半导体设备行业深度报告一：政策助推+技术迭代，国产设备迎来“芯”机遇.pdf

证券研究报告 请务必阅读正文后免责条款部分 2018 年 08 月 17 日 行业研究 评级 :推荐 （ 维持 ） 研究所 证券分析师： 冯胜 S0350515090001 0755-83706284 fengs01ghzq 联系人 ： 王可 S0350117080013 wangk05ghzq 政策助推 +技术迭代， 国产 设备 迎来“芯”机遇 半导体设备 行业深度报告 一 最近一年 行业 走势 行业相对表现 表现 1M 3M 12M 机械设备 -3.2 -19.6 -29.3 沪深 300 -5.6 -15.8 -11.5 相关报告 机械设备行业周报： 7 月挖机出口同比翻番，油气板块持续复苏 2018-08-13 机械设备行业周报： 7 月份挖机销量预增35%，积极财政政策有望修复增长预期 2018-08-05 机械设备行业周报：消费夯实中国经济高质量 发 展 根 基 ， 看 好 新 消 费 设 备 2018-07-30 机械设备行业周报：工业互联网再迎政策利好，持续看好消费属性设备投资机会 2018-07-24 机械设备行业周报：扩大内需成为下半年战略基点，持续看好新消费板块设备投资机会 2018-07-16 投资要点： 本文 具备三大亮点： 一是从半导体基础制造工艺入手 ，系统解释了26 种半导体设备的应用环节及具体功能；二是在 2016 年中国集成电路芯片制造业的状况研究 一文的基础上，统计了国内截止到 2018年 7 月的 8 英寸、 12 英寸硅片厂及晶圆厂投产 计划；三是系统测算了三大工艺环节的半导体细分设备的分年度市场空间。 半导体设备强者为王，国产企业实力仍然偏弱。 受全球经济复苏及中国大陆半导体产业快速跟进驱动， 2017 年全球半导体设备市场规模 566.2 亿美元，较 2016 年大幅增长 37.3%。从市场竞争格局来看，行业集中度高 TOP4 市占率 59%， TOP10 市占率 73%；在光刻机，刻蚀机， CVD、 PVD 设备等核心设备中 TOP3 市占率分别为 92.8%、90.5%、 70%、 96.2%。从国内来看，虽然中国大陆是全球半导体设备第三大市场，但是 2017 年国产半导体集 成电路设备国内市占率仅为 4%，国产半导体设备企业整体实力仍然偏弱。 三大因素齐发力，国产半导体设备迎发展良机。 我们认为国产半导体设备正处于发展的机遇期，主要基于三点原因：受汽车电子以及工业互联网等新兴领域的需求带动，半导体行业发展有望持续复苏；国家政策持续加码，国家集成电路产业投资基金第二期正在筹资，国产企业有望充分受益；硅片厂和晶圆厂产能扩张叠加技术迭代，国产半导体设备企业有望在 8 英寸半导体设备实现突围，缩短与外企的差距。 2018-19 年国内半导体设备年均市场规模接近 2000 亿。 从晶圆制造设备来看 ，国内半导体硅片供需缺口明显，目前 8 英寸硅片产能对应缺口为 161.5 万片 /月， 12 英寸硅片产能对应缺口为 277.3 万片 /月 。我们 基于当前硅片厂投产计划测算国内晶圆制造设备2018-2020 年市场规模分别为 153、 290、 27 亿元。晶圆加工设备与封测设备存在配套关系，基于当前晶圆厂投产计划测算国内晶圆加工设备 2018-2020 年市场规模分别为 1483、 1301、 331 亿元；封装测试设备 2018-2020 年市场规模分别为 300、 263、 67 亿元。 给予半导体 设备行业推荐评级。 自上而下，在下游新兴领域需求刺激以及 政策助推下，国内硅片厂和晶圆厂迎来扩产潮， 2018-19 年国内半导体设备年均市场规模接近 2000 亿。同时受益半导体产线技证券 研究 报告 请务必阅读正文后免责条款部分 2 术迭代以及大基金重点扶持，国产半导体设备企业迎来发展机遇期。自下而上，关注细分领域龙头标的。半导体设备行业马太效应明显，龙头企业在这一轮发展机遇中更有望脱颖而出。重点推荐国产半导体设备龙头北方华创，半导体检测设备龙头长川科技，半导体单晶炉龙头晶盛机电；建议关注布局半导体检测业务的精测电子 以及布局半导体清洗设备及湿法刻蚀工艺的至纯科技 。 风险提示 ： 半导体设备需求不及预期；国产半导体设备技术突破不及预期；行业政策支持力度不及预期；下游产能投产进度不及预期 ；相关重点公司未来业绩不及预期 。 