半导体设备行业深度：新一轮景气周期大国重器替代正当时.pdf

请仔细阅读本报告末页声明 Page 1 / 52 Table_Main 半导体设备行业深度： 新一轮景气周 期 ， 大国重器 替代正当时 Table_Invest 电子 评级： 看好 日期： 2021.08.16 Table_Author 分析师 王少南 登记编码： S0950521040001 ： 0755-23375522 ： w Table_PicQuote 行业 表现 2021/8/16 资料来源： Wind，聚源 Table_DocReport 相关研究 2021 年电子行业中期策略： 5G+ARVR引 领新成长，国产替代奏响主旋律 (2021/8/6) 需求错配 +供给瓶颈 +资源倾斜，汽车缺芯 有望 2021Q2开始改善 (2021/5/12) 报告要点 半导体设备 是芯片制造上游核心 支柱 。 在 整个 芯片 制造过程 中 ， 前期需制造 硅片， 待 IC 设计完成后就进入到晶圆制造环节（前道工艺）， 之后便进入到 封装测试 环节（后道工艺） ， 生产 合格的芯片将被用于手机、 笔电 、通信、 汽车、物联网等下游应用领域中。作为晶圆制造的上游行业，半导体设备是 重中之重， 设备投资 约 占 一个新建晶圆厂 总 投资 的 75-80%， 根据 SEM I 及 SEAJ数据 ， 2020 年全球半导体设备市场规模 为 711.9 亿美元 ， YoY+19.1%。 中国 实现 8-12 英寸硅片制造设备销售 。 硅片制造设备 包括 晶体生长设备（单 晶炉 等 ）、晶体加工设备（滚磨机、切片机等）、晶片加工设备（研磨机、 减薄机、抛光机等） 等， 主要以国外厂商 德国 PVA TePla AG、美国 Kayex、 日本 Ferrotec 等为主， 中国 厂商晶盛机电基本实现 8 英寸晶片端长晶到加 工的全覆盖， 12 英寸单晶硅生长炉及部分加工设备已实现批量销售 。 2020 年 前道设备占半导体设备份额约 82%， 国内厂商全面突破 ， 单品领先 。 晶圆制造设备（前道设备） 主要 包括 热处理设备 、光刻 设备 、刻蚀机、 CVD/PVD/ALD 设备 、 离子注入机 、 CMP 设备 、 清洗机 、 量测设备 等 。 2020 年全球市场规模达到 586.7 亿美元 ， YoY+19.0%，主要以美国、荷兰、日本 厂商为主，包括应用材料、阿斯麦、泛林半导体、东京电子、科磊等， Top 15 厂商中，美国、荷兰和日本厂商在全球半导体设备领域占比 超过 80%。 中国 厂商在各环节也都有所布局和突破，包括 中微公司、 北方华创、芯源微、拓 荆科技、上海微电子、盛美股份、屹唐股份、精测电子等，其中中微公司的 刻蚀机已做到 5nm 工艺水平，处于国际一流水平。 2020 年 后道设备占 半导体设备份额约 14%，国内厂商 重点 布局 测试设备。 封装测试 设备（后道设备） 包括封装 设备 和测试 设备 ， 市场规模分别为 38.8 亿美元和 60.2 亿美元 。 封装 设备包括 减薄机、切割机、贴片机、烤箱、引线 键合机、注塑机以及切筋 /成型设备等， 测试 设备包括 测试机、探针台 、分选 机 等。 国外 主要厂商有 ASM 太平洋科技 、爱德万、泰瑞达、科休、东京精 密、东京电子等，国内厂商 主要有 长川科技 和华峰测控。 政策 +资金 +扩产 +Capex 提升 ， 半导体设备 步入 新一轮景气周期 。 在 国家政 策 +资金 大力 支持 半导体行业发展背景下 ， 未来 全球晶圆厂产能向中国转移 ， SEMI 预计 2021-2022 年中国 大陆 将 新建 8 个 晶圆 厂 ，占全球新增数量的 28%； 2021 年 北美半导体设备制造商出货金额持续向好 ， 6 月为 36.7 亿美 元， YoY+58.4%，行业景气度持续向好；受先进制程突破、 新 能源 车放量 以 及美国等国家本土化建设需求拉动， SEMI 预计 2021 年 全球 晶圆厂 Capex 将达 1270 亿美元 ， YoY+13%； 全球半导体设备 市场 规模 2021 年将达到 953 亿美元， YoY+33.9%； 2022 年将达到 1013 亿美元 ， YoY+6.3%。 投资建议 ： 我们认为，半导体行业已经迎来新一轮景气周期，同时在中美贸 易战背景下，半导体设备国产替代将是中国半导体产业链安全 自主 可控的重 要保证，未来有望加快验证和导入晶圆厂。