半導(dǎo)體前道設(shè)備行業(yè)深度研究國內(nèi)前道設(shè)備迎本土擴產(chǎn)東風(fēng)

半導(dǎo)體前道設(shè)備行業(yè)深度研究-國內(nèi)前道設(shè)備迎本土擴產(chǎn)東風(fēng)1前道半導(dǎo)體設(shè)備：半導(dǎo)體制造核心工藝設(shè)備半導(dǎo)體制造分為前道工藝（FrontEnd）和后道工藝（BackEnd），其中前道工藝指在晶圓上形成器件的工藝過程，也稱晶圓制造，后道工藝指將晶圓上的器件分離，封裝的工藝過程。當(dāng)前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)界IDM（垂直整合）和

“fabless+foundry+OSAT”分工兩大模式中，IDM和foundry具備前道工藝生產(chǎn)線，其中頭部代表企業(yè)如IDM

英特爾、三星、海力士、美光、德州儀器，foundry如臺積電、聯(lián)電、格羅方德、中芯國際、華虹半導(dǎo)體等。前道制造工藝通過物理、化學(xué)工藝步驟在晶圓表面形成器件，并生成金屬導(dǎo)線將器件相互連接形成集成電路。前道工藝共有七大工藝步驟，分別為氧化/擴散

（ThermalProcess）、光刻（Photo-lithography）、刻蝕（Etch）、離子注入（IonImplant）、薄膜生長（DielectricandMetalDeposition）、清洗與拋光（Clean&CMP）、金屬化（Metalization），通過循環(huán)重復(fù)上述工藝，最終在晶圓表面形成立體的多層結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)整個集成電路的制造。由于制程提升，晶圓上集成的器件和電路復(fù)雜度和密度隨之提升，先進邏輯芯片和存儲芯片需要上千道工序去完成芯片的制造。前道設(shè)備為投資重點，供給端高度集中于美、日、歐頭部廠商半導(dǎo)體前道制造設(shè)備是半導(dǎo)體制造設(shè)備的投資重點。根據(jù)半導(dǎo)體制造中前道工藝（晶圓制造）和后道工藝（封裝測試）之分，應(yīng)用于集成電路領(lǐng)域的設(shè)備通?？煞譃榍暗拦に囋O(shè)備和后道工藝設(shè)備兩大類，其中前道設(shè)備市場占半導(dǎo)體設(shè)備主要市場份額，根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，2020年全球晶圓制造（前道）設(shè)備市場占比為86.1%，后道封裝及測試設(shè)備分占5.4%和8.5%，預(yù)計2021-2023年該比重也將維持在86%左右。薄膜生長、刻蝕和光刻設(shè)備為半導(dǎo)體前道制造核心設(shè)備，其市場規(guī)模最大。對應(yīng)主要工藝，半導(dǎo)體前道設(shè)備主要包括氧化/擴散設(shè)備、光刻設(shè)備、刻蝕設(shè)備、清洗設(shè)備、離子注入設(shè)備、薄膜沉積設(shè)備、機械拋光設(shè)備等，其中光刻、刻蝕和薄膜生長設(shè)備市場規(guī)模最大。根據(jù)Gartner數(shù)據(jù)，2020年全球半導(dǎo)體前道薄膜生長、刻蝕和光刻設(shè)備市場規(guī)模分別為139.2億美元、136.9億美元和135.4億美元，分別以21.5%、21.1%和21.9%市占率位居前三。全球半導(dǎo)體前道設(shè)備由美、日、歐企業(yè)主導(dǎo)供給端，中國廠商市場占比較低。根據(jù)Gartner數(shù)據(jù)，2020年前十大前道半導(dǎo)體設(shè)備廠商中3家來自美國，總計市占率40%；4家來自日本，市占率19.5%；荷蘭的ASML由于其在浸潤式DUV光刻機及EUV壟斷地位，以18.1%市場份額占據(jù)全球第二。中國主要前道半導(dǎo)體設(shè)備廠商北方華創(chuàng)、屹唐旗下Mattson、中微公司和盛美總計僅占全球1.5%市場份額。擴產(chǎn)周期內(nèi)，半導(dǎo)體設(shè)備龍頭有望迎戴維斯雙擊。根據(jù)歷年財報數(shù)據(jù)，2016年至2021年，全球前道半導(dǎo)體設(shè)備龍頭應(yīng)用材料、ASML和泛林營收分別增長1.1、2.1、1.5倍，凈利潤增長2.4、3.3、3.3倍，同期（2016年12月31日至2021年12月31日），市值分別增長3、5.8、4.9倍。2022年全球半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模有望再創(chuàng)新高半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)隨半導(dǎo)體整體需求呈顯著周期成長性。半導(dǎo)體下游需求的周期性成長是半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)周期性主要因素，根據(jù)SEMI和WSTS數(shù)據(jù)，2005年至2020年二十一年間，有十九年全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售額同比增長方向與全球半導(dǎo)體銷售額同比增長方向相同，且設(shè)備增長/下降幅度均顯著高于半導(dǎo)體銷售額幅度，顯示更強彈性。2022年全球半導(dǎo)體銷售額有望再次突破新高。根據(jù)WSTS的數(shù)據(jù)，全球半導(dǎo)體銷售額由1999年的1494億美元提高到了2020年的4404億美元，預(yù)計2021、2022年還將分別增長19.7%、8.8%，達到5272億美元、5734億美元。2022年全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售額有望連續(xù)刷新歷史記錄。根據(jù)SEMI預(yù)計，2021年原始設(shè)備制造商的半導(dǎo)體制造設(shè)備全球銷售總額將達到1030億美元的新高，比2020年的710億美元的歷史記錄增長44.7%。