半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)市場(chǎng)分析研究

半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)市場(chǎng)分析行業(yè)趨勢(shì)：半導(dǎo)體設(shè)備長坡厚雪國產(chǎn)化替代破繭成蝶半導(dǎo)體行業(yè)：關(guān)系國家安全和經(jīng)濟(jì)增長，是數(shù)字經(jīng)濟(jì)之基石半導(dǎo)體兼具戰(zhàn)略性和市場(chǎng)性兩大特點(diǎn)。“戰(zhàn)略性”主要體現(xiàn)在維護(hù)國家信息安全、占據(jù)信息市場(chǎng)主導(dǎo)權(quán)。“市場(chǎng)性”主要體現(xiàn)在其市場(chǎng)需求日益增長。因此，半導(dǎo)體對(duì)國家安全和經(jīng)濟(jì)增長至關(guān)重要，一直是全球主要經(jīng)濟(jì)體競(jìng)爭(zhēng)的目標(biāo)。當(dāng)前，國家將數(shù)字經(jīng)濟(jì)作為核心發(fā)展戰(zhàn)略之一，半導(dǎo)體作為新一代信息技術(shù)的核心，是數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代基石。要抓住新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命機(jī)遇，離不開半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。半導(dǎo)體行業(yè)經(jīng)濟(jì)體量巨大，是由上游支撐產(chǎn)業(yè)、中游制造產(chǎn)業(yè)和下游應(yīng)用產(chǎn)業(yè)構(gòu)成。尤其是下游應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬。半導(dǎo)體行業(yè)：大周期約十年，需求核心驅(qū)動(dòng)源于技術(shù)發(fā)展2022年全球半導(dǎo)體行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到5801億美元，達(dá)到歷史新高，過去十年復(fù)合增長率7.4%。通過分析過去20年的全球半導(dǎo)體銷售額同比增速，發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體行業(yè)大周期約10年，即每10年一個(gè)“M”形波動(dòng)，主要原因是一方面受全球GDP增速變化影響，另一方面主要是技術(shù)驅(qū)動(dòng)帶來的行業(yè)發(fā)展。2023年上半年全球半導(dǎo)體處于下行周期，但AIGC帶來的新一輪技術(shù)創(chuàng)新引發(fā)需求大幅提升，行業(yè)有望在2024年迎來上行周期。半導(dǎo)體行業(yè)因技術(shù)驅(qū)動(dòng)而形成的十年大周期，本質(zhì)上是因?yàn)榘雽?dǎo)體從研發(fā)到產(chǎn)品應(yīng)用的周期約10年，新產(chǎn)品的應(yīng)用驅(qū)動(dòng)著半導(dǎo)體行業(yè)向上發(fā)展。從1965年至今，半導(dǎo)體產(chǎn)品制造技術(shù)經(jīng)歷了六代發(fā)展，核心指標(biāo)芯片特征尺寸從12μm縮小至3nm，縮小了4000倍。半導(dǎo)體行業(yè)：小周期約三年，預(yù)計(jì)2024年行業(yè)迎來上行周期大周期看技術(shù)，小周期看需求。小周期主要是受下游需求周期波動(dòng)影響，從全球半導(dǎo)體銷售額同比來看，行業(yè)小周期約3年。上一輪周期高點(diǎn)在2021年8月。