20240528_开源证券_半导体设备行业：周期拐点渐近国产替代2.0时代开启_18页.pdf

机械设备 请 务必参 阅正文 后面的 信息披 露和法 律声明 1/18 机械设 备 2024 年 05 月 28 日 投 资评 级：看好（维持）行 业走 势图 数据 来源：聚源 人 形 机 器 人 迎 密 集 催 化，关 注 板 块布局机会 行业周报-2024.5.26 政 策 加 码 加 速 顺 周 期 板 块 复 苏，刀具有望率先受益 行 业 周 报-2024.5.19 设 备 更 新 有 望 加 速 落 地，流 程 工 业率先受益 行业深度报告-2024.5.18 半 导 体 设 备 行 业：周 期 拐 点 渐 近，国 产 替 代 2.0 时代开启 行 业深度报告 孟鹏飞（分析师）证书编 号：S0790522060001 2024 年有望成为全球半导 体市场周期拐点之 年 半导体 行业 兼具 周期 与成 长属性。从周 期角 度看，全 球半导 体月 度销 售额 同比 增速在 2021Q4 见顶 回落，下 行周期 开启。2023 年 11 月 是继 2022 年 8 月以 来连 续15 个 月同 比增 速为 负后 的 首次转 正，至 2024 年 3 月 全球半 导体 销售 额已 实现 连续 5 个 月份 同比 增速 为正，标志着 行业 景气 度有 望 触底回 升。台 积电 认为 当 前智能手机、PC 以 及传 统服 务 器市场 仍处 于缓 慢复 苏中 但 AI 相关 需求 非常 强，指引2024 年全 球半 导体 市场 将 经历温 和复 苏。ASML 同 样认 为 2024 年 将成 为半 导 体市场复 苏之 年，同时 指 引 2025 年行业 将 会迎 来更 强 劲的需 求增 长。AI 升级与产业安全共同驱 动先进晶圆厂 Capex 增长以及设备国产化率提 升 从成长 维度 看，生成 式 AI 的发展 将成 为 2030 年 全球 半导体 销售 总额 相比 2023年翻倍 的核心 推 动力。AI 升级需 要更 多 的 算力 以及 高带宽 存储（HBM），拉 动 全球晶圆 厂投 资 额 2023-2027 年 CAGR 达到 9.3%。2023 年 中国 大陆 芯片 自给 率 仅约为 12%，在高端芯 片海外 代工受限、高端半 导体制 造设备进 口管制严 苛的情况 下，我 国 半 导 体 产 业 若 想 跟 上 全 球 发 展 速 度，就 必 须 提 升 高 性 能 处 理 器 和 存储器本土制造能力并 加快 核心环节设备国产化。根据 我们 测算，基 于 先 进存 储、逻辑晶 圆厂 资本 开支 加大 以及产 线设 备国 产化 率提 升，中 国大 陆 半 导体 设备 销售额有望 从 2023 年的 366 亿 美金增 长 到 2027 年的 657.7 亿美 金，CAGR 达 15.8%。先进存储、逻辑芯片 制造 带来刻蚀、薄膜、检 测、键合 等环节设备量价 齐升 先进存 储、逻 辑器 件每 万 片投资 规模 相比 成熟 工艺 段提升 幅度 大，主 要体 现 在核心设备 总用 量以 及单 台设 备 价值 量提 升。先进 制程 逻 辑器件 制造 相比 成熟 制程 对刻蚀、薄 膜沉 积（特 别是 ALD、EPI）、量检 测、热 处理等 多 种设 备都有 更高 的需求量，平台 型设 备公 司 竞争优 势更 明显。向三维结 构升 级是 先进 存储 器的 主要变化，使得 高深 宽比 刻蚀 和 薄膜 沉积 成为 核心 设备。HBM 在完成 先进 DRAM 颗粒制造 后采用 2.5D+3D 先 进封装，带动 键 合、量检 测、刻 蚀 等 设备 需求 增长。看好中国大陆高端芯 片自 给率提升带来的设备 投资 机遇 2018-2022 年国 产半 导体 设 备 公司 营收 增长 主要 受益 于 成熟 制程 扩产 以及 产线 设备国产 化率 提升，从 2023 年开始，国 内先 进晶圆 厂 采招开 始边 际加 速。2024Q1 部 分 前 道 设 备 厂 商 收 入 端 同 比 增 速 的 放 缓 主 要 因 为 有 更 多 的 新 品 处在客户导入过程中，体现 出国 内先 进 晶圆厂 对国 产设 备验 证导 入 力度 正在 加 大。站在 当 前时点，我 们认 为 客 户结 构中 先进晶 圆厂 占比 更高 的厂商 在未 来几 年有 望在 EPS 端实现超 市场 预期 的表 现，低 国产化 率环节 的 厂商 有望 在新一 轮 国 产化 浪潮 中实现量产突破。