建议关注：晶盛机电、中微公司、 北方华创、长川科技。 风险提示： 1、 消费电子 、新能源车 等下游 需求不及预期； 2、 晶圆厂扩产、资本开支不及预期； 3、全球新冠疫情加剧 。 -13% -6% 0% 7% 14% 21% 2020/8 2020/11 2021/2 2021/5 电子 上证综指 深证成指 沪深 300 Table_First 证券研究报告 | 行业 深度 请仔细阅读本报告末页声明 Page 2 / 52 Table_Page 电子 2021 年 8 月 16 日 内容目录 1、半导体设备：工欲善其事，必先利其器 . 6 1.1 半导体设备在硅片制造、前道及后道工艺中举足轻重 .6 1.2 行业 规模稳步上升，晶圆制造设备占比超 80% .7 1.3 美国、荷兰、日韩占据绝大部分市场，国产替代空间大 .9 2、硅片生长设备：晶盛机电实现 8-12英寸设备量产出货 . 10 3、晶圆制造设备：国外厂商全面领先，国内厂商全面布局，刻蚀机全球领先 . 12 3.1 光刻机：人类智慧集大成者，阿斯麦绝对龙头 .13 3.2 涂胶显影 /去胶：东京电子涂胶显影设备一家独大，屹唐股份干法去胶设备全球第一 .20 3.3 刻蚀机：干法刻蚀占比 90%，中微公司 5nm量产出货 .22 3.4 薄膜沉积： ALD 是未来趋势，北方华创与拓荆科技奋起直追 .26 3.5 离子注入：掺杂核心工艺，美国厂商占比 90% .29 3.6 热处理（氧化 /扩散 /退火）： RTP 设备屹唐股份全球第二 .32 3.7 清洗：湿法清洗占比 90%，盛美股份国内领先 .33 3.8 CMP：兼具机械抛光与化学抛光优点，美日厂商合计占比超 90% .35 4、封装测试设备：封装设备国外主导，测试设备国内厂商占据一席之地 . 38 4.1 封装设备：全球市场规模近 40 亿美元，国外厂商主导 .38 4.2 测试设备：美日厂商领先，国内厂商积极布局 .38 5、芯片制造各工艺步骤国内外厂商对比 . 41 6、新一轮景气周期开启，国产 替代刻不容缓 . 44 6.1 政策 +资金支持 .44 6.2 全球半导体产能向中国大陆转移 .45 6.3 北美半导体设备支出创新高 .47 6.4 全球晶圆厂 Capex提升 .47 7、投资建议 . 49 7.1 投资观点 .49 7.2 建议关注 .49 7.2.1 晶盛机电（ 300316.SZ） .49 7.2.2 中微公司（ 688012.SH） .49 7.2.3 北方华创（ 002371.SZ） .50 7.2.4 长川科技（ 300604.SZ） .50 8、风险提示 . 50 图表目录 图表 1： IC 工艺流程及对应半导体设备 .6 图表 2：半导体设备对信息产业有成百上千倍的放大作用 .7 图表 3：全球各个国家地区半导体设备销售额（亿美元） .8 图表 4：全球各类半导体设备销售额（亿美元） .8 图表 5： 2020 年全球半 导体前道后道设备占比（约） .9 图表 6： 2020 年全球半导体设备厂商 Top15（百万美元） .9 图表 7： 2020 年全球半导体设备公司市占率 . 10 图表 8： 2019 年中国半 导体设备五强 . 10 图表 9： 直拉单晶拉制过程 .11 图表 10： 区熔单晶拉制过程 .11 图表 11：晶盛机电部分产品 .11 请仔细阅读本报告末页声明 Page 3 / 52 Table_Page 电子 2021 年 8 月 16 日 图表 12：半导体硅片主要生产设备及厂商 . 12 图表 13：全球晶圆制造设备销售额（亿美元） . 13 图表 14：光刻工艺流程 . 13 图表 15：光刻曝光前后对比 . 13 图表 16：曝光过程 . 14 图表 17：光刻机工作原理 . 14 图表 18：光刻系统 3 项关键技术 . 14 图表 19：光刻机产业链 . 15 图表 20：光刻机产业链上游 . 15 图表 21： ASML 光刻机主要供应商 . 16 图表 22：光刻机产业链上游国内代表性企业 . 16 图表 23：光刻机分类 . 17 图表 24：光刻机发展历程 . 17 图表 25： EUV光刻机（ TWINSCAN NXE:3400B） . 17 图表 26： DUV光刻机（ TWINSCAN NXT:2000i） . 17 图表 27： 2016-2020 年全球光刻机销量（台） . 