半导体设备及材料中期策略：国产链加速起航长期成长性可期.pdf

请仔细阅读本报告末页声明 证券研究报 告 | 行业策略 2021 年 06 月 04 日 电子 国产链加速起航，长期成长性可期 半导体设备 及材料 中期 策略 全球领先的晶圆代工厂开启新一轮资本开支，当前的行业热潮有望成为 新一轮产业跃升的开端。 2021 年龙头资本开支规划明显提升 ， 台积电从 2020 年 170 亿美金增长到 300 亿美金（用于 N3/N5/N7 资本开支占 80%）， 2021 年 4 月 1 日公布未来三年资本开支 1000 亿美金；联电从 2020年 10亿美金增长到 23亿美金（用于 12寸晶圆资本支出占 85%）； 华虹从 2020年 11亿美金增长到 13.5亿美金（大部分用于无锡 12寸）； 中芯国际 2021 年资本维持高位，达 43 亿美金（大部分用于扩成熟制 程，尤其是 8 寸数量扩 4.5 万片 /月），新一轮资本开支 开启有望拉动半 导体设备、材料投资加速增长 。 国内市场需求快速增长， 设备厂商国产替代明显加速。 全球半导体设备 市场超 700亿美元，大陆占比持续提高。 大陆市场 2020年 占 全球设备销 售额 26.2%，首次登上全球第一 ， 国产替代比率 逐步提升 。 国内 设备 国产化逐渐起航，从 0 到 1 的过程基本完成。 北方华创刻蚀、 沉积、炉管持续放量；中微公司 CCP打入 TSMC， ICP加速放量；精测电 子产品迭代加速， OCD、电子束进展超预期；华峰测控订单饱满，新机 台加速放量。 Mattson（屹唐半导体）在去胶设备市占率全球第二。盛美 半导体、至纯科技清洗设备逐步放量。精测电子、上海睿励在测量领域 突破国外垄断。 沈阳拓荆 PECVD 打入生产线量产 ， ALD有望突破。 2020Q4 及 2021Q1 设备收入、利润快速增长，国产替代持续深化。 A 股 设备行业核心公司 2020Q4营业收入 37亿元，同比增长 33%；归母净 利润 5.55 亿元，同比增长 49%。 2021Q1 营业收入 42.05 亿元，同比增 长 27%；归母净利润 7.6 亿元，同比增长 37%、设备行业持续处于高速 增长，国产替代空间快速打开，国内核心设备公司成长可期。 半导体材料供应受限，国产替代进程加 快 。 贸易摩擦 、自然灾害导致 半 导体原材料供应受限，直接致使如 光刻胶、 CMP 材料 及 电子特气 等外资 厂商 高市占率产品存在的断供可能性，进一步推动国产 材料 需求及国产 替代化进度 。随着技术及工艺的推进以及中国电子产业链逐步的完善， 在材料领域已经开始涌现出各类已经进入批量生产及供应的厂商。 各类材料持续持续突破，国产替代空间广阔。 我们选取 半导体材料 代表 性公司， 2020 年电子材料营收综合约为 62 亿元人民币，考虑到其他未 收录的非上市公司及上市公司， 即使乐观假设 中国电子半导体材料营收 规模 100 亿人民币（更多的为中低端产品，高端产品仍然在持续突破及 替代），在 2020 年 539 亿美元的全球市场之中也仅 占不到 3%；在中国 所需的产值约 91.73 亿美元（对应 17%的全球需求）的市场需求中，仅 占 16%， 国产替代需求空间巨大 。 重点推荐： 北方华创、中微公司、精测电子、华峰测控、长川科技、至 纯科技、 芯源微、 万业企业；建议关注：盛美半导体 。 材料 ： 彤程新 材、鼎龙股份、 兴森科技、 雅克科技、安集科技、华特气体、金宏气 体、晶瑞股份、南大光电、沪硅产业。 风险提示 ： 国产替代进展不及预期 、 全球贸易纷争影响 、 下游需求不确 定性 。 增持 （ 维持 ） 行业 走势 作者 分析师 郑震湘 执业证书编号： S0680518120002 邮箱： 分析师 陈永亮 执业证书编号： S0680520080002 邮箱： 相关研究 1、电子：代工厂资本支出上行，半导体设备材料需 求相继受益 2021-05-30 2、电子：景气受益，设计企业的量价传导 2021- 05-23 3、电子：光学四月月度数据跟踪：车载、 VR 数据亮 眼 2021-05-20 -16% 0% 16% 32% 48% 64% 2020-06 2020-09 2021-01 电子 沪深 300 2021年 06月 04日 P.2 请仔细阅读本报告末页声明 内容目录 一、设备市场：大陆需求快速增长，国产替代提速 . 