受益标 的：中 微 公 司、北 方 华 创、拓 荆 科 技、芯源微、华 海 清 科、至纯科技、万业企业。推 荐标的：赛腾股份。风险提示：国 内先 进晶 圆 厂扩产 进度 不及 预期、设 备国产 化率 提升 不及 预期。-29%-19%-10%0%10%2023-05 2023-09 2024-01机械设备 沪深300相 关研 究报告 开源证券 证券研究报告 行业深度报告 行业研究 行业深度报告 请 务必参 阅正文 后面的 信息披 露和法 律声明 2/18 目 录 1、2024 年有望 成为全 球半导 体市场 周期拐 点之年.3 2、AI 发 展是 全球半 导体市 场长期 增长的 核心推 动力.4 2.1、2023-2030 年 全球半导 体市场 规模有 望以 9.8%的 复合增 速增长 至 1 万 亿美金.4 2.2、AI 对 算力和 HBM 的需 求推动 全球半 导体设 备市场 突破千 亿美金.4 2.3、先进存 储、逻 辑扩产叠 加国产 化推进，2023-2027 年国 产半导 体设备 销售额 CAGR 有望达 15.8%.5 3、先进 逻辑制 造：高 性能处 理器国 产化基 石.7 3.1、空间测 算：2023 年中国 大陆 7 纳米及 以下代 工需求 约 7.4 万片/月.7 3.2、先进逻 辑制造 带来刻蚀、薄膜 沉积、量检测 等环节 设备量 价齐升.8 4、先进 存储器 件制造：承接 AI 对 高带宽、高容 量存储 的需求.9 4.1、需求、全球产 能分布、国产存 储器全 球竞争 力三维 度分析 扩产空 间.9 4.2、存储架 构向 3D 升级主 要增加 刻蚀、薄膜沉 积设备 需求.11 4.3、HBM 3D 堆叠 的形式使 得键合、量检 测、刻 蚀等成 为核心 工艺.13 5、国产 设备工 艺覆盖 程度大 幅提升、验证 导入国 内晶圆 厂速度 加快.13 6、风险 提示.16 图 表目 录 图 1：2023 年 11 月-2024 年 3 月，全球半 导体销 售额已 实现连 续 5 个 月份同 比增速 为正.3 图 2：全 球晶圆 代工、半导体 设备龙 头对 2024 年市场复 苏持谨 慎乐观 态度.4 图 3：2030 年全球 半导体市 场有望 迈入万 亿美元 规模.4 图 4：到 2030 年，HPC 有望 超过移 动通讯 成为全 球半导 体第一 大终端 市场.4 图 5：AI 发 展 催生更 多算力、HBM 与异构 集成需 求.5 图 6：SEMI 预计 2023-2027 年全球 300mm 晶 圆 厂 设备 投资 CAGR=9.3%.5 图 7：目 前中国 大陆芯 片自给 率仍然 在 25%以下.6 图 8：中 国大陆 半导体 设备出 货金额 占全球 的比例 不断提 升.7 图 9：月产 1 万 片晶圆的 12 寸先 进产线 所需刻 蚀设备是 成熟产 线的 2.4 倍.8 图 10：FinFET 和 HKMG 工 艺的引 入使得 先进逻 辑刻蚀 工艺更 加复杂.8 图 11：全球 AI PC 渗透 率有 望在 2027 年达到 60%.9 图 12：AI 手 机渗 透率有 望在 2027 年达 到 45%.9 图 13：主流 AI 服务 器均搭 载 HBM.9 图 14：长江 存储 3D NAND 产 品具备 全球竞 争力.11 图 15：刻蚀 和薄膜 沉积是 3D NAND 制 造 流 程中的 核心 工艺.12 图 16：海外 原厂在 1 工艺节 点便开 始使用 EUV 量产 DRAM 芯片.12 图 17：3D DRAM 核 心 制造 设备为 刻蚀、ALD、EPI 设备.13 图 18：HBM 封装核 心设备为 深硅刻 蚀、键 合、量 检测、电镀等.13 表 1：2023-2027 年中 国大陆 半导体 设备市 场规模 CAGR 有 望 达到 15.8%.5 表 2：2023 年中国 大陆 7 纳 米及以 下代工 需求约 7.4 万片/月.7 表 3：我 们测算 2023-2027 年 全球 HBM 市场 空间 CAGR 达到 50.9%.10 表 4：美 日出口 管制法 案对先 进逻辑、存储 器件所 需的薄 膜沉积 设备均 作出明 确出口 限制.14 表 5：受 益标的 估值表.16 WUAZwPnQpMmNpRpMtOoRmNbR9R6MoMoOnPnRlOnNtOlOsRqQ6MmMuMNZsPrRuOnRoM行业深度报告 请 务必参 阅正文 后面的 信息披 露和法 律声明 3/18 1、2024 年有望成为全球半导 体市场周期拐点之 年 全球半 导体 月度 销售 额 同 比增速 在 2021Q4 见 顶回 落，下 行周 期开 启。