2022年半導體設(shè)備行業(yè)細分設(shè)備及發(fā)展機遇分析半導體熱處理設(shè)備市場規(guī)模保持平穩(wěn)增長

1、2022年半導體設(shè)備行業(yè)細分設(shè)備及發(fā)展機遇分析半導體熱處理設(shè)備市場規(guī)模保持平穩(wěn)增長1.半導體前道設(shè)備詳解光刻機：半導體工業(yè)皇冠上的明珠光刻機是光刻工藝的核心設(shè)備，也是所有半導體制造設(shè)備中技術(shù)含量最高的設(shè)備，包含上萬 個零部件，集合了數(shù)學、光學、流體力學、高分子物理與化學、表面物理與化學、精密儀器 、機械、自動化、軟件、圖像識別領(lǐng)域等多項頂尖技術(shù)。作為整個芯片工業(yè)制造中必不可少的精密設(shè)備光刻機，其光刻的工藝水平直接決定芯片 的制程和性能水平，因此光刻機更是被譽為半導體工業(yè)皇冠上的明珠。光刻機：發(fā)展歷程ASML成立于1984年，當時正是日本半導體如日中天的時代。日本半導體的成功背后，是尼康 和佳能

2、兩大光學巨頭的光刻設(shè)備，以及東京電子、日立、迪恩士等一系列配套廠商的支持。1994年ASML的市場份額只有18%，但設(shè)計超前的8英寸PAS5500以及1995年IPO給ASML帶 來了機遇。臺積電、三星和現(xiàn)代（后來的Hynix）率先決定幾乎全部改用ASML的機器，而1995 年東芝、西門子和IBM聯(lián)盟考慮到和佳能的合作，開始沒有選擇ASML。最后的結(jié)局是：堅持尼康佳能的日系半導體廠商真正開始了長達數(shù)十年的衰敗，而押寶ASML的 三大東亞廠商迅速崛起直到今天稱霸。ASML最先進的浸沒式光刻系統(tǒng)：DUV全球工藝集大成者TWINSCAN NXT:2000i DUV（雙工作臺深紫外光刻機）是ASML最

3、先進的浸沒式光刻系統(tǒng) ，是極紫外光刻機EUV前的重要過渡產(chǎn)品，也是后期7nm/5nm產(chǎn)能的重要補充。光刻機：量價齊升受益于下游需求旺盛，光刻設(shè)備有望量價齊升帶動市場空間不斷增長。價：隨著芯片制程的不斷升級，IC前道光刻機制造日益復(fù)雜，其價格不斷攀升。先進制程發(fā) 展使得晶體管成本降低，但是光刻機價格不斷增高。2018年7nm EUV光刻機平均每臺價格 達到了1.2億歐元。量：晶圓尺寸變大和制程縮小將使產(chǎn)線所需的設(shè)備數(shù)量加大，性能要求變高。12寸晶圓產(chǎn)線 中所需的光刻機數(shù)量相較于8寸晶圓產(chǎn)線將進一步上升。同時預(yù)計2020年隨著半導體產(chǎn)線得 到持續(xù)擴產(chǎn)，光刻機需求也將進一步加大。涂膠顯影：涂膠+烘烤

4、+顯影涂膠顯影設(shè)備包括涂膠機、噴膠機、顯影機，是光刻工序中與光刻機配套使用的設(shè)備，是集 成電路制造的核心設(shè)備。涂膠顯影設(shè)備可以應(yīng)用于集成電路制造前道晶圓加工領(lǐng)域，以及后 道先進封裝領(lǐng)域，其中，應(yīng)用于集成電路制造前道晶圓加工環(huán)節(jié)的前道涂膠顯影設(shè)備更多， 市場份額占比更大。涂膠顯影設(shè)備主要由涂膠、顯影、烘烤三大系統(tǒng)組成，通過圓片傳遞機械手，使圓片在各系 統(tǒng)之間傳輸和處理，完成圓片的光刻膠涂覆、固化、光刻、顯影、堅膜的工藝過程。早期或較低端集成電路工藝中，主要使用獨立機臺（Off-line），隨著集成電路工藝的提升， 目前200mm及以上的生產(chǎn)線大多采用與光刻機聯(lián)機的設(shè)備（In-line），與光刻機