5 1.1、全球设备市场创新高，受益于制程进步、资本开支提升 . 5 1.2、前道设备占主要部分，测试需求增速最快 . 10 1.3、全球市场受海外厂商主导，前五大厂商市占率较高 . 11 1.4、国内需求爆发，国产替代空间快速打开 . 13 1.5、 2021Q1 国产 设备厂商高速增长 . 15 二、光刻机：半导体制程工艺核心环节，将掩膜板图形缩小 . 17 三、刻蚀设备：等离子刻蚀复杂程度高，且步骤逐渐增加 . 19 四、薄膜设备：用于沉积物质，在设备市场占比较高 . 24 五、清洗设备：去除晶 圆片表面杂质，各制程前后均需使用 . 26 六、过程控制：制造过程的准确性检测 . 27 七、测试设备：用于测试晶圆片及成品 . 29 八、半导体材料：晶圆厂持续扩产，材料拐点已至 . 31 8.1、晶圆代工扩产 拉动材料需求持续增长 . 31 8.2、各类材料持续持续突破，业绩佐证国产替代正式开幕 . 36 九、光刻胶：产品逐步突破，国产替代已开启 . 38 十、 CMP：突破重围，国产化启动 . 45 十一、电子特气：需求空间大，拉开进口替代序幕 . 47 十二、硅片：半导体制 造重中之重 . 50 十三、湿电子化学品：内资龙头效应显著 . 53 十四、投资建议 . 55 十五、风险提示 . 57 图表目录 图表 1：全球半导体设备季度销售额（亿美元） . 5 图表 2：全球半导体设备分地域季度销售额（亿美元） . 5 图表 3：中国大陆半导体设备市场规模 . 6 图表 4： 2021-2022年晶圆厂前道设备支出持续增长 . 6 图表 5：中国半导体设备季度销售情况（亿美元） . 6 图表 6：中国半导体设备市场维持高速增长 . 6 图表 7：北美半导体设备月销售额（亿美元） . 7 图表 8：全球半导体月度销售额（亿美元） . 7 图表 9：半导体设备市场增速周期性 . 7 图表 10：海外半导体设备龙头季度营收跟踪（百万美元） . 8 图表 11：海外半导体设备龙头季度营收同比增速跟踪 . 8 图表 12：晶圆代工企业资本开支（百万美元） . 8 图表 13：全球半导体资本开支（百万美元） . 9 图表 14： 100K 产能对应投资额要求（亿美元） . 9 图表 15：全球各类芯片资本开支及预测（亿美元） . 10 图表 16：半导体制造领域典型资本开支分布 . 10 图表 17：全球半导体设备 按工艺流程划分（百万美元） . 10 图表 18：全球半导体前道设备划分（百万美元） . 11 图表 19：全球半导体测试设备划分（百万美元） . 11 图表 20：集成电路前道工艺对应设备 . 11 图表 21： AMAT、 LAM、 TEL主导大部分前道工艺 . 12 图表 22：全球半导体设备厂商排名 . 12 图表 23：五大设备厂商行业格局（ 百万美元） . 12 图表 24：国内晶圆厂投资规模（亿元）（ 20202022 年为预测数据） . 13 图表 25：国产设备替代进程 . 14 图表 26：全球晶圆厂资本开支分布（百万美元） . 14 图表 27：国内晶圆厂内资投资需求（亿元， 2020/2021/2022 为预测值） . 15 2021年 06月 04日 P.3 请仔细阅读本报告末页声明 图表 28：设备核心公司营业收入及归母净利润（亿元） . 15 图表 29：设备核心公司毛利率 . 16 图表 30：设备核心公司研发费用（亿元） . 16 图表 31： 设备 核心公司经营增速 . 16 图表 32：设备板块主要公司预收账款 /合同负债（亿元） . 16 图表 33：光刻机技术特点 . 17 图表 34：光刻机技术路径（ 2020 年后为预测情况） . 18 图表 35：光刻机技术示意图 . 18 图表 36： EUV 目标市场范围（ 2020 年后为预测情况） . 18 图表 37： Foundry 和 DRAM 精度仍然会不断提升（ 2020年后为预测情况） . 19 图表 38：两次技术分水岭奠定光刻机格局 . 19 图表 39：刻蚀工艺分类 . 20 图表 40：刻蚀类别 . 21 图表 41：刻蚀设备步骤增加 . 21 图表 42：刻蚀市场主要驱动力将来自于存储 . 22 图表 43：多重成像技术 . 22 图表 44：刻蚀步骤逐渐增加（步骤数量，步） . 23 图表 45：干法刻蚀市场（百万美元）（ 20202023 年为预测数据） . 23 图表 46：刻蚀在晶圆设备市场比重提升 . 