重点关注公司及盈利预测 重点公司 股票 2018-08-16 EPS PE 投资 代码 名称 股价 2017 2018E 2019E 2017 2018E 2019E 评级 002371.SZ 北方华创 51.40 0.27 0.38 0.56 190.37 135.26 91.79 增持 300316.SZ 晶盛机电 12.62 0.39 0.48 0.59 32.36 26.29 21.39 买入 300567.SZ 精测电子 71.03 2.04 3.21 4.53 34.82 22.13 15.68 增持 300604.SZ 长川科技 39.90 0.64 0.55 0.84 62.34 72.55 47.5 增持 603690.SH 至纯科技 21.12 0.23 0.42 0.65 91.83 50.29 32.49 未评级 资料来源： Wind 资讯 ，国海证券研究所 （注： 至纯科技 盈利预测取自万得一致预 期） 证券 研究 报告 请务必阅读正文后免责条款部分 3 内容目录 核心逻辑及报告框架 . 6 1、 半导体设备是什么？ . 7 1.1、 半导体行业概述及产业链分析 . 7 1.2、 半导体设备的分类及功能 . 9 1.3、 半导体设备行业发展概况 . 15 2、 三大因素齐发力，国产半导体设备迎发展良机 . 18 2.1、 下游需求亮点频现，半导体行业有望持续复苏 . 18 2.2、 “02 专项” +大基金助力，政策红利持续落地 . 20 2.3、 产能扩张 +技术迭代，国产设备迎来机遇期 . 25 3、 半导体设备市场空间测算 . 28 3.1、 晶圆制造设备市场空间测算 . 28 3.2、 晶圆加工及封测市场规模预测 . 31 4、 行业评级及投资策略 . 33 4.1、 北方华创：充分受益半导 体设备国产化，公司步入发展机遇期 . 33 4.2、 精测电子：盈利能力持续提升， 2018 年业绩高增长可期 . 34 4.3、 长川科技：半导体后道测试设备国内龙头，在研高端产品有望加速国产替代 . 35 4.4、 晶盛机电：半导体业务表现亮眼，中标大单彰显实力 . 36 5、 风险提示 . 38 证券 研究 报告 请务必阅读正文后免责条款部分 4 图表目录 图 1：本文核心逻辑 . 6 图 2： 2017 年全球半导体按产品分类市场（亿美元） . 7 图 3：全球半导体行业发展情况 . 7 图 4：集成电路细分领域增速情 况 . 7 图 5： 2017 年全球半导体销售额地域分布 . 8 图 6：中国半导体行业销售额及同比增长 . 8 图 7：半导体产业链 . 8 图 8：半导体行业下游构成 . 9 图 9： 2004-2017 年中国集成电路分类销售额及增速 . 9 图 10：集成电路工艺流程对应的设备 . 10 图 11：亚微米 CMOS-IC 制造厂典型的硅片流程模型 . 11 图 12：光刻的 8 个步骤 . 12 图 13：光刻技术的工艺原理图 . 12 图 14：晶圆出厂前测试结果 . 14 图 15：全球半导体设备销售额及同比增长 . 15 图 16：全球主要市场半导体设备规模 . 15 图 17：全球主要市场半导体设备销售额及同比增长 . 15 图 18：中国大陆半导体设备销售额及同比增长 . 15 图 19：半导体设备分产品市场份额占比 . 16 图 20：半导体核心 设备竞争格局 . 17 图 21：国内物联网市场规模 . 19 图 22：机器学习模拟人类对经验归纳及预测的能力 . 19 图 23： 机器学习常见的算法汇总 . 19 图 24：国内纯电动汽车产量及同比增长 . 20 图 25：国家集成电路产业发展推进纲要政策目标 . 22 图 26：中国制造 2025半导体产业政策目标 . 22 图 27：大基金一期投资领域分布 . 23 图 28：晶圆制造设备投资额 . 30 表 1：各种类型的 CVD 反应器及其主要特点 . 13 表 2： 2017 年全球重要 IC 设备供应商 . 16 表 3： 2017 年中国半导体设备十强单位（按半导体设备销售收入排序） . 17 表 4：国内 5G 时点商用城市 . 20 表 5：我国半导体行业相关政策梳理 . 21 表 6： “02 专项”阶段性进展情况 . 