18 图表 28： 2019-2020 年光刻机前三销量（台） . 18 图表 29： 2020 年光刻机销量占比 . 19 图表 30： 2020 年光刻机销售额占比 . 19 图表 31：全球 IC 前道光刻机销量（台） . 19 图表 32：全球 IC 前道光刻机 销售额（亿美元） . 19 图表 33： 2020 年全球 IC 前道光刻机销量占比 . 20 图表 34： 2020 年全球 IC 前道光刻机销售额占比 . 20 图表 35：上海微 电子 IC 前道制造 600 系列光刻机 . 20 图表 36：上海微电子 IC 前道制造 600 系列光刻机主要技术参数 . 20 图表 37： 2013-2023 年全球前道涂胶显影设备销售额（亿美元） . 21 图表 38： 2015-2023 年全球后道涂胶显影设备销售额（亿美元） . 21 图表 39：全球涂胶显影设备市场格局 . 21 图表 40：中国涂胶显影设备市场格局 . 21 图表 41：全球集成电路制造干法去胶设备市场规模（亿美元） . 22 图表 42： 2020 年全球干法去胶设备市场格局 . 22 图表 43：刻蚀工艺流程 . 22 图表 44：刻蚀机产业链 . 23 图表 45：刻蚀机上游 . 23 图表 46：干法和湿法刻蚀对比 . 24 图表 47：电容性等离子体刻蚀反应腔 . 24 图表 48：电感性等离子体刻蚀反应腔 . 24 图表 49：三种刻蚀设备原理及占比 . 24 图表 50：全球刻蚀设备市场规模（亿美元） . 25 图表 51： 全球干法刻蚀设备市场格局 . 25 图表 52：不同工艺刻蚀次数（次） . 26 图表 53： 10nm 多重模板工艺多次刻蚀 . 26 图表 54： 2D NAND 及 3D NAND . 26 图表 55： 3 种薄膜沉积方法对比 . 27 图表 56： PVD 原理 . 27 图表 57： CVD 原理 . 27 图表 58： ALD 原理 . 27 请仔细阅读本报告末页声明 Page 4 / 52 Table_Page 电子 2021 年 8 月 16 日 图表 59： 2017-2025 年全球薄膜沉积市 场规模（亿美元） . 28 图表 60： 2019 年全球半导体薄膜沉积设备市占率 . 28 图表 61： 2019 年全球 CVD 设备厂商市占率 . 28 图表 62： 2019 年 全球 PVD 设备厂商市占率 . 28 图表 63： 2019 年全球 ALD 设备厂商市占率 . 29 图表 64：中国薄膜沉积设备国产化率 . 29 图表 65：掺杂工艺对比 . 29 图表 66：离子注入机产业链 . 30 图表 67：离子注入机分类 . 30 图表 68： 2013-2019 年全球离子注入机市场规模（亿美元） . 31 图表 69： 2016-2020 年中国离子注入机市场规模（亿元） . 31 图表 70： 2020 年中国离子注入机市场结构 . 31 图表 71： 2016-2020 年中国离子注入机产量需求量（台） . 31 图表 72：集成电路领域离子注入机市场结构 . 31 图表 73：全球 IC 离子注 入机市场格局 . 31 图表 74：热退火修复促进晶格重组示意图 . 32 图表 75：屹唐股份 Helios系列快速热处理设备 . 32 图表 76：全球热处理设备市场规模（亿美元） . 33 图表 77：全球快速热处理 设备（ RTP）市场格局 . 33 图表 78：半导体清洗设备产业链 . 33 图表 79：湿法清洗主流设备 . 34 图表 80： 2018-2024 年全球半导体清洗设备市场规模（亿美元） . 34 图表 81： 2020 年全球半导体清洗设备市场格局 . 34 图表 82： 2019 年中国半导体清洗设备招标采购份额 . 35 图表 83： CMP 抛光模块示意图 . 35 图表 84： CMP 抛光作业原理图 . 35 图表 85： CMP 设备产业链 . 36 图表 86： 2012-2019 年全球 CMP 设备市场规模（亿美元） . 36 图表 87： 2013-2020 年中国大陆 CMP 设备市场规模（亿美元） . 36 图表 88：全球 CMP 设备市场格局 . 36 图表 89： 2019 年全球 CMP 设备分区域市场格局 . 36 图表 90： 2019 年华力微电子 CMP 设备累计招标份额 . 