智能制造行业全景图——半导体设备篇.pdf

演讲标题 2019年 XX行业中期策略报告智能制造行业全景图 半导体设备篇平安证券股份有限公司2019年 10月 17日证券分析师胡小禹 投资咨询资格编号： S1060518090003吴文成 一般从业资格编号： S1060117080013邮箱： WUWENCHENG128pingan证券研究报告请务必阅读正文后免责条款要点总结 我国半导体 设备 市场 空间 大，增长动力强劲。 半导体设备主要用于半导体制造和封测流程，分为晶圆加工设备（核心为光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备）、封装设备 和检测设备 。 2018年全球半导体设备市场达到 645.5亿美元，其中大陆市场为 131.1亿美元，占比 20%，是全球第二大市场。随着半导体产能向大陆转移 、制程和硅片尺寸升级 、政策的大力支持，大陆半导体设备增长强劲。2018年大陆半导体设备增速为 46%，远高于全球的 14%，是全球市场增长的主要动力。 全球竞争格局集中，国产替代加速。 全球半导体设备竞争格局高度集中（ CR5占比 75%）、龙头企业收入体量大（营收超过百亿美元）、产品布局丰富。相比而言，国内设备公司体量较小 、产品线相对单一。在“ 02专项”等政策的推动下，大陆晶圆厂设备 自制率提升意愿 强烈，国内设备公司迎来 了国产替代的关键机遇。目前，在刻蚀设备、薄膜沉积 设备、清洗 设备、检测 设备等 领域 ，国内企业正 奋力追赶并取得了一定的成绩。 技术突破由易到难，最终实现弯道超车。 我们认为： 1.清洗设备、后道检测设备有望率先突破，建议关注长川科技、至纯科技、盛美半导体、华峰测控（科创板拟上市公司）等。 2.晶圆加工核心设备技术难度高，但在国家大力支持与企业持续不断的研发投入下，具备研发实力的公司一旦突破核心技术，有望享受到巨大的市场红利，建议关注中微公司、北方华创、芯源微（科创板拟上市公司 ）等 。2半导体设备 产业 链全景图资料来源 ： SEMI、各 公司官网，平安证券 研究所，红色字体为国内公司氧化 光刻 刻蚀 离子注入物理气相沉积晶圆检测 化学气相沉积多次清洗 抛光IC设计IC制造IC封测涂胶电路设计 图形设计 设计验证逻辑设计氧 化炉应用 材料日本日立东京 电子北方华 创屹 唐 半导体涂胶显影设备东京电子迪恩 士苏斯微芯源微光刻机ASML日本尼康日本佳能上海微电子刻蚀机拉姆 研究东京 电子应用 材料中 微公司北方 华 创离子注入机应用材料美国 Axcelies凯世通中科信PVD设备应用材料日本 Evatec日本 Ulvac北方华创CVD设备应用材料拉姆 研究东京 电子北方 华 创沈阳拓荆CMP设备应用材料日本 Evatec华海清 科电 科装备 45所质量检测设备科磊 半导体应用材料日本 日立上海睿 励上海微电子上海 精测电学 检测设备泰瑞达爱德万东京 电子长川 科技华峰测控上海 中艺清洗 设备迪恩 士东京电子拉姆 研究北方华 创盛美半导体至 纯科技装片 焊线 封装切割 成品检测3目录 CONTENTS行业 总览投资要点风险提示竞争格局市场空间4超 八 成半导体产品是集成电路超八成 半导体产品是集成电路半导体产品主要分为 4类： 光电器件 指利用半导体光生伏特效应工作的光电池和半导体发光器等。 半导体传感器 指利用半导体材料特性制成的传感器。 分立器件 指具有单一功能的电路元器件。 集成电路 指把基本电路元器件制作在晶片上然后封装起来，形成具有一定功能的单元。资料来源： SEMI，全球半导体贸易统计组织，平安证券研究所2018年 全球半导体销售额高达4688亿 美元，其中集成电路销售额 3933亿 美元，占比 84%。集成电路是半导体最主要、技术难度最高的产品。分立器件5%光电器件8%传感器3%模拟电路13%微处理器14%逻辑电路23%存储器34%集成电路84% 半导体产品介绍 2018年全球半导体产品构成5半导体产业 链分解半导体产业 链 分 解半导体生产主要分为设计、制造、封测三大流程，同时需要用到半导体材料和设备。 