2023年1月全球半導(dǎo)體銷售額413億美元，同比減少19%。從產(chǎn)業(yè)周期判斷，2023年下半年預(yù)計(jì)迎來下行周期拐點(diǎn)。2024年，一方面?zhèn)鹘y(tǒng)芯片將進(jìn)入庫存拐點(diǎn)，另一方面AIGC對(duì)算力需求的大幅提升，將帶動(dòng)新興芯片需求的爆發(fā)，將加快上行周期的到來。半導(dǎo)體行業(yè)：2022-2030年CAGR約7%，多領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)行業(yè)增長根據(jù)麥肯錫預(yù)測(cè)，2022-2030年，全球半導(dǎo)體行業(yè)年復(fù)合增長率達(dá)6.7%，2030年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)10300億美元。半導(dǎo)體五大下游領(lǐng)域?yàn)橥ㄓ?、?jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、汽車電子、工業(yè)電子、消費(fèi)電子，2022年銷售額占比39%、34%、10%、9%、8%。2022年至2030年，預(yù)計(jì)汽車電子和工業(yè)電子市場(chǎng)增速最快，汽車電子市場(chǎng)將從580億美元增長至1600億美元，年復(fù)合增長率14%，工業(yè)電子將從560億美元增長至1400億美元，年復(fù)合增長率12%。半導(dǎo)體行業(yè)：集成電路是主要研究方向，占半導(dǎo)體銷售額的80%半導(dǎo)體產(chǎn)品分為四大類產(chǎn)品：集成電路、分立器件、光電器件和傳感器。WSTS預(yù)計(jì)2023年集成電路占半導(dǎo)體銷售額80%以上。WSTS預(yù)計(jì)2023年集成電路產(chǎn)品中，邏輯、存儲(chǔ)、模擬、微處理器分別占據(jù)31%、20%、16%、14%的市場(chǎng)份額。半導(dǎo)體行業(yè)：新興產(chǎn)業(yè)帶來“芯”需求，帶來新發(fā)展數(shù)據(jù)、信息爆發(fā)式增長，數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化需求浪潮迭起。以人工智能、云計(jì)算、智能汽車、智能家居、物聯(lián)網(wǎng)等為代表的新興產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，催生出許多新的芯片應(yīng)用需求，如AI芯片、HPC芯片、汽車MCU等，這些創(chuàng)新應(yīng)用將成為半導(dǎo)體行業(yè)的驅(qū)動(dòng)力。半導(dǎo)體設(shè)備：制造集成電路，是半導(dǎo)體行業(yè)的基石半導(dǎo)體設(shè)備用來制造集成電路（芯片）。“一代設(shè)備，一代工藝，一代產(chǎn)品”。半導(dǎo)體產(chǎn)品制造要超前電子系統(tǒng)開發(fā)新一代工藝，而半導(dǎo)體設(shè)備要超前半導(dǎo)體產(chǎn)品制造開發(fā)新一代產(chǎn)品。行業(yè)的發(fā)展源于設(shè)備的更新迭代，是半導(dǎo)體行業(yè)的基石。當(dāng)前半導(dǎo)體設(shè)備年產(chǎn)值約千億美元，支撐的是年產(chǎn)值幾十萬億美元的下游應(yīng)用。半導(dǎo)體設(shè)備：2022年全球1076億美元市場(chǎng)，中國占比約26%2012-2022年全球及中國半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模年復(fù)合增長率分別達(dá)11%、27%，中國市場(chǎng)增速快于全球。我國半導(dǎo)體設(shè)備銷售額占全球比重提升。