹集團驗證并實現商業銷售。2021 年 2 月，公司首臺 12 英寸 CMP 設備已經下線，并發往下游客戶進行驗證。表 7：華海清科 CMP 設備已實現產業化應用 應用領域應用領域 應用節點應用節點 產業應用情況產業應用情況 邏輯芯片制造 150-28 納米 產業化應用 14 納米 產線驗證 3D NAND 制造 128/64/32 層 產業化應用 DRAM 制造 1X/1Y 納米 產業化應用 數據來源：華海清科招股書，國融證券研究與戰略發展部 證券研究報告證券研究報告行業深度行業深度報告報告 請閱讀最后一頁的免責聲明 23 3 3.5 5 清洗設備：清洗

72、設備：日本企業日本企業占占主導主導地位地位，國產化率已超，國產化率已超 20%20%清洗清洗工序占據芯片制造工序步驟的三成以上，工藝進步帶來清洗步驟大幅工序占據芯片制造工序步驟的三成以上，工藝進步帶來清洗步驟大幅增加。增加。清洗是貫穿半導體產業鏈的重要工藝環節，主要用于去除晶圓表面上產生的顆粒、有機物、自然氧化層、金屬雜質等污染物，避免雜質影響芯片良率和芯片產品性能?，F階段，芯片技術節點不斷提升，從 55nm、40nm、28nm 至14nm、7nm 及以下，對晶圓表面污染物的控制要求越來越高，在每一步光刻、刻蝕、沉積等重復性工序后，都需要一步清洗工序，以便將晶圓表面上的各種污染物控制在工藝要求

73、的范圍之內。目前，根據盛美上海招股書數據，清洗步驟數量約占芯片制造所有工序步驟的 30%以上，最多已經達到 200 次，是所有芯片制造工藝步驟中占比最大的工序，而且隨著技術節點的繼續進步，清洗工序的數量和重要性將繼續隨之提升，在實現相同芯片制造產能的情況下，先進制程對清洗設備的需求量也將相應增加。圖 29：半導體工藝進步帶來清洗步驟增加 數據來源：盛美上海招股書，國融證券研究與戰略發展部 全球全球半半導體清洗設備導體清洗設備市場市場主要被主要被日本日本企業企業主導，主導，市場集中度較高，市場集中度較高，國產廠國產廠商商發展較快發展較快，國產化率，國產化率超超 2 20 0%。在全球半導體清洗設

74、備市場，日本企業占據主導地位。根據 Gartner 數據，迪恩士（DNS）占據 45.1%的市場份額，是全球半導體清洗設備龍頭公司，在全球先進制程清洗設備領域，占據絕對優勢。此外，日本東京電子、細美事和泛林半導體等也在行業占據了較高的市場份額，2020 年，各公司在全球市場中占比分別為 25.3%、14.8%、12.5%，CR4 合計占比高達 97.7%，半導體清洗設備市場競爭格局高度集中。證券研究報告證券研究報告行業深度行業深度報告報告 請閱讀最后一頁的免責聲明 24 圖 30：全球半導體清洗設備市場格局（2019 年）圖 31：中國半導體清洗設備招標采購份額（2019 年）數據來源：Gar

75、tner，國融證券研究與戰略發展部 數據來源：中國國際招標網，國融證券研究與戰略發展部 在國內半導體清洗設備市場中，主要企業包括盛美半導體、北方華創、芯源微、至純科技等，國產清洗設備廠商在中國大陸市場的占有率合計已達到 20%以上，相較于晶圓制造其他產業鏈所需設備環節，清洗設備已成為半導體設備中國產化率較高的細分領域。其中：盛美半導體：主要產品為集成電路領域的單片清洗設備，其中包括單片 SAPS 兆聲波清洗設備、單片 TEBO 兆聲波清洗設備、單片背面清洗設備、單片前道刷洗設備、槽式清洗設備、單片槽式組合清洗設備等，產品線較為豐富；北方華創收購美國半導體設備生產商 Akrion Systems

76、 LLC 之后主要產品為單片及槽式清洗設備；芯源微：公司成立于 2002 年，產品包括光刻工序涂膠顯影設備（涂膠/顯影設備、噴膠設備）和單片式濕法設備（清洗設備、去膠設備、濕法刻蝕設備），可用于 6 英寸及以下單片處理（如 LED 晶圓制造環節）及 8/12 英寸單片處理（如晶圓制造及先進封裝環節）。至純科技：公司具備生產 8-12 英寸高階單晶圓濕法清洗設備和槽式濕法清洗設備的相關技術，能夠覆蓋包括晶圓制造、先進封裝、太陽能在內多個下游行業的市場需求。4 4.重點公司介紹重點公司介紹 4 4.1 1 北方華創北方華創：國內國內半導體設備龍頭，在手訂單充裕半導體設備龍頭，在手訂單充裕 國內優秀