23 图表 47：薄膜设备分类 . 24 图表 48： CVD、 PVD 占晶圆设备比 . 24 图表 49：典型 CVD 工艺流程 . 25 图表 50： 2018 年沉积设备市场结构（百万美元） . 26 图表 51：清洗原理 . 26 图表 52：清洗环节 . 27 图表 53：区分过程控制（检测、测量）和 ATE（测试） . 27 图表 54：不同环节关键过程控制指标 . 28 图表 55：过程控制细分市场（百万美元）（ 20202021 年为预测数据） . 28 图表 56： 2018 年过程控制市场格局 科磊 WFE 收入拆分 . 28 图表 57：科磊产品系列 . 29 图表 58：上海精测产品布局 . 29 图表 59：集成电路生产及测试具体流程图 . 29 图表 60：集成电路测试设备主要功能 . 30 图表 61：全球半导体 ATE 测试设备市场 . 30 图表 62： 泰瑞达和爱德万半导体设备业务收入（亿美元） . 30 图表 63： 2018 年中国集成电路测试设备的市场结构 . 31 图表 64：全球半导体材料市场销售额 . 32 图表 65：封装及晶圆制造材料市场规模及增速（单位：亿美元） . 32 图表 66：半导体材料分类 . 33 图表 67：半导体上下游产业链，以及半导体材料在产业链所处位置 . 33 图表 68：晶元制造过程所需材料 . 34 图表 69：半导体原材料分布情况 . 34 图表 70：全球各区域半导体材料需求占比 . 35 图表 71： 2021 年 SEMI 预期半导体材料市场按地域分布 . 35 图表 72：半导体材料国产化进程 . 35 图表 73： 2012-2017年我国占 半导体制造材料国产化情况（ %） . 36 图表 74：半导体材料公司在电子材料业务上营收情况（亿元） . 36 图表 75：当前部分 A 股半导体材料公司在细分领域的进展及后续规划 . 37 图表 76：光刻胶产业链图谱 . 38 图表 77：光刻技术及光刻材料的发展 . 39 图表 78：光刻胶构成 . 39 图表 79：正性光刻胶和负性光刻胶反应原理 . 39 图表 80：不同分类下的光刻胶分类 . 40 图表 81： ASML 光刻机 . 40 图表 82： 2019-2022全球光刻胶产 业市场规模（亿美元） . 41 图表 83：全球光刻胶应用份额占比 . 41 2021年 06月 04日 P.4 请仔细阅读本报告末页声明 图表 84： 2019-2022中国光刻胶产业市场规模（亿元） . 41 图表 85：全球半导体光刻胶及配套试剂市场规模 . 42 图表 86：中国半导体光刻胶及配套试剂市场规模 . 42 图表 87：国内半导体光刻胶市场规模（亿元） . 42 图表 88：中国光刻胶厂商生产结构情况 . 43 图表 89：全球光刻胶市占率情况 . 43 图表 90：全球半导体光刻胶市占率情况 . 43 图表 91： 2019 年 krf光刻胶市场占比 . 43 图表 92： 2019 年 arf光刻胶市场占比 . 43 图表 93： 2019 年 g/i 线光刻胶市场占比 . 44 图表 94：光刻胶龙头专利积累 . 44 图表 95： IC 集成度与光刻技术发展历程 . 45 图表 96： CMP 工艺工作原理 . 45 图表 97： CMP 材料细分市场份额 . 45 图表 98：全球 CMP 材料市场规模情况（亿美元） . 46 图表 99：我国 CMP 材料市场规模情况（亿元） . 46 图表 100： CMP 抛光步骤随逻辑芯片和存储芯片技术进步而增加 . 46 图表 101：抛光液主要生产企业 . 47 图表 102：抛光垫主要生产企业 . 47 图表 103：我国电子特气市场规模（亿 元） . 47 图表 104：高纯电子特气市场格局（按应用） . 47 图表 105：电子气体分类 . 48 图表 106：电子气体分种类份额占比 . 48 图表 107：电子特气在晶圆制造中的应用 . 48 图表 108：我国集成电路产业销售额 . 49 图表 109：全球各地区 OLED产能占比情况及预测 . 49 图表 110：我国电子气体市场格局（ 2018年） . 49 图表 111：晶圆制造用电子气体市场规模 . 50 图表 112：我国电子特气市场规模（亿元） . 50 图表 113：单片 8英寸晶圆所需电子特气价值量估计 . 