5、配合工作。涂膠顯影：25億美金市場空間，東京電子壟斷90%據(jù)統(tǒng)計，全球前道涂膠顯影設(shè)備銷售額由2013年的14.07億美元增長至2018年的23.26億美 元，年復(fù)合增長率達10.58%，預(yù)計2023年市場規(guī)模約24.76億美元。全球涂膠顯影設(shè)備被日本東京電子高度壟斷，其全球市占率近90%；其余主要廠商還有日本 SCREEN、中國臺灣億力鑫、德國蘇斯微、韓國CND等。中國本土涂膠顯影設(shè)備生產(chǎn)企業(yè) 主要為芯源微，在國內(nèi)市場中的份額占比為4%左右。據(jù)統(tǒng)計，中國大區(qū)（含中國臺灣地區(qū)） 2018年前道涂膠顯影設(shè)備規(guī)模8.96億美元，預(yù)計2023年將達到10.26億美元?？涛g工藝：90%以上為干法刻蝕刻

6、蝕是利用化學或者物理的方法將晶圓表面附著的不必要的材質(zhì)進行去除的過程?？涛g工藝 可分為干法刻蝕和濕法刻蝕。目前應(yīng)用主要以干法刻蝕為主，市場占比90%以上。濕法刻蝕 在小尺寸及復(fù)雜結(jié)構(gòu)應(yīng)用中具有局限性，目前主要用于干法刻蝕后殘留物的清洗?？涛g設(shè)備：微縮化+3D化，推動刻蝕用量增加先進制程以多重模板工藝為依托從而實現(xiàn)更小微觀尺寸，凸顯刻蝕設(shè)備重要性。由于波長 限制，14納米及以下邏輯器件微觀結(jié)構(gòu)的加工無法通過光刻機來實現(xiàn)，必須依靠多重模板 技術(shù)，進一步提升刻蝕技術(shù)及相關(guān)設(shè)備的重要性和需求量。NAND閃存進入3D、4D時代，采用縮小單層上線寬和增加堆疊層數(shù)的方法來增加集成度， 要求刻蝕技術(shù)實現(xiàn)更高的

7、深寬比?？涛g技術(shù)需要在氧化硅和氮化硅一對的疊層結(jié)構(gòu)上，加 工40:1到60:1的極深孔或極深的溝槽。目前，3D96層與128層閃存均已進入量產(chǎn)階段。從 2D NAND過渡到3D NAND，刻蝕設(shè)備的投資占比顯著提升，從20%提高至50%。刻蝕設(shè)備競爭格局：日美廠商頭部集中、中國廠商崛起全球市場行業(yè)集中度高，技術(shù)壁壘顯著。全球刻蝕機市場長期一直被泛林半導體、東京電 子、應(yīng)用材料三大巨頭占據(jù)，2019年合計市場占比約90%，行業(yè)集中度高。2019年，細分 介質(zhì)刻蝕機市場中，東京電子處于領(lǐng)先地位，市占率達到52%，國內(nèi)中微公司市占率也已 達到3%。國內(nèi)刻蝕機市場，國產(chǎn)廠商表現(xiàn)亮眼。泛林半導體依舊在國

8、內(nèi)刻蝕機市場中保持領(lǐng)先地位 ，2019年市占率52%；而國產(chǎn)廠商中，中微公司已占據(jù)20%市場份額，排名第二，北方華 創(chuàng)則占據(jù)6%市場份額；中微領(lǐng)軍國內(nèi)介質(zhì)刻蝕，北方華創(chuàng)則領(lǐng)軍國內(nèi)硅刻蝕。沉積設(shè)備：CVD應(yīng)用逐步增加薄膜沉積工藝中由于CVD技術(shù)路線較多，具有較好的孔隙填充和膜厚控制能力，CVD在金 屬沉積方面的應(yīng)用正在增加。沉積設(shè)備：線寬微縮+結(jié)構(gòu)3D化，催生成倍需求邏輯芯片：摩爾定律下需要采用多重曝光工藝，重復(fù)多次薄膜沉積和刻蝕工序以實現(xiàn)更小線寬 ，由此帶動薄膜沉積設(shè)備需求成倍增加。對比中芯國際180nm和90nm產(chǎn)線設(shè)備用量，PVD和 CVD需求均增長近4-5倍。存儲芯片：NAND 制造工藝