2023 年11 月 是继 2022 年 8 月以 来连续 15 个 月同 比增 速为 负后的 首次 转正，至 2024 年 3月，全 球半 导体 销售 额已 实现连续 5 个月 份同 比增 速为正，标 志着 行业 景气 度有 望触底回 升。图1：2023 年 11 月-2024 年 3 月，全球半导体销售额 已实 现连续 5 个月份同比增速 为正 数据来源：SIA 结合全球头部晶圆代 工厂、半导体设备厂商 指引，我们认为 2024 年将是全球半导体市场周期拐点之 年。从设备 厂商 角度 看，科磊、泛林 半导 体均 上 调 2024 年 WFE 至 900 亿 美金以上，ASML 认为在行 业 整体 稼 动率 回升、终 端客 户库存 水平 回归 常态 的情况下，2024 年 可以 看到 全球半 导体 景气 复苏，但 2025 年 需求 复苏 会更强劲。从晶圆 厂角 度看，台 积电 认为当 前全 球智 能手 机、PC 以 及传 统服 务器 市场需求仍 处于 缓慢 复苏 中，但 AI 相关数 据中 心需 求十 分 强劲，下调 2024 年全球晶 圆代 工行 业（不包 含存储）同比增 长 至 10-20%之间（此 前为 20%)，指引 2025 年 会看 到全 球 市场更 强劲 的复 苏。中芯 国际认 为 2024Q2-Q3 下游需求 好于 此前 预期，对 2024H2 需求 持谨 慎乐 观态 度。行业深度报告 请 务必参 阅正文 后面的 信息披 露和法 律声明 4/18 图2：全球晶圆代工、半导 体设 备龙头对 2024 年市场复苏持谨慎乐观态度 资料来源：中芯国际 2024Q1 业绩说明会、通富微电 2024Q1 业绩说明会、科磊 CY24Q1 法说会、泛林 FY2024Q1 法说会、阿斯麦 FY2024Q1法说会、台积电 FY2024Q1 法说会、应用材料 FY2024Q2 法说会、开源证券研究所 2、AI 发展 是全 球半导体 市场 长期增长的 核心 推 动力 2.1、2023-2030 年 全球 半导体 市场 规模有望 以 9.8%的 复合 增速增 长至 1万 亿美 金 根据 SIA 数据，2023 年 全 球半导 体 销 售额 约为 5191.7 亿美 元，台积 电在 2024年 ISSCC 大 会上 预计 到 2030 年 市场 规模 有望 翻倍 达 到 1 万 亿美 元，其 中高 性能 计算预计有望 占据 40%的 市场，相当 于移 动通 讯 和 IoT 市场的 总和。图3：2030 年全球半导体市场有望 迈入万亿美元规模 图4：到 2030 年，HPC 有望 超 过移动通讯成为全球 半导体第一大终端市场 资料来源：ISSCC 2024 资料来源：ISSCC 2024 2.2、AI 对 算力 和 HBM 的需 求推 动 全球 半导 体设备 市场 突破千 亿美 金 生成式 AI 升级需要更多算 力、高带宽存储芯片，拉 动 全球晶圆厂投资高速 增长。根据 SEMI 数据，2023 年全球 300mm 晶圆厂（12 英寸）投资额预计为 961.2 亿美金，到 2027 年增长至 1370.25 亿美金，2023-2027 年复合增速 9.27%。晶圆 厂投资额中，80%及以上投向制 造设备。OHnFJvoJ6CWIwcStGQUZZ5KvZxvDHl7CnYBIQwX/6MNhKPmZz6so3FViZutB0Uhd 行业深度报告 请 务必参 阅正文 后面的 信息披 露和法 律声明 5/18 图5：AI 发展催生更多算力、HBM 与异构集成需求 资料来源：TSMC 2024 North American Technology Symposium Highlights 图6：SEMI 预计 2023-2027 年 全球 300mm 晶 圆厂 设备投 资 CAGR=9.3%资料来源：SEMI 2.3、先进 存 储、逻辑 扩产 叠加 国产 化推进，2023-2027 年 国产 半 导体 设备销 售额 CAGR 有望达 15.8%2020-2023 年，中国 大陆 持续 成为 全球 第一 大 半 导体 设备市场，占 比从 26.3%提升到 34.45%。