50 图表 114：半导体硅片技术演变史 . 51 图表 115：全球各类型半导体硅片出货面积占比 . 51 图表 116： 12 寸晶圆全球产能及需求对比表 . 51 图表 117：较大尺寸晶圆 具备更高的理论生产效率 . 52 图表 118： 8 英寸及 12 英寸理论成本变化情况 . 52 图表 119：全球半导体硅片收入（亿美元） . 52 图表 120：全球半导体硅片出货面积（百万平方英寸） . 52 图表 121：全球硅片市场竞争格局及市占率 . 53 图表 122：美国 SEMI 工艺化学品的国际标准等级 . 54 2021年 06月 04日 P.5 请仔细阅读本报告末页声明 一 、 设备市场 ：大陆需求快速增长，国产替代提速 1.1、 全球设备市场 创新高 ，受益于制程进步、 资本开支提升 2020 年 全球半导体设备市场规模 创 700 亿美元新高 ，大陆 首次占比全球第一。 根据 SEMI， 2020年 半导体设备销售额 712亿美元，同比增长 19%， 全年 销售额创历史新高。 大陆设备市场在 2013年之前占全球比重为 10%以内， 20142017年提升至 1020%， 2018年之后保持在 20%以上，份额呈逐年上行趋势。 2020年， 国内晶圆厂投建、半导 体行业加大投入， 大陆半导体设备市场规模首次在市场全球排首位，达到 181亿美元， 同比增长 35.1%，占比 26.2%。 2021-2022年，存储需求复苏，韩国领跑全球，但大陆 设备市场规模仍将保持在约 160亿美元高位。 图表 1： 全球半导体设备 季度 销售额（亿美元） 资料来源： wind，国盛证券研究所 图表 2： 全球半导体设备 分地域季度 销售额（亿美元） 资料来源： wind，国盛证券研究所 -30% -20% -10% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 0 50 100 150 200 250 2016-03 2016-09 2017-03 2017-09 2018-03 2018-09 2019-03 2019-09 2020-03 2020-09 全球半导体设备销售额 大陆占比 全球半导体设备季度销售额 yoy 0 50 100 150 200 250 2016-03 2016-09 2017-03 2017-09 2018-03 2018-09 2019-03 2019-09 2020-03 2020-09 其他地区 中国大陆 中国台湾 韩国 欧洲 北美 日本 2021年 06月 04日 P.6 请仔细阅读本报告末页声明 图表 3： 中国大陆半导体设备市场规模 图表 4： 2021-2022 年 晶圆厂前道设备支出 持续增长 资料来源： 日本半导体制造装置协会 ， 国盛证券研究所 资料来源： SEMI， 国盛证券研究所 图表 5： 中国 半导体设备 季度 销售 情况（亿美元） 资料来源：日本半导体制造装置协会、 SEMI、 国盛证券研究所 图表 6： 中国半导体设备市场维持高速增长 资料来源： 日本半导体制造装置协会、 国盛证券研究所 -50% 0% 50% 100% 150% 200% 250% 300% 350% 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019 中国大陆半导体设备市场（亿美元） yoy -20% -10% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021E 2022E 晶圆厂前道设备支出（亿美元） yoy -100% -50% 0% 50% 100% 150% 200% 250% 0 10 20 30 40 50 60 2014-03 2014-12 2015-09 2016-06 2017-03 2017-12 2018-09 2019-06 2020-03 2020-12E 中国半导体设备市场（亿美元） yoy -100% -50% 0% 50% 100% 150% 200% 250% 300% 350% 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 全球半导体设备增速 中国半导体设备增速 2021年 06月 04日 P.7 请仔细阅读本报告末页声明 北美半导体设备厂商月销售 额 2021 年以来稳站 30 亿 +美金 。 