37 图表 91：中国 CMP 主要企业 . 37 图表 92： 2006-2020 年全球半导体封装设备销售额（亿美元） . 38 图表 93： 2018 年全球半导体封装设备市场格局 . 38 图表 94：全球半导体后道测试设备销售额（亿美元） . 39 图表 95：中国半导体检测设备销售额（亿元） . 39 图表 96：半导体检测设备 分类 . 39 图表 97： 2018 年中国半导体后道测试设备分类占比 . 40 图表 98： 2020 年全球半导体前道量测设备市场格局 . 40 图表 99：全球半导体测试机市场格局 . 40 图表 100： 2018 年中国测试机市场格局 . 40 图表 101：中国模拟测试机市场格局 . 40 图表 102：全球探针台市场格局 . 41 图表 103：中国大陆探针台市场格局 . 41 图表 104：全球及中国主要半导体 设备公司产品布局 . 42 图表 105：芯片制造各工艺环节半导体设备及主要厂商 . 43 请仔细阅读本报告末页声明 Page 5 / 52 Table_Page 电子 2021 年 8 月 16 日 图表 106：国家政策支持 . 44 图表 107：大基金一期投资的设备公司（ 2021 年 2 月） . 45 图表 108： 2018 年全球不同尺寸晶圆占比 . 46 图表 109：全球 12 英寸 晶圆厂 产能及数量 . 46 图表 110：全球 8 英寸 晶圆厂 产能及数量 . 46 图表 111： 2021-2022 年全球新建晶圆 厂 数量（座） . 47 图表 112：最近 30 个月北美半导体设备支出（亿美元） . 47 图表 113：全球 Top5 厂商资本开支占比 . 48 图表 114： 2020-2021 年全球 Top5 厂商资本开支（亿美元） . 48 图表 115：全球半导体资本开支增速与市场规模增速对比 . 48 图表 116：全球半导体资本开支（十亿美元） . 48 请仔细阅读本报告末页声明 Page 6 / 52 Table_Page 电子 2021 年 8 月 16 日 1、 半导体设备： 工欲善其事，必先利其器 1.1 半导体 设备在硅片制造、前道及后道工艺中举足轻重 半导体设备泛指用于生产各类半导体产品所需的生产设备，属于半导体产业链的关键支撑环 节。半导体设备是半导体产业的技术先导者，芯片设计、晶圆制造和 封装测试 等需在设备技 术允许的范围内设计和制造，设备的技术进步又反过来推动半导体产业的发展。 在从硅片制 造到晶圆制造，再到封装测试的整个工艺过程中，半导体设备扮演着十分重要的角色。 半导体 芯片 制造过程复杂，前期须制备硅片， 整 个硅片制造过程包含多个步骤， 首先 将 多晶 硅 提纯后得到 单晶硅棒， 经过 磨外圆、切片 得到初始硅片，之后再 进行倒角、 研磨、抛光 、 清 洗和检测 等工艺， 最终 得到可用于生产加工的硅片。 期间主要设备包括单晶炉、滚圆机、 切片机、倒角机、研磨机、抛光机、清洗设备和检测设备等。 在 IC设计完成之后，就进入到 正式的芯片生产制造环节，具体分为 晶圆制造（前道工艺）和封装测试（后道工艺） 。 晶圆制造过程是芯片制造最为核心的环节， 晶圆制造中的七大步骤分别为 热处理（ 氧化 /扩散 /退火） 、 光刻 、 刻蚀 、 离子注入 、 薄膜 沉积 、 清洗 、 抛光。 通常 热处理 、光刻、刻蚀、 离子注 入、薄膜沉积、 清洗 步骤需要重复进行若干次 ， 之后进行 CMP 及金属化， 最终 还需要进行 前道量测，只有量测合格的芯片方可进入到封装测试环节。 其中，热处理（ 氧化 /扩散 /退火） 工艺主要用到 氧化 炉、 扩散 炉、退火炉；光刻工艺主要用到光刻机、 涂胶显影 /去胶 设备 ；刻 蚀工艺主要用到刻蚀机； 离子注入 工艺主要用到离子注入机； 薄膜沉积工艺主要用到 PVD/CVD/ALD 设备； 清洗工艺主要用到清洗机 ； 抛光工艺主要用到 CMP 设备；量测则用 到 膜厚 /OCD关键尺寸量测 设备、电子束量测设备 等。 封装测试包括封装和测试两个环节， 封装过程主要包括 背面 减薄、 晶圆 切割、贴片、引线键 合、模塑和切筋 /成型， 需用到减薄机、切割机 、贴片机、烤箱、引线键合机、注塑机以及切 筋 /成型设备等。封装结束后做最后的成品测试，主要用到测试机、探针台 、分选机 等。 