2023 年中国大陆半导体设备 销售 额 为 366 亿美金，根 据我们测算，2027年中国大陆 半导体设 备 销 售额 有望增长至 657.7 亿美金，2023-2027 年复合增速达到15.8%。表1：2023-2027 年中国大陆半导 体设备 销售额 CAGR 有望 达到 15.8%年份 全球 300mm 晶 圆厂 设备 支出（亿 美元）中 国设备销 售额（亿美元）中 国半导体 设备出 货金 额占全球 的比例 2023 961.22 366.00 34.45%2024E 970.83 404.39 36.45%2025E 1165.00 511.90 38.45%行业深度报告 请 务必参 阅正文 后面的 信息披 露和法 律声明 6/18 年份 全球 300mm 晶 圆厂 设备 支出（亿 美元）中 国设备销 售额（亿美元）中 国半导体 设备出 货金 额占全球 的比例 2026E 1305.00 603.24 40.45%2027E 1370.25 657.72 42.45%CAGR 9.27%15.78%数据来源：SEMI、开源证券研究所 测算依 据如 下：（1）根据 TrendForce 和 IBS 数 据，2023 年 中国 大陆 芯片 自给率 处 于 23.3%-25.61%之间，如 果只 算中 国本 土 企业制 造的 芯片，这个 数 值只 有 12%左右。在高端芯片海外代工受限、高 端半导体制造设备进 口管 制严苛的情况下，我 国半导体产业若想跟上 全球 发展速度，就必须 提升高 性能处理器和存储器 本土制造能力并加快核 心环 节设备国产化。SEMI 预计 2024-2027 年 中国 大陆将保持 每 年 300 亿 美金 以 上的 300mm 晶圆厂投 资，持续成 为全 球 300mm晶圆代 工第 一大 市场，在 产线设 备国 产化 率提 升情 况下，我们 假设 到 2027年中国 大陆 设备 销售 额占 全球市 场份 额提 升 至 42%。图7：目前中国大陆芯片自 给率 仍然在 25%以下 资料来源：Tech Insights（2）假设 到 2027 年 全球 300mm 晶圆厂投 资额 占总晶 圆 厂投资 额 的 70%。（3）参考中 芯国 际招股 书 数据，假设 晶圆 厂投 资额 中 80%投向 制造 设备。行业深度报告 请 务必参 阅正文 后面的 信息披 露和法 律声明 7/18 图8：中国大陆半导体设备 出货 金额占全球的比例不 断提 升 数据 来源：SEMI、开源证券研究所 3、先进逻 辑制造：高性能处 理器国产化基石 3.1、空 间测 算：2023 年中国 大陆 7 纳米 及以下 代工 需求 约 7.4 万片/月 7 纳米 及以 下主 要包 括 AI 芯片、消费级 CPU、GPU 以及手 机 AP。每万 片设 备资本开 支 约 25 亿美 金。根 据我们 测算，仅 2023 年 一 年，中 国大 陆 7 纳米 及以 下代工需求 约 7.4 万片/月。后 续国 内 AI 大模 型的 迭代 升 级将进 一步 大幅 提 升 AI 芯 片需求量。表2：2023 年中国大陆 7 纳米及 以下代工需求约 7.4 万片/月 测 算指标(2023 年 数据)数据 A1 芯片(不 包括 HBM 成本)FY2023 财年英伟达 datacenter 营收(百万美金)47525.0 中国区营收(以整体营收占比估算)30.0%中国大陆总需求对应营收(以 Nvida 占比 90%计算，百万美金)15841.7 A1 芯片毛利率(英伟达 90%国内下调一些)70.0%AI 芯 片晶圆代工成本占比 20.0%对应晶圆代工成本(百万美金)950.5 对应产能需求(万片/月)0.57 其他-手机 AP；手机、PC 中的 CPU、GPU 英伟达 datacenter 以外中国区营收(以 20%占比测算)2693.4 AMD 中 国区营收(百万美金)3417.0 Intel 中国大陆营收(百万美金)14597.6 合计(百万美金)20708.0 海思-制裁前营收体量(百万美金)10000 消费类先进逻辑芯片营收合计(百万美金)30708.0 平均毛利率 50%晶圆代工成本占比 75%晶圆代工成本(百万美金)11515.51 对应产能需求(万片/月)6.85 0%10%20%30%40%0200400600800100012002014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023中国半导体设备出货金额（亿美元）全球半导体出货金额（亿美元）中国占全球比例行业深度报告 请 务必参 阅正文 后面的 信息披 露和法 律声明 8/18 测 算指标(2023 年 数据)数据 总计 代工产 能需求（万片/月）7.42 数据来源：Nvida、AMD、Intel 2023 财年年报、开源证券研究所 3.2、先 进逻 辑 制造 带来 刻蚀、薄膜 沉积、量检 测等环 节设 备量价 齐升 逻辑电 路相 比存 储电 路 制 造环节 更多、更 复杂，要求 设备厂 商对 不同 材料 处理、不同工 艺积 累的 要求 更高。