通过复盘半导体行业景 气周期历史，我们认为北美半导体设备厂商月销售额对于全球半导体行业景气度分析具 有重要意义，北美半导体设备销售额水平通常领先全球半导体销售额一个季度。 2021 年 1 月， 北美半导体设备厂商月销售 额 首次突破了 30 亿美金关口，创历史新高，达到 了 30.4 亿美金。 此后月度销售额逐季创新高，至 4 月份销售额达到 34.1 亿美金，同比 增长近 50%。 图表 7：北美半导体设备月销售额（亿美元） 图表 8：全球半导体月度销售额（亿美元） 资料来源： SEMI， 国盛证券研究所 资料来源： SEMI， 国盛证券研究所 半导体设备行业呈现明显的周期性，受下游厂商资本开支节奏变化较为明显。 图表 9： 半导体设备市场增速周期性 资料来源： wind，国盛证券研究所 下游资本开支提升， 半导体设备周期 向上 。 伴随着下游资本开支提升，设备厂商营业 收入增速从 2019Q2 触底后逐渐回暖。 2020Q1 由于疫情冲击，产品发货推迟，导致单 季度收入增速下调。以 ASML 为例， 疫情后营收增速恢复， 2021Q1 半导体设备营收增 速更是达到 95.1%， ASML表示下游对于先进的光刻设备需求有增无减。 -40% -20% 0% 20% 40% 60% 80% 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Jan-17 Aug-17 Mar-18 Oct-18 May-19 Dec-19 Jul-20 Feb-21 北美半导体设备月度销售额（亿美元） yoy -20% -15% -10% -5% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 2017-01 2017-10 2018-07 2019-04 2020-01 2020-10 全球半导体月度销售额（亿美元） yoy 88% -18%-24% 23% 59% 23% 3%5% -10% 36%45% 76% 8% -11% -25% 14% 85% -37%-29% 14% 52% 1% 19% 7% -30% -40% 25% -12%-6% 20% -1% 4% 41% 11% -2% 19% -60% -40% -20% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 84858687888990919293949596979899 0 0102030405060708091011121314151617181920 2021年 06月 04日 P.8 请仔细阅读本报告末页声明 图表 10： 海外半导体设备龙头季度营收跟踪 （百万美元） 图表 11： 海外半导体设备龙头季度营收 同比 增速跟踪 资料来源： 彭博， 国盛证券研究所 资料来源： 彭博， 国盛证券研究所 未来两年全球晶圆厂设备开支持续 增长 。 疫情对全球半导体行业带来深远影响。 需求 端， 居家及远程办公带来笔电等 消费电子需求激增，此外全球正步入第四轮硅含量提升 周期，服务器、汽车、工业、物联网等需求大规模提升。 供给端， 全球晶圆厂 2015- 2019 年产能投资（不含存储）尤其是成熟制程扩产不足，疫情短期导致供应链中断， 及地缘政治不确定性加剧供需失衡。 2020 年开始，全球领先的晶圆厂纷纷加速扩产提 升资本开支，预计未来两年将 进行大规模的半导体设备投资 ， 2021、 2022 年晶圆厂前 道设备支出将保持 16%、 12%的同比增速。 Capex进入上行期，台积电、中芯国际纷纷增加资本开支。 台积电从 2020年 170亿美 金增长到 300 亿美金（用于 N3/N5/N7 的资本开支占 80%），再到 2021 年 4 月 1 日公 布的未来三年资本开支 1000 亿美金；联电从 2020 年 10 亿美金增长到 23 亿美金（用 于的 12 寸晶圆的资本支出占 85%）；华虹从 2020 年 11 亿美金增长到 2021 年 13.5 亿 美金（大部分用于华虹无锡 12 寸）；中芯国际 2021 年资本维持高位，达到 43 亿美金 （大部分用于扩成熟制程，尤其是 8寸数量扩 4.5万片 /月） ， 开启新一轮资本开支。 