77、的平臺型設備公司，產品覆蓋半導體、新能源、新材料三大核心國內優秀的平臺型設備公司，產品覆蓋半導體、新能源、新材料三大核心領域。領域。北方華創前身為七星電子，是由七家國營電子廠及北京電子城控股有限公司合資成立的平臺型設備企業。2016 年，七星電子與北方微電子實現戰略重組，逐步形成半導體裝備、真空裝備、新能源鋰電裝備及精密元器件等涵蓋半導體、新能源、新材料等領域的業務布局，下游客戶幾乎覆蓋了泛半導體行業各細分領域的龍頭公司，包括邏輯代工領域的中芯國際和華虹集團、存儲器領域的長江存儲和長鑫存儲、先進封裝領域的長電科技和華天科技、新能源光伏領域的隆基股份、面板領域的京東方等。證券研究報告證券研究報告

78、行業深度行業深度報告報告 請閱讀最后一頁的免責聲明 25 圖 32：北方華創業務涵蓋半導體、新能源、新材料三大核心領域 數據來源：北方華創 2021 年社會責任報告，國融證券研究與戰略發展部 公司設備已突破公司設備已突破 14nm14nm 先進制程，業績常年保持高速增長，盈利能力不斷先進制程，業績常年保持高速增長，盈利能力不斷提升。提升。公司在半導體設備領域技術實力雄厚，是國內半導體設備龍頭公司，重復訂單驗證下游晶圓廠對公司設備性能的高度認可。目前，公司刻蝕設備在大陸市場份額保持領先，硅刻蝕機突破 14nm 技術，產品已進入中芯紹興、華虹等公司產線。在薄膜沉積設備領域，公司擁有13款PVD產品

79、，制程進步至14nm，CuBS PVD 設備打破 AMAT 壟斷，并進入到長江存儲產業鏈。自 2016 年實現戰略重組以來，公司業績常年保持高速增長。其中，營業收入由 2016 年的 16.22億元提升至 2021 年的 96.84 億元，年均復合增長率為 42.95%；歸母凈利潤由2016 年的 0.93 億元增長至 2021 年的 10.77 億元，年均復合增長率為 63.21%。公司整體利潤增速顯著高于收入增速，規模效應凸顯，盈利能力不斷提升。圖 33：公司營業收入近五年 CAGR 為 42.95%圖 34：公司歸母凈利潤近五年 CAGR 為 63.21%數據來源：Wind，國融證券研究

80、與戰略發展部 數據來源：Wind，國融證券研究與戰略發展部 合同負債和存貨處于高位，未來業績高增長有保障。合同負債和存貨處于高位，未來業績高增長有保障。受全球芯片短缺，國內芯片需求旺盛等因素驅動，下游晶圓廠資本開支持續高企，且已經逐步進入 證券研究報告證券研究報告行業深度行業深度報告報告 請閱讀最后一頁的免責聲明 26 落地期，對上游設備需求構成強大支撐，目前公司在手訂單充裕。根據公司財報數據，公司合同負債和存貨持續處于高位，2022 年一季度合同負債達 50.90億，較 2021 年同比增長 13.26%；存貨為 97.12 億，是 2021 年同期的 1.64 倍，表明公司在手訂單充裕，未

81、來業績增長有保障。圖 35：公司 22Q1 存貨水平再創新高（億元）圖 36：公司合同負債處于高位（億元）數據來源：Wind，國融證券研究與戰略發展部 數據來源：Wind，國融證券研究與戰略發展部 4 4.2 2 中微公司：中微公司：國內半導體刻蝕設備龍頭，國內半導體刻蝕設備龍頭，5nm5nm 設備打入國設備打入國際一線晶圓廠際一線晶圓廠 國內半導體刻蝕設備龍頭，稀缺的平臺型半導體設備公司。國內半導體刻蝕設備龍頭，稀缺的平臺型半導體設備公司。中微公司成立于 2004 年，主要產品包括半導體刻蝕設備、MOCVD 設備、薄膜沉積設備（CVD）以及環保設備四大產品線，是國內少有的平臺型半導體設備公司