預(yù)計2022年全球半導(dǎo)體制造設(shè)備市場總額將擴大到1140億美元，有望連續(xù)第三年創(chuàng)歷史新高。從供給端來看，2021年北美半導(dǎo)體設(shè)備銷售額單月連續(xù)創(chuàng)歷史新高，日本半導(dǎo)體設(shè)備銷售額大幅增長。根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，2021年北美半導(dǎo)體設(shè)備銷售額為429.93億美元，相較2020年、2019年的297.83億美元、242.89億美元增長44.4%和77.0%，其中1-7月連續(xù)刷新單月歷史新高。根據(jù)SEMI和SEAJ數(shù)據(jù)，2021年日本半導(dǎo)體設(shè)備銷售額達到30767.56億日元（約合267.1億美元），較2020年和2019年增長37.1%和51.3%。從需求端來看，中國大陸、中國臺灣和韓國成為全球前三大半導(dǎo)體設(shè)備市場。根據(jù)SEMI及SEAJ數(shù)據(jù)，2020年中國半導(dǎo)體設(shè)備銷售額從2005年的13.3億美元增加到2020年的187.2億美元，占全球比例由12%提升到26%，首次成為全球半導(dǎo)體設(shè)備第一大銷售市場。2021年前三季度中國半導(dǎo)體設(shè)備銷售額為211.1億美元，占比30%，繼續(xù)維持全球第一。中國臺灣和韓國占比24%和23%分列第二三。北美、歐洲、日本占比從2005年17.5%、9.9%、24.9%分別下滑至7.5%、3.0%和8.6%。中國大陸自2013年本土和外資的晶圓代工、存儲器項目以及封測項目同時新建、擴建推動設(shè)備市場總體保持快速增長；中國臺灣主要由臺積電對先進制程不斷投入拉動設(shè)備投資；韓國設(shè)備投資主要由全球存儲巨頭三星和海力士拉動，因此設(shè)備市場規(guī)模隨存儲需求波動，且波動幅達較大。前道設(shè)備規(guī)模近千億美元，Memory和foundry擴產(chǎn)是投資主推力2022年全球前道晶圓廠設(shè)備支出有望連續(xù)第三年創(chuàng)歷史新高。根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，2019由于存儲器投資合理回落造成負增長外，在2016年至2021年全球前道晶圓廠設(shè)備支出呈現(xiàn)總體持續(xù)增長趨勢（CAGR18%），并于2020和2021年連續(xù)創(chuàng)歷史新高（635億美元、914億美元）。從資本開支來看，存儲芯片制造商（主要為IDM）和foundry是主要投資方。根據(jù)Omdia數(shù)據(jù)，2009年至2016年，存儲芯片制造商平均每年資本開支占比為33.7%,在2018年存儲芯片擴產(chǎn)最高峰時攀升至60.3%，對應(yīng)666億美元資本開支，Omdia預(yù)計2022-2025年存儲芯片資本開支將觸底后逐步回升，占據(jù)年均43.9%資本開支，對應(yīng)520億美元/年。全球foundry資本開支占比從2009年20.4%提升至2020年24.1%，Omdia預(yù)計2022年-2025年foundry資本開支占比將提升至年均33.1%，對應(yīng)390億美元/年。SEMI則預(yù)計foundry部分占2022的總支出的46%，超過memory的37%。從晶圓產(chǎn)能增長看，本輪產(chǎn)能擴產(chǎn)幅度最大亦為foundry和存儲器制造商。根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，截止2021年第三季度，全球Memory和foundry月產(chǎn)能為768.9萬片和821.6萬片折合8寸晶圓，較2019年第一季度分別增長58.6萬片和114.8萬片折合8寸晶圓，分別占全行業(yè)新增產(chǎn)能的21.9%和42.9%。先進制程推動foundry單位產(chǎn)能設(shè)備投資大幅增長。在摩爾定律的推動下，元器件集成度的大幅提高要求集成電路線寬不斷縮小，導(dǎo)致生產(chǎn)技術(shù)與制造工序愈為復(fù)雜，制造成本呈指數(shù)級上升趨勢。例如采用昂貴的極紫外光刻機（EUV），或采用多重模板工藝，重復(fù)多次薄膜沉積和刻蝕工序以實現(xiàn)更小的線寬，使得薄膜沉積和刻蝕次數(shù)顯著增加，意味著集成電路制造企業(yè)需要投入更多且更先進的光刻機、刻蝕設(shè)備和薄膜沉積設(shè)備等，造成巨額的設(shè)備投入。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，是14納米的兩倍以上，28納米的四倍左右。新興應(yīng)用的推陳出新擴大了foundry成熟制程、特色工藝的市場需求。特色工藝主要包括圖像傳感器、指紋識別、特殊存儲、嵌入式非易失性存儲器、功率分立器件、模擬和電源管理IC、高壓、射頻和微機電系統(tǒng)等，一般以28nm及以上工藝制造。特色工藝多數(shù)具備產(chǎn)品研發(fā)投入較低,不依賴于先進設(shè)備和先進技術(shù),以及產(chǎn)品門類繁多等特點。特色工藝正得到全球主要晶圓代工廠的關(guān)注，成為半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的另一個重要發(fā)展機遇。根據(jù)Yole數(shù)據(jù)顯示，成熟制程的需求增長主要由電源管理、CIS、射頻器件等需求驅(qū)動。隨著5G、新能源汽車、物聯(lián)網(wǎng)的滲透率提升將帶動射頻器件、CIS芯片和電源管理芯片市場規(guī)模提升，加大成熟制程的晶圓需求。根據(jù)Yole預(yù)計到2023年全球成熟制程晶圓需求為6640萬片（以8英寸計），其中電源管理芯片消耗最多占比為57%，其次為CIS芯片占比為27%，射頻器件