图表 12： 晶圆代工企业资本开支（百万 美元） 资料来源： 彭博， 国盛证券研究所 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 Q4 2019 Q1 2020 Q2 2020 Q3 2020 Q4 2020 Q1 2021 KLAC LRCX ASML AMAT-Semiconductor Systems TEL-Semiconductor Production Equipment -40% -20% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% Q1 2018 Q2 2018 Q3 2018 Q4 2018 Q1 2019 Q2 2019 Q3 2019 Q4 2019 Q1 2020 Q2 2020 Q3 2020 Q4 2020 Q1 2021 KLAC LRCX ASML AMAT-Semiconductor Systems TEL-Semiconductor Production Equipment 2021年 06月 04日 P.9 请仔细阅读本报告末页声明 “芯拐点”、新制程、新产能推动需求 。 我们判断本轮反转首先来自于全球“芯”拐点， 行业向上；其次，先进制程带来的资本开支越来越重， 7nm 投资在 100 亿美元，研发 30亿美元； 53nm投资在 200亿美元； 7nm单位面积生产成本跳升，较 14nm直接翻 倍 ；并且，大陆晶圆厂投建带动更多设备投资需求。 图表 13： 全球半导体资本 开支 （百万美元） 资料来源： SEMI，国盛证券研究所 图表 14： 100K产能对应投资额要求（亿美元） 资料来源： SEMI，国盛证券研究所 2020 全球 半导体 资本开支恢复增长。 根据 IC Insights， VLSI，预计代工 Capex同比大 幅增长 38%。 2017 年存储厂商大幅资本开支 导致 2018 年下半年开始产能过剩， 存储 市场走低 ，目前存储投资已经开始全面恢复，预计 2021年存储 Capex同比增长约 5%。 2021年 06月 04日 P.10 请仔细阅读本报告末页声明 图表 15：全球各类芯片资本开支及预测（亿美元） 2018 yoy 2019 yoy 2020E yoy MPU/MCU 150 38% 169 12% 155 -8% 占比 14% 17% 14% Logic 80 27% 85 6% 89 4% 占比 8% 8% 8% 代工 223 -16% 262 18% 363 38% 占比 21% 26% 34% DRAM/SRAM 232 44% 191 -17% 166 -13% 占比 22% 19% 15% Flash/Non-Volatile 278 2% 226 -19% 227 0% 占比 26% 22% 21% 模拟 /其他 97 13% 90 -7% 82 -10% 占比 9% 9% 8% 总计 1061 11% 1025 -3% 1081 6% 资料来源： IC Insights，国盛证券研究所 1.2、 前道设备占主要部分，测试需求增速最快 前道设备占主要部分。 设备投资一般占比 7080%，当制程到 16/14nm 时，设备投资 占比达 85%； 7nm 及以下占比将更高。 按 工艺流程 分类， 典型的产线上 前道、封装、 测试三类设备分别占 85%、 6%、 9%。 图表 16： 半导体制造领域典型资本开支分布 资料来源： gartner、 国盛证券研究所 图表 17： 全球半导体设备按工艺流程划分（百万美元） 资料来源： gartner、 国盛证券研究所 测试需求增长更快。 半导体设备 20132018 年复合增长率为 15%，前道、封装、测试 2021年 06月 04日 P.11 请仔细阅读本报告末页声明 分别为 15%、 11%、 16%。增速最快的子项目分别 为 刻蚀 设备 （ CAGR 24%）和存储 测试设备（ CAGR 27%）。 图表 18： 全球半导体前道设备划分（百万美元） 图表 19： 全球半导体测试设备划分（百万美元） 资料来源： gartner、 国盛证券研究所 资料来源： gartner、 国盛证券研究所 图表 20： 集成电路 前道 工艺对应设备 资料来源： 芯源微 、 国盛证券研究所 1.3、 全球市场受海外厂商 主导 ，前五大厂商市占率较高 全球 设备五强 占市场主导角色 。 全球设备格局竞争，主要前道工艺（刻蚀、沉积、涂胶、 热处理、清洗等）整合成三强 AMAT、 LAM、 TEL。