22 表 7：大基金一期投资部分标的 . 23 表 8：地方基金配套投资 规模 . 24 表 9：国内目前在建及拟建 8 英寸及 12 英寸半导体硅片产能（截至 2018 年 7 月） . 25 表 10：国内在建 8 英寸晶圆产能（截至 2018 年 7 月） . 26 表 11：国内在建及拟建 12 英寸晶圆产能（截至 2018 年 7 月） . 26 表 12：国内 8 英寸及 12 英寸硅片存量产能（截至 2018 年 7 月） . 27 表 13：国内 8 英寸晶圆存量产能（截至 2018 年 7 月） . 27 表 14：国内 12 英寸晶圆存量产能（截至 2018 年 7 月） . 28 表 15： 8 英寸硅片产能供需测算（单位 :万片 /月） . 29 证券 研究 报告 请务必阅读正文后免责条款部分 5 表 16： 12 英寸硅片产能供需测算（单位 :万片 /月） . 29 表 17：国内晶圆制造设备市场空间预测模型 . 30 表 18：国内晶圆加工及封测市场规模预测模型 . 31 表 19：国内半导体设备市场空间及相关公司 . 32 表 20：重点关注公司及盈利预测 . 33 证券 研究 报告 请务必阅读正文后免责条款部分 6 核心逻辑及报告框架 本文从半导体基础制造工艺入手，系统 地 阐述半导体设备的分类与内涵；同时，基于对国内硅片厂和晶圆厂投产计划的更新，对半导体设备市场空间进行了详细的测算。本文的结论主要为： 半导体设备强者为王，国产企业实力仍然偏弱。 全球 半导体设备行业 TOP4市占率 59%， TOP10 市占率 73%；从国内来看，虽然中国大陆是全球半导体设备第三大市场，但是 2017 年国产半导体集成电路设备国内市占率仅为 4%。 我们认为国产半导体设备正处于发展的机遇期，主要基于三点原因： 受汽车电子以及工业互联网等新兴领域的需求带动，半导体行业发展有望持续复苏；国家政策持续加码，国家集成电路产业投资基金第二期正在筹资，国产企业有望充分受益；硅片厂和晶圆厂产能扩张叠加技术迭代，国产半导体设备企业有望在 8 英寸半导体设备实现突围，缩短与外企的差距。 2018-19 年国内半导体设备年均市场规模接近 2000 亿。 给予半导体 设备行业推荐评级。 半导体设备行业马太效应明显，龙头企业在这一轮发展机遇中更有望脱颖而出。重点推荐国产半导体设备龙头北方华创，半导体检测设备龙头长川科技，半导体单晶炉龙头晶盛 机电；建议关注布局半导体检测业务的精测电子 以及 布局半导体清洗设备及湿法刻蚀工艺的至纯科技 。 图 1： 本文核心逻辑 资料来源：国海证券研究所 W ha t ?半导体设备的 定义H o w ?半导体设备行业概况W hy ?当前时点面临的催化剂W ho ?受益标的分析H o w m uch ?国内半导体设备市场 规模单晶 炉、切片机等晶圆制造设备+半导体设备强者为王，国产企业实力仍然偏弱三大推动力新兴领域下游需求 拉动， 半导体行业发展有望持续复苏国家政策持续加码 ，大基金第二 期正在筹资之中下游行业产 能扩张叠加技术 迭代，国产半导体设备有望突围基于国内硅片厂、晶圆厂最新投产计划测算 2 018 - 19 年市场规模晶圆制造设备2018 - 19 年国内半导体设备年均市场规模接近 2000 亿晶盛机电2018 年 : 1 5 3 亿2019 年 : 2 9 0 亿光刻机、刻蚀机等晶圆加工设备+分选机、测试机等封装测试设备晶圆加工设备 封装测试设备2018 年 : 1 4 8 3 亿2019 年 : 1 3 0 1 亿2018 年 : 3 0 0 亿2019 年 : 263 亿北方华创长川科技精测电子至纯科技证券 研究 报告 请务必阅读正文后免责条款部分 7 1、 半导体设备是什么？ 1.1、 半导体行业概述及产业链分析 半导体 包括 四类产品，分别是集成电路、光电子器件、分立器 件 、传感器。 2017年半导体行业市场规模为 4122亿美元，其中集成电路市场规模为 3432亿美元，占比为 83.25%。 半导体集成电路是将晶体管 、 二极管 等有源元件和电阻器 、 电容器 等无源元件，按照一定的电路互联，集成在一块半导体单晶片上，从而完成特定的电路或者系统功能。 包括模拟电路 （ Analog） 、微处理器 （ Micro） 、逻辑电路 （ Logic） 、储存器 （ Memory） 。 