测试 合格后 的 芯片 将 被 应用 于消费电子、 IoT、汽车 电子 、工控、医疗、通信等 各下游 领域。 图表 1： IC 工艺流程及对应 半导体 设备 资料来源： 前瞻产业研究院，华峰测控招股书， 五矿证券研究所 请仔细阅读本报告末页声明 Page 7 / 52 Table_Page 电子 2021 年 8 月 16 日 半导体行业 素有 “一代设备，一代工艺，一代产品”的经验， 半导体设备要超前半导体产品 制造开发新一代产品 ， 半导体产品要超前电子系统开发新一代工艺， 因此 半导体设备行业是 半导体制造的基石， 支撑 起了整个电子信息产业，是半导体行业的基础和核心。半导体设备 价值高，一条半导体生产线中设备 投资 约占总投资规模的 75-80%， 整个 半导体产业的发展 衍生出巨大的设备需求市场。 图表 2： 半导体设备 对信息产业有成百上千倍的放大作用 资料来源： 中微公司招股书， 五矿证券研究所 1.2 行业规模稳步上升， 晶圆制造 设备占比超 80% 2005-2020 年， 受 消费电子、 PC 等 下游 景气度提升 拉动，全球半导体 需求整体向好， 根据 SEMI 及 SEAJ 数据， 全球 半导体 设备规模呈现总体上升趋势， 2005 年为 328.8 亿美元， 2020年达到历史最高的 711.9亿美元，同比增长 19.1%。分国家和地区看， 日本呈现先降后 升的趋势， 2020年规模为 75.8 亿美元，占比 10.7%；北美则先升后降， 2020年规模为 65.3 亿美元，占比 9.2%；欧洲整体稳中略降， 2020年规模为 26.4亿美元，占比 3.7%；韩国整 体呈上升趋势， 2020 年规模为 160.8 亿美元，占比 22.6%；中国台湾 亦呈上升趋势 ， 2020 年规模为 171.5亿美元，占比 24.1%； 中国大陆增速最块，规模最大 ， 2020年规模为 187.2 亿美元，占比 26.3%。自 2018年开始 Foundry 厂的建设带动中国大陆半导体设备需求量快 速增长， 2020年 中国大陆 首次 成为全球最大的半导体设备销售市场 。我们认为， 在中美贸易 战背景下， 半导体 国产替代 已经 成为产业共识， 作为行业上游的重要 环节 ， 未来国产半导体 设备商有望充分享受中国大陆 Foundry 厂建设带来的 Capex 红利 ，景气度持续提升 。 2021Q1， 根据 SEMI数据， 受韩国三星和 SK海力士增产存储器，中国长江存储尖端技术开 发等因素 影响 ，全球半导体设备销售额达到 235.7 亿美元 ， 同比增长 51%。 其中 韩国 73.1亿 美元， 同比增长 118%，排名全球第一； 中国 大陆 59.6 亿美元， 同比增长 70%， 排名 第 2； 中国 台湾 57.1亿美元， 同比增长 42%，排名 第 3。 2021Q1 中国 大陆和中国台湾合计 占全球 占比达到 49.5%，已成为全球最重要的半导体设备销售市场。 请仔细阅读本报告末页声明 Page 8 / 52 Table_Page 电子 2021 年 8 月 16 日 图表 3： 全球 各个 国家 地区 半导体设备销售额 （ 亿美元 ） 资料来源： SEMI， SEAJ， 五矿证券研究所 半导体设备主要包括前道工艺设备和后道工艺设备，前道工艺设备为晶圆制造设备，后道工 艺设备包括封装设备和测试设备，其他类型设备主要包括硅片生长设备等。 根据 SEMI 数据， 2006-2020 年，晶圆制造设备整体规模及占比稳步提升，规模从 287.4 亿美元提升至 586.7 亿美元，占比从 71.0%提升至 82.4%，是半导体设备行业最核心的一环 ；封装设备保持基本 稳定，从 24.6亿美元提升至 38.8 亿美元，占比从 6.08%下降至 5.5%；测试设备先降后升， 从 2006 年的 64.2 亿美元降至 2013 年的 27.2 亿美元低点之后，到 2020 年又提升至 60.2 亿美元，占比则从 15.9%下降至 8.5%。 展望未来，受益于消费电子、 5G、汽车电子、 IoT 需求拉动， 头部晶圆厂为 应对各种芯片缺 货不断扩充产能，厂商纷纷扩大投资， 带动 了大量半导体设备的 采购 需求， 根据 SEMI 预测， 全球半导体设备 市场 规模 2021年将达到 953 亿美元 ， 同比增长 33.9%； 2022年将达到 1013 亿美元 ， 同比增长 6.3%。 