另外，光刻机龙头 ASML 市占率 80%+；过程控制龙头 KLA 市占率 50%。 根据 VLSI， ASML、 AMAT、 LAM Research、 TEL、 KLA五大厂商 2020年半导体设备收入合计 550亿美元，占全球市场约 71% 2021年 06月 04日 P.12 请仔细阅读本报告末页声明 图表 21： AMAT、 LAM、 TEL主导大部分前道工艺 资料来源： 中微公司公告，国盛证券研究所 图表 22： 全球半导体设备厂商排名 资料来源： VLSI、国盛证券研究所 综合看下来，设备五强市场在各赛道合计市占率基本在 50%以上。 AMSL 优势在光刻 方面 遥遥领先 ； AMAT 优势在产品线广，沉积（ CVD、 PVD）市占率高 ； LAM 优势在刻 蚀领域 ； TEL优势在小赛道如涂胶、去胶、热处理 ； KLA优势在过程控制 。 图表 23： 五大设备厂商行业格局（百万美元） 资料来源： 彭博、公司公告、国盛证券研究所 2021年 06月 04日 P.13 请仔细阅读本报告末页声明 1.4、 国内需求爆发， 国产替代空间快速打开 国内晶圆厂投资金额即将进入高峰期。 根据统计， 20202022 年国内晶圆厂总投资金 额约 1500/1400/1200 亿元，其中内资晶圆厂投资金额约 1000/1200/1100 亿元。 20202022 年国内晶圆厂 投资额将是历史上最高的三年，且未来还有新增项目的可能。 图表 24： 国内晶圆厂投资规模（亿元） （ 20202022年为预测数据） 资料来源： 集微网、公司公告 、 国盛证券研究所 设备国产化率较低，海外龙头垄断性较高。 我国半导体设备市场仍非常依赖进口，从 市场格局来看，细分市场均有较高集中度，主要参与厂商一般不超过 5家， top3份额往 往高于 90%，部分设备甚至出现一家独大的情况，目前国内厂商目标市场主要是国内 晶圆厂需求，尤其是内资投建的需求。 国内国产化逐渐起航，从 0 到 1 的过程基本完成。 中微公司介质刻蚀机已经打入 5nm 制程。北方华创硅刻蚀进入 SMIC 28nm生产线量产。 Mattson（屹唐半导体）在去胶设 备市占率全球第二。盛美半导体单片清洗机在海力士、长存、 SMIC 等产线量产。沈阳 拓荆 PECVD 打入 SMIC、华力微 28nm 生产线量产， 2018 年 ALD 通过客户 14nm 工艺 验证。精测电子、上海睿励在测量领域突破国外垄断。 2021年 06月 04日 P.14 请仔细阅读本报告末页声明 图表 25： 国产设备替代进程 资料来源： 公司公告 、 国盛证券研究所 制程越高，设备投资额占比越高。 设备投资一般占比 7080%，当制程到 16/14nm 时， 设备投资占比达 85%； 7nm 及以下占比将更高。 光刻、刻蚀、沉积、过程控制、热处 理等均是重要投资环节。 图表 26： 全球晶圆厂资本开支 分布 （百万美元） 资料来源： 中微公司公告 、 国盛证券研究所 2021年 06月 04日 P.15 请仔细阅读本报告末页声明 图表 27： 国内晶圆厂内资投资需求（亿元 ， 2020/2021/2022 为预测值 ） 资料来源： 中微公司 、 国盛证券研究所 设备国产化率较低，海外龙头垄断性较高 。我国半导体设备市场仍非常依赖进口，目 前国内厂商目标市场主要是国内晶圆厂需求，尤其是内资投建的需求 ，潜在收入 目标 空 间较大。 1.5、 2021Q1 国产设备厂商高速增长 2020Q4 及 2021Q1 设备收入、利润快速增长，国产替代持续深化。 设备行业核心公 司（中微公司、北方华创、至纯科技、精测电子、长川科技、晶盛机电、华峰测控、万 业企业） 2020Q4营业收入 37亿元，同比增长 33%；归母净利润 5.55亿元，同比增长 49%。设备行业核心公司 2021Q1 营业收入 42.05 亿元，同比增长 27%；归母净利润 7.6 亿元，同比增长 37%、设备行业持续处于高速增长，国产替代空间快速打开，国内 核心设备公司成长可期。 