刻蚀：由 于多 重曝 光的 引 入，在 逻 辑器 件从 28 纳米向 7 纳 米迭 代 过 程中，刻蚀总步骤 从 50 步 增长 至 140 步。图9：月产 1 万片晶圆 的 12 寸先进产线所需刻蚀设 备是成熟产线的 2.4 倍 图10：FinFET 和 HKMG 工艺 的 引入使得先进逻辑刻 蚀工艺更加复杂 数据来源：台积电、中芯国际、开源证券研究所 资料来源：中微公司 2021 年业绩说明会 薄膜沉积设备的变化：（1）在 90nm CMOS 工 艺，大 约需 要 40 道 薄膜 沉积工 序。在 3nmFinFET 工艺产线，超 过 100 道薄 膜 沉积工 序。（2）ALD 设备用量增加。高端逻 辑芯 片使 用单 片晶 圆 ALD，对 精度 控制 极高；内存芯 片使 用批 量处 理 ALD。英特尔 的 45 纳 米节 点引 入高 K 金属 栅极(HKMG)结构，该结 构大 大减 少 了电流泄 漏，并且 是扩 展到 65 纳 米节 点以 上的 关键 支 持功能。HKMG 结构 用氧 化铪取代了传统的绝缘氧化硅，并使用金属代替多晶硅 作为栅极。高 K 电 介 质 是 通过 ALD 实现的。28nm 以下先 进制 程的 FinFET 制造工艺 中，难 点在 于形成 Fin 的形状，Fin 的有源区 通过 自对 准双 重成 像技术（SADP）ALD 所 沉 积的 Spacer 材料 的宽 度 即决定了 Fin 的宽度，是制 约逻 辑芯片 制程 先进 程度 的核 心因素 之一。（3）锗硅外延 设 备用量增 加：传 统 CMOS 工艺 中 采用的 应力 拉升 方式 已经 无法满足 器件 对于 PMOS 驱动电 流的 要求。在 关键 尺寸进 入 28 nm 及以 下后，必须采用锗 硅（SiGe）外延 技术 来加大 PMOS 的 压应 力，以此提 高器 件的 整体 响应 速度。除 了刻 蚀、薄 膜沉积 两大类 设备 以外，量检测、热处 理设 备在更 先进的 逻辑器件制造中用量也大幅 提升。月产 1 万片 晶圆的 12 寸先进 制程 产线 需要 氧化/高温/退火设 备 41.5 台，是 12 寸 成熟制 程产 线 的 1.9 倍，需要量 检测 设 备 87 台，是 成熟制程产线 的 1.7 倍。2559.5010203040506070成熟制程12 寸线 先进制程12 寸线每万片月产能所需刻蚀设备数量（台）行业深度报告 请 务必参 阅正文 后面的 信息披 露和法 律声明 9/18 4、先进存 储器件 制造：承接 AI 对高 带宽、高容量存储的 需求 4.1、需 求、全球产 能分 布、国 产存 储器全 球竞 争力三 维度 分析扩 产空 间 需求角度：AI 渗透率提升 推动端侧 DRAM、NAND 容量需求增长。数据 传 输带宽对于 AI 服务器的运算 效能至关重要，带动 高带 宽内存(HBM)强劲需求。AI PC、手机 渗 透 率 提 升 以 及 单 台 设 备 DRAM 容 量 需 求 增 加 共 同 拉 动 全 球DRAM 位元需求高速增长。根据 Canalys 数据，AI PC 在 2025 年有 望成 为主 流，到2027 年全 球渗 透率 有望 提 升至 60%。美光 科技 在 FY23Q4 季 报中 提及，AI PC/手机每台相 比传 统 PC、手 机增 加 DRAM 4-8GB，AI PC 中 SSD 用量 也 将 提升。图11：全球 AI PC 渗透率有望在 2027 年达到 60%图12：AI 手机渗透率有望在 2027 年达到 45%资料来源：Canalys 资料来源：Canalys 大模型 参数 指数 级增 长对 AI 服务器 需求 激增，而 AI 服务器迭代 对内 存带 宽、存储容 量需 求的 提升(主要 体现在 单颗 DRAM die 容量增 加以 及 dram die 堆叠层数的增加)使得 HBM 成 为核 心升级 点。