9、從2D向3D轉(zhuǎn)化，堆疊層數(shù)也從32/64層向128/196層發(fā)展，產(chǎn)品 結(jié)構(gòu)和層數(shù)的復(fù)雜化同樣催生更多薄膜沉積設(shè)備需求。離子注入：較小制程下的摻雜方法摻雜是把雜質(zhì)引入半導體材料的晶體結(jié)構(gòu)中，以改變它的電學性能。硼、磷、砷、銻是半導 體制造中最常見的四種雜質(zhì)。摻雜的原因有很多，例如硼和磷雜質(zhì)擴形成硅器件的多數(shù)載流子，形成硅片的導電層，也可 以改變材料的性能，摻雜還可以提高多晶硅柵電極的電導率。在晶片制造中，有兩種方法可以引入雜質(zhì)元素，即熱擴散和離子注入，隨著特征尺寸的不斷 減小，現(xiàn)代晶片制造幾乎所有摻雜工藝都是用離子注入實現(xiàn)的。熱處理設(shè)備市場：氧化/擴散爐遠期市場規(guī)模7.1億美元近年來，半導體熱

10、處理設(shè)備市場規(guī)模保持平穩(wěn)增長。根據(jù)Gartner統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2020年全球熱處 理設(shè)備市場規(guī)模合計15.37億美元，其中氧化/擴散設(shè)備市場規(guī)模約5.52億美元。下游對于半導體產(chǎn)品性能需求的不斷提升，將對上游熱處理設(shè)備市場產(chǎn)生拉動效應(yīng)，在此趨 勢下，熱處理設(shè)備預(yù)計將獲得更大的發(fā)展空間，2025年熱處理設(shè)備市場規(guī)模有望達到19.91 億美元，氧化/擴散設(shè)備市場規(guī)模將達到7.10億美元。清洗工藝：干法清洗 VS 濕法清洗清洗工藝 ： 主要用于去除芯片制造中上一道工序所遺留的超微細顆粒污染物、金屬殘留、 有機物殘留物，去除光阻掩膜或殘留，也可根據(jù)需要進行硅氧化膜、氮化硅或金屬等薄膜 材料的濕法腐蝕，為下

11、一步工序準備好良好的表面條件。清洗設(shè)備需求：遠期41億美元全球空間根據(jù)Gartner 統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2018年全球半導體清洗設(shè)備市場規(guī)模為34.17億美元，2019和 2020年受全球半導體行業(yè)景氣度下行的影響，有所下降，分別為31.7和33.4億美元，隨 著全球半導體行業(yè)復(fù)蘇，全球半導體清洗設(shè)備市場將呈逐年增長的趨勢，2025年預(yù)計全 球半導體清洗設(shè)備行業(yè)將達到40.7億美元。CMP拋光工藝：耗材成本占比68%化學機械拋光（CMP）是半導體集成電路 制造前道工序和先進封裝環(huán)節(jié)的必備環(huán)節(jié)， 指用化學腐蝕及機械力對加工過程中的硅晶 圓或其它襯底材料進行平坦化處理。CMP工藝的原理是將機械力作用于圓片

12、表 面，同時由拋光液中的化學物質(zhì)與圓片表面 材料發(fā)生化學反應(yīng)來增加其拋光速率。CMP市場主要分為設(shè)備和耗材（拋光液、 拋光墊），其中CMP耗材占接近68%， CMP設(shè)備為32%。檢測和量測設(shè)備： 2022年中國檢測和量測設(shè)備市場規(guī)模近34億美金半導體檢測設(shè)備是芯片良率控制的關(guān)鍵，分為（1）前道量測設(shè)備（工藝流程控制設(shè)備）和 （2）后道測試設(shè)備（自動檢測設(shè)備ATE）。前道量測設(shè)備主要用于晶圓加工環(huán)節(jié)，目的是 檢查每一步制造工藝后晶圓產(chǎn)品的加工參數(shù)是否達到設(shè)計的要求或者存在影響良率的缺陷， 屬于物理性的檢測；后道測試設(shè)備主要是用在晶圓加工之后、封裝測試環(huán)節(jié)內(nèi)，目的是檢查 芯片的性能是否符合要求，屬