2022年全球半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)為1076億美元，中國大陸半導(dǎo)體設(shè)備銷售額占全球銷售額26%，達(dá)到283億美元，超出中國臺(tái)灣（25%）、韓國（20%）、北美（10%），連續(xù)三年成為全球最大半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)。競(jìng)爭(zhēng)格局：美日荷當(dāng)前壟斷之局重點(diǎn)設(shè)備的破局之路集成電路制造工藝分為芯片制造和封裝測(cè)試兩大環(huán)節(jié)芯片的制造過程可以分為前道工藝和后道工藝。前道工藝包括光刻、刻蝕、薄膜沉積、離子注入、清洗、化學(xué)機(jī)械拋光、量測(cè)等工藝，后道工藝包括減薄、劃片、裝片、鍵合等封裝工藝以及終端測(cè)試等。半導(dǎo)體設(shè)備：半導(dǎo)體資本開支的80%用于設(shè)備投資在晶圓制造廠資本開支中，20%-30%用于廠房建設(shè)，70%-80%用于設(shè)備投資。設(shè)備投資中，芯片制造和封裝測(cè)試投資額占比約80%、20%。芯片制造設(shè)備中薄膜沉積設(shè)備、光刻設(shè)備、刻蝕設(shè)備占比最高。全球半導(dǎo)體設(shè)備競(jìng)爭(zhēng)格局高度集中，主要由美日荷主導(dǎo)美國在薄膜沉積、離子注入、量測(cè)領(lǐng)域占據(jù)壟斷地位。應(yīng)用材料在PVD、CMP、離子注入全球市占率分別為86%、68%、64%，泛林在刻蝕、電鍍?cè)O(shè)備占率分別為46%、78%，科磊在量測(cè)領(lǐng)域市占率54%。日本在涂膠顯影、清洗設(shè)備占據(jù)優(yōu)勢(shì)。東京電子涂膠顯影設(shè)備市占率89%、迪恩士清洗設(shè)備市占率40%。荷蘭光刻機(jī)是絕對(duì)龍頭，原子層沉積處于領(lǐng)先地位。阿斯麥占據(jù)全球77%市場(chǎng)份額，先晶半導(dǎo)體ALD設(shè)備市占率45%。光刻機(jī)、刻蝕設(shè)備、薄膜沉積設(shè)備是三大核心設(shè)備，價(jià)值量最高集成電路結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，制造工藝繁多。光刻、刻蝕和薄膜沉積是半導(dǎo)體制造三大核心工藝。薄膜沉積工藝在晶圓上沉積一層待處理的薄膜，勻膠工藝系把光刻膠涂抹在薄膜上，光刻和顯影工藝把光罩上的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠，刻蝕工藝把光刻膠上圖形轉(zhuǎn)移到薄膜，去除光刻膠后，即完成圖形從光罩到晶圓的轉(zhuǎn)移。光刻機(jī)：半導(dǎo)體工業(yè)皇冠上的明珠，決定芯片制程的關(guān)鍵光刻是決定集成電路集成度的核心工序，決定了芯片關(guān)鍵尺寸。光刻機(jī)是集成電路制造中難度最高的設(shè)備。光刻的作用是將電路圖形信息從掩膜版上保真?zhèn)鬏?、轉(zhuǎn)印到半導(dǎo)體材料襯底上。光刻基本原理是利用涂敷在襯底表面的光刻膠的光化學(xué)反應(yīng)作用，記錄掩膜版上的電路圖形，從而將集成電路圖形轉(zhuǎn)印到襯底上。光刻技術(shù)經(jīng)歷五代技術(shù)進(jìn)步，由最早的普通光源到193nm波長的DUV光，目前最先進(jìn)波長為13.5nm，制程節(jié)點(diǎn)提高到7-3nm。光刻機(jī)：2021年市場(chǎng)175億美元，上海微電子目前可達(dá)90nm制程2021年全球光刻機(jī)市場(chǎng)規(guī)模175億美元，由阿斯麥、佳能、尼康壟斷，其中ASML占據(jù)絕對(duì)霸主地位。