82、。公司是國內國內半導體刻蝕設備龍頭，深耕刻蝕設備領域近 20 年，已形成完整的產品系列，產品覆蓋 80%以上前道晶圓制程工藝，下游客戶覆蓋包括臺積電、三星、華虹等在內的國內外一線邏輯、存儲和功率晶圓廠商。圖 37：中微公司主要產品及介紹 證券研究報告證券研究報告行業深度行業深度報告報告 請閱讀最后一頁的免責聲明 27 數據來源：公司公告，國融證券研究與戰略發展部 公司等離子體刻蝕設備已進入國際一線晶圓廠商產線，最高可覆蓋至公司等離子體刻蝕設備已進入國際一線晶圓廠商產線，最高可覆蓋至 5nm5nm先進制程。先進制程。公司在等離子體刻蝕設備已實現國產突破，產品已進入國際一線晶圓廠客戶，產品覆蓋 6

83、5nm/14 nm/7nm/5nm 等先進晶圓制造及封裝生產線，在長江存儲、華虹半導體等國產晶圓廠刻蝕設備招標項目中成為國內第一大刻蝕設備供應商，在部分主要客戶的生產線上已達到 30%甚至更高的市場占有率。同時，公司 MOCVD 設備也已實現大規模量產，并進入到行業領先客戶生產線，連續獲得下游客戶批量訂單，成為世界排名前列的氮化鎵基 LED 設備制造商。截至 2022 年 6 月底，公司設備累計付運臺數達 2654 個反應臺，在客戶 73 條生產線全面量產，設備出貨量逐年抬升。圖 38：公司設備累計付運臺數達 2654 個反應臺 數據來源：公司公告，國融證券研究與戰略發展部 緊抓國產替代時代機

84、遇，公司盈利能力不斷提升。緊抓國產替代時代機遇，公司盈利能力不斷提升。中美科技競爭背景下，公司緊抓國產替代時代機遇，新產品技術不斷突破，下游客戶拓展順利，設備出貨量提升顯著，帶動公司營收和利潤逐年穩步抬升。2016-2021 年，公司營業收入持續增長，從 6.10 億元提升至 31.08 億元，5 年 CAGR 達 26.45%。利潤方面，公司于 2017 年實現扭虧為盈，2017-2021 年進入快速成長期，歸母凈利潤從 2017 年的 0.30 億元上升至 2021 年的 10.11 億元，4 年 CAGR 達 98.74%。2022 年上半年，公司實現營業收入 19.72 億元，同比增長

85、 47.30%；實現歸母凈利潤 4.68 億元，同比增長 17.94%。公司歸母凈利潤增速放緩主要受非經常性損益影響，扣除非經常性損益后，公司實現扣非歸母凈利潤較上年同期增長幅度為 615.26%，仍舊保持高速增長。此外，隨著公司實力增強，造血能力不斷提升，政府補助有所減少。2022 年上半年，計入非經常經損益的政府補助僅8709.29 萬，較去年同期減少約 2.03 億元，公司對外依賴程度大幅降低，內生增長能力大幅加強。證券研究報告證券研究報告行業深度行業深度報告報告 請閱讀最后一頁的免責聲明 28 圖 39：公司營收和利潤穩步提升 圖 40：公司盈利能力不斷提升 數據來源：Wind，國融證

86、券研究與戰略發展部 數據來源：Wind，國融證券研究與戰略發展部 5 5.投資建議投資建議 半導體設備行業的投資邏輯主要源于三個方面，一是，半導體設備占晶圓廠產線投資比重約 70%-80%，行業下游需求與晶圓廠資本開支息息相關。目前，全球主要晶圓廠資本開支高企，尤其在中美科技競爭的背景下，下游國產晶圓廠逆周期投資將成為常態，對上游設備需求構成強大支撐。二是，近年來中國大陸半導體設備市場快速發展，國內市場增速優于全球，市場規模已位居全球首位，但國產化率整體尚不足 20%，未來國產替代空間廣闊。目前，國產廠商在部分細分領域已有所突破，先進制程已可達 14nm，并成功通過下游晶圓制造企業技術驗證，隨