在 HBM 需 求 高增带 动下，美 光在 FY23Q4 季报中预 计 2025 年该 公司 的 HBM 业务 份额 追上 DRAM 份额。图13：主流 AI 服务器均搭载 HBM 资料来源：Semianalysis 根据我 们测 算，全球 HBM 市场 规模 在 2023-2027 年复合 增速 有望 达到 50.9%。行业深度报告 请 务必参 阅正文 后面的 信息披 露和法 律声明 10/18 假设如 下：（1）根据 TrendForce 数据，2023 年全 球服 务器 出货 量约 1338 万 台，其中 AI服务器 出货 量约 为 120 万 台，计 算 得 AI 服务器 在 全球服 务器 中渗 透率约为 9%。我们 预测 2024-2027 年 全球 服务 器市 场保 持温和 增长，同 时AI 服务器渗透率在 大 模 型 训 练、推 理 的 带 动 下，渗 透 率 分 别 提 升 至11%/13%/16%/20%。（2）随着英 伟达 高 阶 AI GPU B100/B200 等 型号 出货 占比 提升，单 台 GPU 搭载 HBM 总容 量提 升。（3）2024-2025 年 HBM 产能 供不应 求，HBM 单 GB 价格保 持 15 美 金，2026-2027 年 价格 小幅 下 降 3%、5%。表3：我们测算 2023-2027 年全球 HBM 市场空间 CAGR 达到 50.9%2023A 2024E 2025E 2026E 2027E 全 球服务器 出货量（万台）1338.0 1365.4 1406.4 1462.6 1521.1 yoy-6%2.05%3.0%4.0%4.0%AI 服 务 器渗透 率 9%11%13%16%20%AI 服 务 器出 货量(万台)120.0 150.2 182.8 234.0 304.2 单台 AI 服 务器 搭载GPU 数量(台)8 8 8 8 8 单台 GPU 搭载 HBM容量(GB)90 110 140 170 200 AI 服务器 HBM 总容量(亿 GB)8.64 13.22 20.48 31.83 48.68 HBM 单 GB 价格(美元)15 15 15 14.6 13.8 yoy 0%0%-3%-5%HBM 总 市场空间(亿美元)129.6 198.3 307.1 463.1 672.8 2023-2027 年 CAGR 50.9%资料来源：IDC、semianalysis、开源证券研究所 产能角度：根据 TrendForce 预 测数 据，到 2024Q4，全球前 三 大 DRAM 原厂 中三星电 子 DRAM 总产 能 有 望达到 70 万片/月，海 力 士总产 能有望 达到 46 万片/月，美光科 技总 产能 有望 达 到 30.5 万片/月。三星/铠侠/海力 士 3D NAND 产能 有 望达到每月 47 万/41.9 万/12.7 万 的水平。根据 Digit Times 报道，合 肥长 鑫到 2024 年年底产能有 望达 到 14 万片/月。长江存 储 3D NAND 项 目 规划总 产能 在 30 万片/月。因此总体来 看，国 内 NAND、DRAM 产 能水 平相 比 海 外 厂商 还 差距 很大，针对 存 储器这样 一个标 化程 度高的 产业，国内 需 要持 续扩产 以带来 规模效 应和 在全球 市场上 的议价权。竞争力角度：国产 3D NAND 具备全球竞争力,国产 DRAM 目前落后于国际 领先水平。行业深度报告 请 务必参 阅正文 后面的 信息披 露和法 律声明 11/18 长江存 储 3D NAND 产品 和海外 处于 同一 代际，2022 年 苹果 曾计 划在 iPhone 14 里 使用 长存 生产 的 SSD，因长 存进 入实 体清 单被 叫停。图14：长江存储 3D NAND 产品具备全球 竞争力 资料来源：Tech insights 根据 DigiTimes 报道，长 鑫存储 在合 肥的 新工 厂已 经开始 量产 采用 18.5nm（相当于 1y 工艺节点）工艺 的 DRAM 芯片，但 目前 国 际大厂 均开 始在 1（约 10nm）工艺节 点生 产 DRAM 芯 片，领先 国 内 2-3 代的 水平。4.2、存 储架 构向 3D 升级 主要 增加 刻蚀、薄膜 沉积设 备需 求 等效于逻辑电 路 45-60 纳米左右的光刻 机即可满 足 3D NAND 制造 需求。