图表 28：设备核心公司营业收入及归母净利润（亿元） 19Q3 19Q4 20Q1 20Q2 20Q3 20Q4 21Q1 营业收入 23.22 27.80 33.14 42.90 26.82 37.00 42.05 yoy 55% 13% 39% 23% 16% 33% 27% 归母净利润 2.76 3.74 5.54 4.25 2.19 5.55 7.60 yoy 78% -6% 63% 11% -21% 49% 37% 资料来源： wind、国盛证券研究所 2021年 06月 04日 P.16 请仔细阅读本报告末页声明 图表 29：设备核心公司毛利率 图表 30：设备核心公司研发费用（亿元） 资料来源： wind，国盛证券研究所 资料来源： wind，国盛证券研究所 图表 31： 设备 核心公司经营增速 营收 归母净利润 扣非归母净利润 20Q4 增速 21Q1 增速 20Q4 增速 21Q1 增速 20Q4 增速 21Q1 增速 002371.SZ 北方华创 68% 52% 135% 175% 1428% 349% 603690.SH 至纯科技 70% 104% 398% 605% 117% 118% 300567.SZ 精测电子 64% 96% 85% 934% 130% 2158% 300604.SZ 长川科技 55% 160% 366% 896% 1517% 418% 300316.SZ 晶盛机电 20% 27% 102% 110% 104% 85% 688012.SH 中微公司 9% 46% 301% 425% 145% 279% 688200.SH 华峰测控 96% 36% 203% -25% 60% 24% 600641.SH 万业企业 232% 31% 1673% 155% 235% 95% 资料来源： wind，国盛证券研究所 设备厂商在手订单充足，合同负债保持较高增速。 2020Q4/2021Q1，设备板块主要公 司合同负债合计分别为 62.0/77.5 亿元，同比增长 67%/62%，保持较高增速。其中， 北方华创 2020Q4/2021Q1合同负债分别达到 30.5/44.9亿元，同比增长 107%/70%。 图表 32：设备板块主要公司预收账款 /合同负债（亿元） 19Q3 19Q4 20Q1 20Q2 20Q3 20Q4 21Q1 002371.SZ 北方华创 14.6 14.7 26.4 27.3 23.5 30.5 44.9 603690.SH 至纯科技 2.6 1.4 1.7 1.6 4.9 1.7 2.0 300567.SZ 精测电子 1.7 2.1 2.1 1.9 2.8 0.0 0.0 300604.SZ 长川科技 0.0 0.0 0.0 0.0 0.1 0.1 0.1 300316.SZ 晶盛机电 9.9 10.1 8.9 14.2 22.2 20.0 23.9 688012.SH 中微公司 7.0 5.2 7.3 3.9 5.1 5.9 4.6 688200.SH 华峰测控 0.1 0.3 0.2 0.2 0.4 0.4 0.8 600641.SH 万业企业 2.3 3.3 1.3 0.6 3.5 3.4 1.2 资料来源： wind， 国盛证券研究所 2021年 06月 04日 P.17 请仔细阅读本报告末页声明 大陆 12 寸 晶圆厂建厂潮带动设备需求持续增长。 生产效率及降低成本因素推动下， 全 球 8 寸扩产放缓， 12 寸 晶圆厂扩产如火如荼。 2020 年 以来，国内 12 寸晶圆厂遍地开 花，除中芯国际外，闻泰、格科微、海芯等公司纷纷计划建设 12 寸晶圆厂， 粤芯半导 体、华虹无锡等 12英寸生产线陆续建成投产 。根据 SEMI， 2019年至 2024年，全球至 少新增 38 个 12 寸晶圆厂，其中中国台湾 11 个，中国大陆 8 个，到 2024 年，中国 12 寸晶圆产能将占全球约 20%。大量晶圆厂的扩建、投产，将带动对上游半导体设备的 需求提升，更有望为国产化设备打开发展空间。 二 、光刻机： 半导体制程工艺核心环节，将掩膜板图形缩小 光刻是 将掩膜板 上的图形曝光至预涂了光刻胶的晶圆表面上。 光刻胶（正胶）受到照 射的部分，将发生化学变化，从而易溶于显影液。 瑞利公式： CD=k1*( /NA)。 CD为关键尺寸，为了降低 CD，有三种方式：（ 1）降低波 长；（ 2）提高镜头的数值孔径 NA；（ 3）降低综合因素 k1。 生产参数： （ 1）分辨率：可达的最小光刻图形尺寸；（ 2）套准精度：图形尺寸在亚微 米数量级上，套刻误差在特征尺寸 10%；（ 3）产率：对给定掩膜板，每小时能曝光的 晶片数量。 方案升级： 接触式 接近式 步进式。 光源升级： 1985 年之前，以 g 线（ 436nm）