阿斯麥?zhǔn)侨蛭ㄒ灰患夷軌蛟O(shè)計(jì)和制造EUV光刻機(jī)設(shè)備的公司，單臺(tái)EUV光刻機(jī)市場(chǎng)售價(jià)超過1億美元。尼康除EUV光刻機(jī)外波長均可覆蓋，佳能主要集中在i-line和KrF光刻機(jī)。光刻機(jī)三大性能指標(biāo)：分辨率、套刻精度、產(chǎn)出率。分辨率是指光刻機(jī)能夠?qū)⒀谀ぐ嫔系碾娐穲D在襯底上轉(zhuǎn)印的最小極限特征尺寸。套刻精度是指期望位置與實(shí)際轉(zhuǎn)印位置之間的偏差。產(chǎn)出率決定經(jīng)濟(jì)性能，通常以wph表示。國產(chǎn)光刻機(jī)主要公司為上海微電子，其產(chǎn)品主要采用ArF、KrF和i-line光源，可滿足IC前道制造90nm、110nm、280nm關(guān)鍵層和非關(guān)鍵層的光刻工藝需求，28nm設(shè)備積極研發(fā)推進(jìn)中。涂膠顯影機(jī)：光刻工藝流程必需設(shè)備，影響電路圖形質(zhì)量涂膠顯影機(jī)（又稱Track或Coater＆Developer）是指光刻工藝過程中與光刻機(jī)配套的涂膠、顯影及烘烤設(shè)備。早期及較低端的工藝中此類設(shè)備常單獨(dú)使用，在8寸及以上IC生產(chǎn)線上，該設(shè)備一般與光刻設(shè)備聯(lián)機(jī)，配合完成精細(xì)的光刻工藝流程。涂膠顯影機(jī)作為光刻機(jī)的輸入（曝光前光刻膠涂覆）和輸出（曝光后圖形的顯影），主要通過機(jī)械手使晶圓在各系統(tǒng)之間傳輸和處理，從而完成晶圓的光刻膠涂覆、固化、顯影、堅(jiān)膜等工藝過程，其直接影響到光刻工序細(xì)微曝光圖案的形成，且圖形質(zhì)量會(huì)對(duì)后續(xù)蝕刻和離子注入等工藝中圖形轉(zhuǎn)移的結(jié)果有較大的影響，是集成電路制造過程中不可或缺的關(guān)鍵處理設(shè)備。清洗設(shè)備：去除污染物的工藝，步驟占比最大的工序清洗環(huán)節(jié)是影響芯片成品率、品質(zhì)及可靠性的重要因素之一。半導(dǎo)體清洗是芯片制造過程中的重要環(huán)節(jié)，用于去除半導(dǎo)體硅片制造、晶圓制造和封裝測(cè)試中可能存在的雜質(zhì)，避免雜質(zhì)影響芯片良率和芯片性能。隨著芯片制造工藝先進(jìn)制程的持續(xù)提升，對(duì)清洗的質(zhì)量要求也不斷提升。從具體環(huán)節(jié)來看：（1）硅片制造中，需要清洗拋光后的硅片，保證表面平整度和性能，提高良品率；（2）晶圓制造中，光刻、刻蝕、沉積等關(guān)鍵環(huán)節(jié)后需要進(jìn)行清洗，去除晶圓上的化學(xué)雜質(zhì)，減少缺陷率；（3）封裝環(huán)節(jié)，根據(jù)封裝工藝進(jìn)行TSV清洗、UBM/RDL清洗。離子注入機(jī)：決定集成電路摻雜質(zhì)量關(guān)鍵設(shè)備離子注入工藝是指將離子束加速到一定能量（一般在keV至MeV量級(jí)）范圍內(nèi)，然后注入固體材料層，以改變材料表層物理性質(zhì)的工藝。注入離子可以改變固體材料表層導(dǎo)電率或形成PN結(jié)。離子注入機(jī)主要由五部分組成：離子源、磁分析器、加速管或減速管、聚焦和掃描系統(tǒng)、工藝腔(靶室和后臺(tái)處理系統(tǒng))。離子注入機(jī)原理：從離子源引出的離子經(jīng)過磁分析器選擇出需要的離子，分析后的離子經(jīng)加速或減速以改變離子的能量，再經(jīng)過兩維偏轉(zhuǎn)掃描器使離子束均勻的注入到材料表面，用電荷積分儀可精確的測(cè)量注入離子的數(shù)量，調(diào)節(jié)注入離子的能量可精確的控制離子的注入深度。量測(cè)檢測(cè)設(shè)備：集成電路良率控制關(guān)鍵，貫穿全流程檢測(cè)和量測(cè)環(huán)節(jié)是集成電路制造工藝中不可缺少的組成部分，貫穿于集成電路全過程。