13、于電性能的檢測。2.半導體設(shè)備需求拆解臺積電：22年將是強勁增長的年份臺積電2021年資本支出300億美元，22年資本支出將達到400-440億美元，其中大部分（7080%）將 集中于先進技術(shù)產(chǎn)品線，涵蓋了 7nm、5nm、3nm 和 2nm 芯片制造工藝。公司預(yù)計2022年將是又一個強勁增長的年份。對于2022全年，臺積電預(yù)計整個半導體市場將增長約9%， 代工行業(yè)的增長預(yù)計將接近20%，公司將有信心跑贏代工行業(yè)20的增速。中芯國際：半導體行業(yè)仍然供大于求中芯國際2021年資本支出45億美元，22年資本支出預(yù)計將達到50億美元。公司表示半導體行業(yè)仍處于供大于求的狀態(tài)，部分應(yīng)用領(lǐng)域整體需求增速放

14、緩，產(chǎn)能全面短 缺逐步向安全性、結(jié)構(gòu)性短缺轉(zhuǎn)變。華虹半導體：22年的需求依舊十分強勁公司2021年資本開支9.39億美元，21Q4產(chǎn)能利用率超100%。擴產(chǎn)方面，公司從2021年年中開始實施94.5K的擴產(chǎn)，首臺設(shè)備預(yù)計2022年3月份搬入，2022年底之前， 預(yù)計95%以上的設(shè)備可以投入使用。隨著設(shè)備的搬入、調(diào)試的完成，公司將在2022年底實現(xiàn)94.5K的產(chǎn) 能。設(shè)備投資成本：28nm約8億美元/萬片先進制程投資成本高，研發(fā)進程緩，成熟制程在成本控制方面更具優(yōu)勢。根據(jù)IBS統(tǒng)計，隨 著技術(shù)節(jié)點的不斷縮小，集成電路制造的設(shè)備投入呈大幅上升的趨勢。以5納米技術(shù)節(jié)點為 例，其投資成本高達數(shù)百億美元

15、，是14納米的兩倍以上，28納米的四倍左右。格羅方德和 聯(lián)電均已宣布暫緩10nm以下制程的研發(fā)。中芯京城：76億美元擴產(chǎn)10萬片/月中芯京城項目，總投資76億美元，分兩期建設(shè)。一期計劃于2024年完工，建成后將達成每 月約10萬片12吋晶圓產(chǎn)能。長江存儲：20萬片/月產(chǎn)能待擴長江存儲“國家存儲器基地項目”由紫光集團、國家集成電路基金、湖北省科投集團和湖 北省集成電路產(chǎn)業(yè)基金共同投資建設(shè)。此項目規(guī)劃共投資約1697億元，分兩期建設(shè)3D NAND Flash芯片工廠，兩期達產(chǎn)產(chǎn)能30 萬片/月。華潤微：重慶擴產(chǎn)12吋晶圓華潤微與大基金二期聯(lián)手，預(yù)計投75.5億元擴產(chǎn)晶圓；建成后預(yù)計將形成月產(chǎn)3萬片

16、12吋中 高端功率半導體晶圓生產(chǎn)能力，并配套建設(shè)12吋外延及薄片工藝能力。士蘭微：8吋、12吋二期待擴8吋：2019年，公司公告擬投資15億元啟動8吋二期擴產(chǎn)，計劃新增年產(chǎn)能43.2萬片，即3.6 萬片/月；2020年底，士蘭微實現(xiàn)8吋產(chǎn)能6萬片/月。12吋：士蘭微12吋產(chǎn)線一期于2020年底正式投產(chǎn)，月產(chǎn)能4萬片/月，現(xiàn)處于爬坡中。2021 年5月，公司公告啟動12吋二期建設(shè)，預(yù)計新增年產(chǎn)24萬片高壓集成電路和功率器件芯片。第三代半導體 ：2020年694億元投資據(jù)CASA Research統(tǒng)計，2020年共有24筆第三代半導體投資擴產(chǎn)項目， 披露的投資擴產(chǎn)金額達到694億元， 較2019年