图表 4： 全球各类半导体设备销售额 （ 亿美元 ） 资料来源： SEMI， Wind， 五矿证券研究所 根据 SEMI、 Gartner等 数据， 2020年 晶圆制造设备占全部半导体设备份额约 82%，其中光 刻 设备 、刻蚀机和薄膜沉积设备占比最大，分别 约 为 25%、 17%和 24%，合计占比 66%。 后道工艺设 备中，封装设备占比 约 5%，测试设备占比 约 8%。单晶 炉等其他设备占比 约 4%。 总体而言， 在整个半导体设备中， 晶圆制造设备最为重要，其中又以光刻 设备 、刻蚀机、薄 请仔细阅读本报告末页声明 Page 9 / 52 Table_Page 电子 2021 年 8 月 16 日 膜沉积设备最为核心。 图表 5： 2020 年全球 半导体前 道 后道 设备占比 （约） 资料来源： SEMI， Gartner， Maximize Market Research， VLSI， 北京半导体行业协会 ， 五矿证券研究所 1.3 美国、荷兰、日韩 占据绝大部分市场 ，国产替代空间大 根据 VLSI Research数据， 2020年全球半导体设备厂商 Top15排名中，美国 应用材料 营收 163.7亿美元，占比 17.7%，排名第一；荷兰 阿斯麦 营收 154.0亿美元，占比 16.7%，排名 第二；美国 泛林 半导体 营收 119.3 亿美元，占比 12.9%，排名第三。 行业 Top5 厂商 合计占 比 65.5%， Top10厂商 合计占比 76.6%， Top15厂商 合计占比 82.6%，集中度较高。 全球 Top15厂商中，美国有 4 家，分别是应用材料、泛林 半导体 、科磊和 泰瑞达 ，合计占比 38.9%；荷兰有 2家，分别是阿斯麦和 先域 ，合计占比 18.3%；日本有 7家，分别是东京电 子、 爱德万 、 斯科半导体 、日立高科、国际电气、尼康和大福 ，合计占比 23.2%； 韩国 1 家， 为 细美 事 ，占比 1.1%；新加坡 1 家，为 ASM 太平洋科技，占比 1.1%。 Top15 厂商中，美 国、日本和荷兰厂商在全球半导体设备领域 合计 占比 80.4%， 在半导体设备行业地位举足轻 重 。 图表 6： 2020 年全球半导体设备厂商 Top15（百万美元） 2020 排名 国家 公司 2019 2020 YoY 2020 市占率 1 美国 应用材料 AMAT 13468 16365 21.5% 17.7% 2 荷兰 阿斯麦 ASML 12770 15396 20.6% 16.7% 3 美国 泛林半导体 Lam Research 9549 11929 24.9% 12.9% 4 日本 东京电子 Tokyo Electron 9552 11321 18.5% 12.3% 5 美国 科磊 KLA 4704 5443 15.7% 5.9% 6 日本 爱德万 Advantest 2470 2531 2.5% 2.7% 7 日本 迪恩士 SCREEN 2200 2331 6.0% 2.5% 8 美国 泰瑞达 Teradyne 1553 2259 45.5% 2.4% 9 日本 日立高科 Hitachi High-Tech 1490 1717 15.2% 1.9% 10 荷兰 先域 ASM International 1261 1516 20.2% 1.6% 11 日本 国际电气 Kokusai Electric 1127 1455 29.1% 1.6% 12 日本 尼康 Nikon 1104 1085 -1.7% 1.2% 13 韩国 细美事 SEMES 489 1056 116.0% 1.1% 请仔细阅读本报告末页声明 Page 10 / 52 Table_Page 电子 2021 年 8 月 16 日 14 新加坡 ASM太平洋科技 ASM Pacific Technology 894 1027 14.9% 1.1% 15 日本 大福 Daifuku 1107 940 -15.1% 1.0% 其他 14294 16034 12.2% 17.4% 合计 78032 92405 18.4% 100% 资料来源： VLSI Research， 五矿证券研究所 图表 7： 2020 年 全球半导体设备公司市占率 资料来源： VLSI Research， 五矿证券研究所 2020 年中国大陆已经成为最大的半导体设备市场，但 全球 Top15 设备商没有中国企业， 中 国半导体设备 明显 落后于美国、荷兰、日本等，国产化率整体不足 20%， 相对较低， 供给和 需求严重不匹配，国产替代、自主可控需求迫切。