檢測(cè)指在晶圓表面上或電路結(jié)構(gòu)中，檢測(cè)其是否出現(xiàn)異質(zhì)情況，如顆粒污染、表面劃傷、開短路等對(duì)芯片工藝性能具有不良影響的特征性結(jié)構(gòu)缺陷。量測(cè)指對(duì)被觀測(cè)的晶圓電路上的結(jié)構(gòu)尺寸和材料特性做出的量化描述，如薄膜厚度、關(guān)鍵尺寸、刻蝕深度、表面形貌等物理性參數(shù)的量測(cè)。從技術(shù)路線原理上看，檢測(cè)和量測(cè)主要包括光學(xué)檢測(cè)技術(shù)、電子束檢測(cè)技術(shù)和X光量測(cè)技術(shù)，其中光學(xué)檢測(cè)技術(shù)空間占比較大。重點(diǎn)公司：技術(shù)突破平臺(tái)化發(fā)展國內(nèi)公司邁入快車道北方華創(chuàng)：半導(dǎo)體設(shè)備平臺(tái)型龍頭，規(guī)模效應(yīng)凸顯盈利能力提升北方華創(chuàng)是國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備平臺(tái)型龍頭，布局半導(dǎo)體設(shè)備、真空設(shè)備、新能源鋰電設(shè)備及精密電子元件四大業(yè)務(wù)板塊。據(jù)公司2022年業(yè)績(jī)預(yù)告，公司2022年實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入147億元，同比增長52%，歸母凈利潤23.5億元，同比增長118%，凈利率和扣非凈利率分別為16.0%和14.3%，同比增加3.7pct、6.0pct，規(guī)?；?yīng)凸顯，盈利水平大幅提升。半導(dǎo)體領(lǐng)域布局刻蝕、沉積、清洗、氧化擴(kuò)散等設(shè)備以及流量計(jì)、射頻電源兩大關(guān)鍵零部件，部分產(chǎn)品達(dá)14nm節(jié)點(diǎn)，下游覆蓋邏輯、存儲(chǔ)、功率、三代半、光伏、面板等多領(lǐng)域。公司持續(xù)受益于國產(chǎn)替代的浪潮，滲透率有望持續(xù)提升。晶盛機(jī)電：半導(dǎo)體硅片設(shè)備龍頭訂單高增長，發(fā)力半導(dǎo)體核心零部件國內(nèi)半導(dǎo)體硅片行業(yè)：受益于國產(chǎn)替代+大硅片需求提升。全球半導(dǎo)體硅片市場(chǎng)90%以上由海外壟斷，中國大陸近7成市場(chǎng)由海外廠商主導(dǎo)。公司是國內(nèi)半導(dǎo)體硅片設(shè)備龍頭，8英寸設(shè)備在晶體生長、切片、拋光、CVD等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)全覆蓋，12英寸長晶、切片、研磨、拋光等設(shè)備實(shí)現(xiàn)批量銷售，產(chǎn)品達(dá)國際先進(jìn)水平。布局半導(dǎo)體核心零部件（坩堝、金剛線、閥門、磁流體、管接頭、精密零部件等），強(qiáng)化供應(yīng)能力、解決海外卡脖子。2022年末未完成半導(dǎo)體設(shè)備合同33.92億元（含稅），同比增加218%。拓荊科技：國產(chǎn)薄膜沉積設(shè)備龍頭，受益于國產(chǎn)替代驅(qū)動(dòng)國內(nèi)半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備龍頭，擴(kuò)展混合鍵合產(chǎn)品。2022年，公司PECVD產(chǎn)銷高速增長，收入15.6億元，同比增長131%；ALD中PEALD設(shè)備已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，收入0.33億元，同比增長14%，TALD設(shè)備