17、同比增長161%；其中， SiC涉及金額550億元，GaN涉及金 額144億元。全球產(chǎn)能分布：中國大陸聚焦28納米以上成熟制程根據(jù)2020年全球各地區(qū)晶圓產(chǎn)能按制程拆分來看，受臺積電和三星驅(qū)動，全球10納米以下 產(chǎn)能主要位于中國臺灣及韓國，其中中國臺灣產(chǎn)能占比90%以上。美國產(chǎn)能則主要集中在10納米到22納米。中國大陸在28nm以上制程的占比最高，其中在28 納米-45納米已經(jīng)成為全球僅次于中國臺灣的第二大產(chǎn)能供給地。競爭形勢嚴峻，國產(chǎn)替代迫在眉睫。各國政府積極向有芯片制造能力的廠商拋出橄欖枝，鼓勵廠商在本土設(shè)廠，如2020年臺積電 在美國支持下決定赴美投資120億美元生產(chǎn)世界最先進的5納米芯

18、片。臺積電、三星電子規(guī)劃 在美國建設(shè)新的晶圓代工廠，爭奪美國300多億美元的政府補貼。3.半導體設(shè)備大廠復(fù)盤中外對比：產(chǎn)品線對比行業(yè)三大龍頭企業(yè)產(chǎn) 品線主要集中在半導 體設(shè)備和FPD設(shè)備，涵 蓋的工藝技術(shù)較為全 面。其中泛林半導體 只經(jīng)營半導體業(yè)務(wù)， 東京電子和應(yīng)用材料 還涉及顯示器設(shè)備。國內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)目前具 備的技術(shù)種類略少于 行業(yè)龍頭企業(yè)。中微 公司主要聚焦刻蝕產(chǎn) 品和MOCVD設(shè)備；北 方華創(chuàng)涵蓋的業(yè)務(wù)相 對更多，除半導體業(yè) 務(wù)外，還涉及真空光 伏設(shè)備與新能源鋰電 設(shè)備。全球前十大半導體設(shè)備廠商：兼收并購助力企業(yè)平臺化由于半導體設(shè)備行業(yè)具有技術(shù)壁壘高、 投資周期長等特性，半導體設(shè)備廠商往

19、往會采用并購手段來進行產(chǎn)品線豐富與 市場擴張。1996年至2020年，全球前10大半導體 設(shè)備廠商合計發(fā)起92次并購，其中并購 次數(shù)最多的是全球市占率約8%的科磊半 導體，共發(fā)起并購28次。市占率約23% 的全球龍頭應(yīng)用材料則發(fā)起并購21次。景氣度：營收規(guī)模持續(xù)擴大擴產(chǎn)高需求拉動下，龍頭設(shè)備廠商營收規(guī)模持續(xù)擴大。ASML 22Q1營收負增長主要是公司 采取了快速出貨模式，即為使客戶盡快開出產(chǎn)能，取消廠內(nèi)測試環(huán)節(jié)，直接運設(shè)備到客戶端 進行測試驗收，然后確認收入，導致部分訂單延遲到22Q2確認收入。需求：供不應(yīng)求向上游蔓延，零部件交期拉長設(shè)備高需求，疊加疫情等因素，半導體行業(yè)供不應(yīng)求進一步向上游零部件蔓延。疫情前，零部件平均交 期約為3個月，而現(xiàn)階段，根據(jù)Nikkei數(shù)據(jù)，閥門、泵類交期尤為長，已達12-15個月，石英件、EFEM 等的交期也接近10個月，稍短一點的O-ring交期在5個月左右，交期都大幅拉長。4.國產(chǎn)半導體設(shè)備機遇國產(chǎn)生態(tài)：產(chǎn)品平臺化+泛半導體全覆蓋半導體