目前，国内也 涌现出了一批优秀本土企业， 根据中国半导体行业协会数据， 2019 年中国半导体设备五强企业分别为北方华创、中微公 司、中电科电子装备集团、盛美股份以及拓荆 科技。 我们认为，随着未来企业研发不断投入、 经验不断迭代升级、同时 Foundry 厂加速认证和导入本土设备商， 行业景气度不断攀升， 国 内半导体 设备商 将 迎来 快速发展 期。 图表 8： 2019 年中国半导体设备五强 排名 企业名称 1 北京北方华创微电子装备有限公司 2 中微半导体设备（上海）股份有限公司 3 中电科电子装备集团有限公司 4 盛美半导体设备（上海）股份有限公司 5 沈阳拓荆科技有限公司 资料来源： 中国半导体行业协会 , 五矿证券研究所 2、 硅片生长设备 ：晶盛机电实现 8-12英寸设备 量产 出货 将多晶硅拉制成单晶硅棒主要有两种技术工艺，直拉法 （ CZ） 和区熔法 （ FZ） 。 直拉法起源 于 1918年 Czochralski 从熔融金属中拉制细灯丝 ， 所以又叫 CZ法 ， 是当今制备单晶硅的主 流技术。 具体工艺流程 是在石英坩埚中放入多晶硅 ， 加热使其熔融 ， 然后夹住一块单晶硅的 请仔细阅读本报告末页声明 Page 11 / 52 Table_Page 电子 2021 年 8 月 16 日 籽晶 并 悬浮在坩埚之上 ，同时 把籽晶的一端拉制插入熔体直到融化 ，之后 缓慢旋转并向上提 拉 ， 这样在液体与固体的界面就会经过逐渐冷凝形成单晶硅。 目前 逻辑、存储器芯片中使用 的单晶硅片大多采用直拉法制 备 ，市占率 超过 90%， 且以 生产 12英寸为主。 区熔法单晶硅棒的制作过程 可 分为 3 步 ： 1） 在真空或稀有气体环境下的炉室中 ， 利用电场 给多晶硅棒加热 ， 直到被加热区域的多晶硅融化 ， 形成熔融区 ； 2） 用籽晶接触熔融区 ， 并融 化 ； 3） 将 多晶硅上的熔融区不断上移 ， 同时籽晶缓慢旋转并向下拉伸 ， 逐渐形成单晶硅棒 。 由于 区熔法不使用石英坩埚 ， 避免了很多污染源 ， 所以用区熔法拉的单晶纯度高 。 用区熔法 制作的硅片主要用于功率器件 和某些耐高压电子器件的制造 ， 硅片尺寸以 8英寸 及以下尺寸 为主。与 CZ法制作的硅片相比 ， FZ法最大的特点就是拉制单晶的电阻率相对较高 ， 纯度更 高 ， 能够耐高压 ， 但是 难以制备 大尺寸硅片 ， 机械能较差 ， 所以在集成电路中使用较少。 图表 9： 直拉单晶拉制过程 图表 10： 区熔单晶拉制过程 资料来源： 半导体硅片制备技术及产业现状 ， 五矿证券研究所 资料来源： 半导体硅片制备技术及产业现状 ， 五矿证券研究所 整个硅片制造过程包含拉单晶、磨外圆、切片、倒角、研磨、抛光、清洗和检测等工艺，最 终得到可用于生产加工的硅片。期间主要设备包括单晶炉、滚圆机、切片机、倒角机、研磨 机、抛光机、清洗设备和检测设备等 ， 其中 单晶炉 是 最重要的硅片制备设备 。 单晶炉在全球范围内的供应商主要有德国 PVA TePla AG 和 Gero， 日本 Ferrotec、美国 Quantum Design和 Kayex， 其中德国 PVA TePla AG、美国 Kayex 与日本 Ferrotec 为主要 的供应商，在全球 的市场份额占比很高， PVA TePla AG 集团在欧洲晶圆生长晶体设备市场 市占率高达九成以上。 国内厂商也已具备单晶炉生产能力，主要有晶盛机电、南京晶能等。 南京晶能 已经 能生产 12英寸单晶炉设备。 2020年晶盛机电 8英寸半导体长晶设备及加工设 备已实现批量销售， 12英寸长晶设备、研磨和抛光设备已通过客户验证并实现销售 ，此外晶 盛机电还具备 单晶硅截断机、研磨机、抛光机等设备生产能力。 图表 11： 晶盛机电 部分 产品 资料来源： 晶盛机电 官网 ， 五矿证券研究所 请仔细阅读本报告末页声明 Page 12 / 52 Table_Page 电子 2021 年 8 月 16 日 除了单晶炉之外，硅片 加工 环节还包括滚磨机、切片机、倒角机、研磨设备、 CMP 抛光、清 洗设备、检测设备等，每一项 对于 硅片生长 都 不可或缺， 设备供应商 以国外厂商为主，国内 厂商由于起步晚，相对落后，但是在单晶炉、滚磨机、 CMP 抛光机、清洗设备等环节也实现 了一定的自主可控。 