设计：即按照功能要求设计出所需要的电路图，最终的输出结果是掩膜版图。 制造：将设计好的电路图转移到硅片等衬底材料上的环节。 封测：半导体封装指制造 与检测工作 完成之后，产品将从硅片或其他衬底上分离出来并装配到最终电路管壳中，引入接线端子，并通过绝缘介质固定保护，构成一体化结构的工艺技术。 半导体产业链资料来源： SEMI，各公司公告，平安证券 研究所，金额为我国相关产业 2018年产值设计2500亿元制造1800亿元封测2200亿元台积 电、格罗方德、中芯国际、联电、华立微电子设 备材料日 月光、艾克尔、长电科技、通富微电、天水华天IDM高通、联 发 科、英伟达、华为海思、紫 光展讯三星、英特尔光刻机PVD设备CVD设备检测设备清洗设备刻蚀机等硅片靶材光刻胶抛光材料光罩等ASML、应用 材料、拉姆研究信越化学、江丰电子 、SUMCO6我国集成电路进口额超过原油和 汽车我国集成电路缺口巨大2017年我国集成电路供给量约为302亿美元，需求量为 1030亿美元，自制率仅为 29%，集成电路缺口巨大。资料来源： wind，平安证券研究所从进出口来看， 2018年我国集成电路进口 3121亿美元， 出口 846亿美元，贸易逆差高达 2275亿美元。近年来，我国集成电路进口金额超过原油、汽车整车和汽车零部件。05001,0001,5002,0002,5003,0003,500进口金额（亿美元） 出口金额（亿美元） 我国集成电路连年逆差05001,0001,5002,0002,5003,0003,500集成电路 (亿美元）原油 (亿美元）汽车零件 (亿美元）汽车整车 (包含底盘进口，亿美元） 我国集成电路进口额超过原油和汽车由于集成电路巨大的缺口以及贸易逆差，我国发展集成电路产业的需求非常迫切，半导体设备行业迎来机遇。7半导体制造工艺及对应设备半导体制造流程及 主要设备半导体领域中，集成电路运用最广泛、占比最高、技术难度 最大。 本 篇报告将主要围绕集成电路 制造工艺和 相关设备展开。半导体设备主要运用于集成电路的制造和封测两个流程， 分为 晶圆加工设备 、检测设备和封装设备，以晶圆加工设备为主。检测设备在晶圆加工环节（前道检测）和封测环节（后道检测）均有使用。 半导体制造流程及对应设备资料来源：长川科技招股说明书，平安证券研究所晶圆加工流程包括氧 化、光刻和刻蚀、 离子注入和退火、 气相沉积和电镀、化学机械 研磨、晶圆检测。所用设备 包括氧化 /扩散炉、光刻机、刻蚀机、离子注入机、薄膜沉积设备（ PVD和CVD） 、检测 设备等。氧化 光刻刻蚀离子注入物理气相沉积晶圆检测化学气相沉积氧化炉刻蚀机离子注入机PVD设备测试机探针台CVD设备光刻机机械抛光 CMP设备8半导体制造 工艺复杂 芯片制造工艺资料来源：中芯国际，平安证券研究所步骤 主要功能晶圆表面绝缘：氧化 芯片制造的第一步是对晶圆表面进行氧化，形成一层绝缘层，一是可做后期工艺的辅助层，二是协助隔离电学器件，防止短路。设计图形转移：光刻和刻蚀把氧化后的晶圆表面旋涂一层光刻胶，随后对其进行曝光，再通过显影把电路图形显现出来，光刻层数多达几十层，每一层之间的校准必须非常明确，接下来进行刻蚀，用化学腐蚀反应的方式，或用等离子体轰击晶圆表面的方式，光刻胶覆盖的位置被保护，没有被覆盖的位置被刻蚀，形成凹陷，实现电路图形的转移。离子注入、退火：激活晶体电性离子注入就是把杂质离子轰进半导体晶格中，使得晶格中的原子排列混乱或者成为非晶区，退火是将离子注入后的半导体放在一定温度下进行加热，恢复晶体的结构消除缺陷，从而激活半导体材料的不同电学性能。形成金属连线或绝缘层：气相沉积、电镀物理气相沉积用于形成各种金属层，连通不同的器件和电路，以便进行逻辑和模拟计算；化学气相沉积用于形成不同金属层之间的绝缘层。电镀则专用于生长铜连线金属层。结构层表面平整：化学机械研磨每个结构层完成后用化学腐蚀和机械研磨相结合的方式对晶圆表面进行磨抛，实现表面平坦化。后期处理 最后，晶圆再经过背面减短、切片、封装、检测，一个完整的芯片产品制备完成 。重复流程 芯片制造的主要步骤需要循环反复几十次甚至上百次 。9目录 CONTENTS行业总览投资要点风险提示竞争格局市场空间10