图 2： 2017 年 全球半导体按产品分类市场（亿美元） 资料来源： WSTS、 国海证券研究所 行业概况： 受储存器电路中的 DRAM 和 NAND Flash 涨价影响， 2017 年 全球半导体行业销售额同比增长 21.62%，首破 4000 亿美元大关，增速创自 2010 年以来的新高。 图 3： 全球 半导体 行业发展情况 图 4： 集成电路细分领域增速情况 资料来源： WSTS、 国海证券研究所 资料来源： WSTS、 国海证券研究所 证券 研究 报告 请务必阅读正文后免责条款部分 8 地域分布： 2017 年北美地区半导体销售额为 885 亿 美 元， 同比增长 35%，增速居全球首位；亚太及其他地区销售额为 2488 亿美元，同比增长 13.3%，占全球市场总值的 60.36%。从国内来看， 2017 年中国半导体销售额 为 1315 亿美元，同比增长 22.3%，占全球半导体市场比重为 32%。 图 5： 2017 年全球半导体销售额地域分布 图 6： 中国半导体行业销售额及同比增长 资料来源： WSTS、 国海证券研究所 资料来源： WSTS、 国海证券研究所 产业链构成： 半导体产业链 包括上游的半导体支撑产业，中游的半导体制造产业以及下游的半导体应用产业。细分来看，半导体支撑产业包括半导体材料及半导体设备；中游的半导体制造的核心是集成电路制造，包括 IC 设计、 IC 制造以及IC 封测；下游的半导体应用领域众多， 2017 年全球半导体应用领域排名前三的行业是通信及智能手机（ 31.83%）、 PC/平板（ 26.13%）、工业 /医疗（ 14.51%）。 图 7： 半导体产业链 资料来源： 新材料在线、 国海证券研究所 证券 研究 报告 请务必阅读正文后免责条款部分 9 图 8： 半导体行业下游构成 资料来源： 中国产业信息网 、 国海证券研究所 工艺流程占比： 2017年国内 IC设计、 IC制造、 IC封测分别实现销售收入 2073.5、1448.1、 1889.7 亿元，同比增长 26.1%、 28.5%、 20.8%，占整个集成电路市场规模比例分别为 38%、 27%、 35%。与 世界集成电路产业三业 （设计、制造、封测） 结构合理占比的 3： 4： 3 相比，国内半导体产业呈现出了“两头强，中间弱”的特点，半导体设备 行业 的发展有待提高。 图 9： 2004-2017 年中国集成电路分类销售额及增速 资料来源： 中国半导体业协会， 国海证券研究所 1.2、 半导体设备的分类及功能 半导体设备 是 半导体行业的支撑行业，主要应用于 IC 制造 （前端设备） 、 IC 封测 （后道设备） 两大领域。其中， IC 制造设备又包括晶圆制造设备和晶圆加工设备。 其中晶圆制造设备主要由硅片厂（如 SUMCO、金瑞泓、上海新 昇 ）进行采购，最终产品为硅片；晶圆加工设备主要由代工厂（ Foundry， 如 台积电、 中芯国际、上海长虹） 或 IDM 企业（如 Intel、 Samsung）进行采购，最终产品为芯片； IC 封测设备通常由专门的封测厂 （如日月光、 Amkor、长电科技） 进行采购， 包括拣选、测试、贴片、键合等多个环节。 证券 研究 报告 请务必阅读正文后免责条款部分 10 图 10： 集成电路工艺流程对应的设备 资料来源： 半导体制造技术、 国海证券研究所 晶圆制造设备 晶圆制造设备是通过对 硅进行加工从而制造出硅片 的设备 。美国典型的半导体公司都不会自己制造硅片，硅材料和硅片制备是由高度专业化工厂完成 ，生产出来的硅片提供给半导体制造商以制造各种各样的芯片。 晶圆制造设备包括以下 9类 设备： 熔炼矿热炉。 主要功能是用碳加热硅石获得冶金级硅（纯度 98%）。 CVD 设备。 通过化学反应获得半导体级硅（ SGS， 7-12 个“ 9”的高纯度），比 如采取西门子法 进行化学反应时 ，将用到西门子反应器。但该工艺生产后的硅没有按照希望的晶体顺序排列 原子 。 单晶生长炉。 包括 CZ 法和区熔法，主要功能是将半导体级的多晶硅块转换成一大块单晶硅，从而获得满足芯片制造所需的电学和机械性质。目前主流是 CZ法，其拉硅棒的直径通常比区熔法大，但是区熔法由于不用坩埚，含氧量更低，芯片设计晶圆制造单晶硅片制造晶圆加工封装测试减薄机 / 划片机自动贴片机引线键合机