3D NAND 关键 的 四 道工 艺为 高深宽 比 CCP、硬 碳掩 膜 刻蚀 ICP、HAR 钨 沉积、ALD 钨沉积。行业深度报告 请 务必参 阅正文 后面的 信息披 露和法 律声明 12/18 图15：刻蚀和薄膜沉积是 3D NAND 制造流程中的核心工 艺 资料来源：Lam Research、开源证券研究所 先进 DRAM 对 光刻 机的 要 求高，海 外原 厂在 1 工艺 节点 开 始使 用 EUV。根据北京超 弦存 储器，理论 上 通过 DUV+SAQP 的 方式 也 可以 支 撑 DRAM 走到 15nm 工艺节点，同样是通过提升 刻蚀设备性能和 用量 来弥 补光刻机的缺陷。图16：海外原厂在 1 工艺节点 便开始使用 EUV 量产 DRAM 芯片 资料来源：Yole 未来，3D DRAM 的发展 也 有望帮助国内存储厂 商 在先进 光刻机进口受限 的 情况下 生 产出 容量、传 输速 率 以及成 本具 备国 际竞 争力 的 DRAM 器件。根据应用材料，3D DRAM 未来架构预计 将 主要增加刻蚀、ALD、EPI 等 设备的需求。行业深度报告 请 务必参 阅正文 后面的 信息披 露和法 律声明 13/18 图17：3D DRAM 核心制造设备 为刻蚀、ALD、EPI 设备 资料来源：应用材料官网 4.3、HBM 3D 堆 叠的 形式 使得 键合、量检 测、刻蚀等 成为 核心工 艺 HBM 采用 2.5D 和 3D 先进封装的形式，融入 刻蚀、电镀、CMP、量检测前道晶圆级工艺，同时增 加临 时键合、解键合、混 合键 合等先进封装工艺。图18：HBM 封装 核心设备为深硅 刻蚀、键合、量检测、电 镀等 资料来源：海力士官网 5、国产设备工艺覆盖程度大幅提升、验证导入国内晶圆厂速行业深度报告 请 务必参 阅正文 后面的 信息披 露和法 律声明 14/18 度加快 2022 年 10 月以 来，美日 陆 续颁布 出口 管制 法案 限制 应用于 先进 逻辑、存 储芯 片制造的 半导 体前 道设 备进 口至中 国大 陆。美国 1007 法案 对 非 平面 晶体 管结构 16nm或 14nm 或以下(即 FinFET 或 GAAFET)的 逻辑 芯片；半间 距 18nm 或以 下 的 DRAM存储芯 片 制 造设 备进 行出 口管制。日本 20230523 法案 则列出 30 余 种受 限设 备，包括 EUV 涂胶 显影 设备；针对3D NAND 制 造的锗 硅刻 蚀 设备、高深 宽比 刻蚀设 备；应用于 先进 制程 的退 火设 备、检测设 备以 及多 项 薄 膜沉 积 设备。特别是在薄膜沉 积领域，针对钴（英特尔 在 10nm以下使用的一种互联 材料）、钼、钌等先进工艺节 点用 量提升 的金属 CVD 设备 以及各类 ALD 设备做出特别限 制。表4：美日出口管制法案对 先进 逻辑、存储器件所需 的薄 膜沉积设备均作出明 确出 口限制 日 本出口管 制法案-202305 美 国出口管 制法案-202210 电镀 钴 设备(10nm 以下的钴金属受限）用于通过电镀工艺沉积 钴 的设 备；同样受限 能够使用自下而上填充工艺沉积或 钨 填充金属的化学气相沉 积设备；所述填充金属中具有空隙/接缝，所述空隙/接缝具有小于或等于 3nm 的最大尺寸；同样受限 能够在一个处理室内制造金属触点的设备，其通过：（1）使用有机金属 钨 化合物沉积一层，同时 将晶片衬底温度保持在 100 C 至500 C 之间；（2）进行等离子体工艺，其中化学物质包括氢，包括氢气加氮气以及氨气；同样受限 能够在真空环境中制造金属触点的设备，其通过：（1）在等离子体工艺期间使用表面处理，其中化学物质包括氢，包括氢气、氢气加氮气和氨气，同时将晶片衬底温度保持在 100 C 至 500 C 之间；（2）使用由等离子体工艺组成的表面处理，其中化学物质包括氧（包括氧气和臭氧），同时将晶片衬底温度保持在 40 C 至 500 C 之间；（3）沉积钨 层，同时将晶 片衬底温度保持在 100 C 至 500 C 之间；同样受限 一种能够在真空环境中选择性沉积 钴 金属层 的设备，其中第一 步使用远程等离子体发生器和离子过滤器，并且第二步是使用有机金属化合物沉积钴层。