图表 12： 半导体硅片主要生产设备及厂商 设备名称 用途 主要厂商 单晶炉 拉制单晶硅柱 德国 PVA TePla AG、美国 Kayex、日本 Ferrotec、晶盛机电、南京晶能 截断机、滚磨机 对晶棒进行掐头去尾、径向研磨、 开槽 晶盛机电、天龙光电 切片机 将晶棒 切割成目标厚度的硅片 电子科技集团 45 所、瑞士 M (2) the research is based on analysts professional understanding, and accurately reflects his/her views; (3) the analyst has not been placed under any undue influence or intervention from a third party in compiling this report; (4) there is no conflict of interest; (5) in case of ambiguity due to the translation of the report, the original version in Chinese shall prevail. Investment Rating Definitions The rating criteria of investment recommendations The ratings contained herein are classified into company ratings and sector ratings (unless otherwise stated). The rating criteria is the relative market performance between 6 and 12 months after the reports date of issue, i.e. based on the range of rise and fall of the companys stock price (or industry index) compared to the benchmark index. Specifically, the CSI 300 Index is the benchmark index of the A- share market. The Hang Seng Index is the benchmark index of the HK market. The NASDAQ Composite Index or the S ACCUMULATE Stock relative performance is expected to range between 5% and 20%; HOLD Stock relative performance is expected to range between -10% and 5%; SELL Stock return is expected to underperform the benchmark index by more than 10%; NOT RATED No clear view of the stock relative performance over the next 6 months. Sector Ratings POSITIVE Overall sector return is expected to outperform the benchmark index by more than 10%; NEUTRAL Overall sector expected relative performance ranges between -10% and 10%; CAUTIOUS Overall sector return is expected to underperform the benchmark index by more than 10%. General Disclaimer Minmetals Securities Co., Ltd. (or “the company”) is licensed to carry on securities inve