87、著美國對中國大陸半導體設備限制升級，國產廠商有望借助政策東風加速國產替代進程。三是，行業業績確定性高。目前，國內半導體設備龍頭廠商合同負債和存貨水平均處于高位，在手訂單充裕，未來業績高增長確定性高。投資方面，半導體設備技術壁壘高，國產替代前景廣闊，在美國對華半導體設備限制升級的背景下，國內龍頭廠商在國產替代趨勢下中長期成長屬性強，未來業績確定性高。建議從兩個方面關注投資機會，一是，半導體晶圓制造工藝繁多，不同環節所用半導體設備大有不同，由此導致半導體設備種類較多，具備綜合實力的半導體設備平臺型企業較為稀缺，建議重點關注，如北方華創、中微公司；二是，在半導體設備細分領域已有突破，未來有望受益于下

88、游客戶導入放量的細分領域龍頭廠商，如拓荊科技、華海清科等。6 6.風險提示風險提示 半導體設備行業下游需求不及預期；國產半導體設備廠商下游客戶驗證進展不及預期；美國對華半導體限制升級，零部件斷供風險提升。證券研究報告證券研究報告行業深度行業深度報告報告 請閱讀最后一頁的免責聲明 29 表 8：相關標的匯總表（市值、股價對應日期：2022 年 08 月 26 日）證券代碼證券代碼 證券簡稱證券簡稱 總市值總市值 收盤價收盤價 EPSEPS PEPE 評級評級 （億元）（億元）（元）（元）2022022 2E E 2022023 3E E 2022024 4E E 2022022 2E E 202

89、2023 3E E 2022024 4E E 002371.SZ 北方華創 1519.2 288.08 2.97 4.24 5.80 96.93 67.97 49.70 推薦 688012.SH 中微公司 800.81 129.95 1.71 2.25 2.88 76.01 57.77 45.06 推薦 數據來源：Wind，國融證券研究與戰略發展部 證券研究報告證券研究報告行業深度行業深度報告報告 請閱讀最后一頁的免責聲明 30 投資評級說明投資評級說明 證券投資評級：以報告日后的 6-12 個月內，證券相對于市場基準指數的漲跌幅為標準 行業投資評級：以報告日后的 6-12 個月內，行業相對于

90、市場基準指數的漲跌幅為標準 強烈推薦（Buy）：相對強于市場表現 20以上；推薦（Outperform）：相對強于市場表現 520；中性（Neutral）：相對市場表現在55之間波動；謹慎（Underperform）：相對弱于市場表現 5以下?？春茫∣verweight）：行業超越整體市場表現；中性（Neutral）：行業與整體市場表現基本持平；看淡（Underweight）：行業弱于整體市場表現。免責聲明免責聲明 國融證券股份有限公司具備中國證監會批復的證券投資咨詢業務資格。本報告由國融證券股份有限公司制作。本報告僅供本公司的客戶使用，本公司不會僅因接收人收到本報告而視其為客戶。本報告中的信

91、息均來源于本公司認為可靠的已公開資料，但本公司對這些信息的準確性及完整性不作任何保證。本報告所載的資料、工具、意見及推測只提供給客戶作參考之用，并非作為或被視為出售或購買證券或其他投資標的的邀請或向人作出邀請。在不同時期，本公司可發出與本報告所載資料、意見及推測不一致的報告。本公司不保證本報告所含信息保持在最新狀態。同時，本公司對本報告所含信息可在不發出通知的情形下做出修改，投資者應當自行關注相應的更新或修改。國融證券股份有限公司的銷售人員、交易人員以及其他專業人士可能會依據不同假設和標準、采用不同的分析方法而口頭或書面發表與本報告意見及建議不一致的市場評論或交易觀點。本公司沒有將此意見及建議

92、向所有報告接收者進行更新的義務。本公司的資產管理部門、自營部門以及其他投資業務部門可能獨立做出與本報告中的意見或建議不一致的投資決策。市場有風險，投資需謹慎。在任何情況下，本報告中的信息或所表述的意見并不構成對任何人的投資建議。本公司不對任何人因使用本報告中的任何內容所引致的任何損失負任何責任。投資者不應將本報告視為作出投資決策的惟一參考因素，亦不應認為本報告可以取代自己的判斷。在決定投資前，如有需要，投資者務必向專業人士咨詢并謹慎決策。本報告的版權歸國融證券股份有限公司所有。本公司對本報告保留一切權利，除非另有書面顯示，否則本報告中所有材料的版權均屬本公司。未經本公司事先書面授權，本報告的任何部分均不得以任何方式制作任何形式的拷貝、復印件或復制品，或再次分發給任何其他人，或以任何侵犯本公司版權的其他方式使用。所有本報告中使用的商標、服務標記及標記均為本公司的商標、服務標記及標記。