(注：不适用于非选择性的设备)同样受限 物理气相沉积设备，其能够在 铜 或钴金属 互连件的顶表面上沉积厚度为 10nm 或更小的 钴层 同样受限 PVD-氮 化 钛（TiN)/钴 同样受限 几乎所有种类的 ALD 设备 同样受限 能够在真空环境中制造 铜 金属互 连件 的设备，其能够沉积以 下所有物质：（1）使用有机金属化合物的 钴，工艺压力为 1-100 托，晶圆衬底温度维持在 20 C 至 500 C；（2）使用物理气相沉积技术形成铜层，工艺压力为 1-100 毫托，晶圆衬底温度维持在 500 C以下；同样受限 原 子层沉积 设备，其能够在具 有大于 5：1 的长宽比的结构中产生钨或钴的无空隙/接缝填充物，所述结构具有小于 40nm 的开口，且温度低于 500 C。在 45-14nm 使用 SACVD（次常压 CVD）方法实现对 STI（浅沟槽行业深度报告 请 务必参 阅正文 后面的 信息披 露和法 律声明 15/18 日 本出口管 制法案-202305 美 国出口管 制法案-202210 隔离）、PMD（金属前介质层）等沟槽的填充或薄膜的沉积。设计成在 0.01 帕斯卡以下的真空状态或惰性气体的环境中成膜金属层的装置，符合以下全部的装置：（1）通过化学气相沉积法或周期性沉积法形成 氮 化钨层，同 时将芯片的基板温度维持在超过 20度且低于 50 度。（2）在 133.3Pa 至 53.33KPa 的压 力下，通过 化学气相沉积法或周期性沉积法形成钨层，同时将芯片的基板温度 维持在超过 20 度低于 500 度。NA 设计成在 0.01 帕斯卡以下的真空状态或惰性气体的环境中成膜金属层的装置，符合以下 任一种：a.不使用阻挡膜而选择性地 生长钨 b.不使用阻挡膜而选择性地生长钼 NA EUV 掩膜制造设备 NA 设计为利用等离子体成膜厚度超过 100 纳米且应力小于 45MPa 的碳硬掩模的装置；NA 钨膜（仅限于氟原子数每立方 厘米小于 10 的 19 次方的膜）被设计为通过使用等离子体的原子层沉积法或化学气相生长法成膜的装置；NA 金属布线间间隙（仅限于宽度小于 25 纳米且深度超过 50 纳米的材料）中相对介电常数小于 3.3 的低介电层以不产生空隙的方式使用等离子体成膜的装置；NA 资料来源：BIS、金杜律师事务所、开源证券研究所 站 在当 前时点，国 产设 备攻 坚克 难已取 得长 足进 展，以刻 蚀、薄 膜沉 积环 节 为例：截至 2023 年年 报 业 绩说 明 会召开 日，中微公司 CCP 刻蚀设备、ICP 刻蚀 设备在逻 辑 和 存储 器件 领域 分别实 现 94%、95%的工 艺 覆盖度；北方华创 ICP设备实 现 了 12 英 寸各 技 术节点 的突 破、CCP 设 备 也实现 了 逻 辑、存储、功率半 导体 等领 域多 个关 键制程 的覆 盖。截至 2023 年年 报披 露日，在薄膜 沉积 领域，中微公司 钨系 列薄 膜沉 积产 品可覆盖 存储 器件 所有 钨应 用，2024 年 预计 累积 推出 近 10 款薄 膜沉 积芯 片完善在 CVD 和 ALD 领域 的产品 版图。拓荆科技 PECVD 设备 可以 支撑 逻辑芯片（28 纳 米及 以下 两 代制程 段）所 需的 全部 介质 薄膜材 料。在 PE-ALD、Thermal ALD、HDPCVD 和 SACVD 这 些国 产化 率 更低的 环节 也实 现了 量产突破。北方华创则 是我 国 PVD 国 产化 先行 者、横向拓 展 了 DCVD（即PECVD、SACVD、DALD）和 MCVD（即 LPCVD、MOCVD、MALD）两大 CVD 系列 产品 以及 外 延设备。2018-2022 年国产半导体设备公司营收增长主要受益于成熟制程扩产以及产线设备国 产化 率提 升。从 2023 年 开 始，国 内 先 进晶 圆厂 采招开 始边 际加 速，2024Q1 部分 前道设 备厂 商收入 端同比 增速的 放缓 主要因 为有更 多的新 品正 在导入 客户，体现出 国内先 进晶 圆厂对 国产设 备新品 验证 导入 力度 正在 加 大。站在 当前时 点，我 们认为客户 结构 中先 进晶 圆厂 占比更 高的 厂商 在未 来几 年有望 在 EPS 端 实现 超市 场预 期的 表现，低国 产化率 环节的 厂商有 望在 新一轮 国产化 浪潮中 实现 量产突 破。受 益标的：中微 公司、北方 华创、拓荆科 技、芯源微、华海 清科、至纯 科技、万业企 业。推荐标 的：赛腾 股份。行业深度报告 请 务必参 阅正文 后面的 信息披 露和法 律声明 16/18 表5：受益标的估值表 评级 公 司