深度 | 半导体设备行业专题:国产化长逻辑下的投资机会

2022年全球半导体设备市场规模有望再创历史新高。半导体设备行业的核心增长驱动力是下游晶圆厂的资本开支,由于半导体行业的强周期属性,晶圆厂的扩产节奏及资本开支同样也呈现较强的周期性特征,带动半导体设备行业呈现一定的周期性。近年来,随着先进制程投资比例逐步加大,以及本地建厂的趋势兴起,全球半导体设备市场的周期性有所减弱,呈现波动上行的趋势。根据SEMI,虽然新冠疫情爆发对供需两侧形成冲击,但在台积电大幅提升资本开支及中芯国际、华虹等国内本土晶圆厂积极扩产的带动下,2021年全球半导体设备市场规模同比增长44.7%至1030亿美元。2022年随着存储器尤其是DRAM资本开支回暖,叠加台积电、联电、中芯国际、GlobalFoundries等晶圆代工厂商持续高强度资本开支,SEMI预计2022年全球半导体资本开支将同比增长24%至1,904亿美元,带动半导体设备市场规模增长14.7%至1,175亿美元。随着全球半导体进入下行周期,2023年全球设备市场规模随周期下行,但随着新兴代工厂建设,总体波动幅度较小。

根据Gartner数据,综合晶圆前后道加工,以及封测设备来看,北美和日本则处于绝对的优势地位。就晶圆处理设备而言,美国公司实力非常强劲,在2021年全球半导体设备供应商前10名中,美国公司占4席,分别为AMAT/Lam Research/KLA/Teradyne,市占率为24%/16%/8%/3.6%,排名1/4/5/7。日本公司在电子束描画设备、涂布/显影设备、清洗设备、氧化炉、减压CVD设备等重要前端设备、以划片机为代表的重要后道封装设备和以探针器为代表的重要测试设备环节竞争力强劲,21年全球半导体设备供应商前10名中日本公司占4席,分别为TEL/Advantest/Screen/Hitachi,市占率为17%/2.8%/3.5%/2.4%,排名3/6/8/10。中国半导体设备公司并未上榜。

本土半导体设备公司已进入多个细分领域,但国产替代仍处于早期。当前重要的本土半导体设备公司涵盖产品已涵盖半导体全产业链,包括清洗设备(盛美上海北方华创至纯科技)、氧化设备(屹唐股份、北方华创)、光刻设备(上海微)、涂光显影设备(芯源微)、刻蚀设备(屹唐股份、北方华创、中微公司)、去胶设备(屹唐股份、北方华创)、离子注入设备(万业企业)、CMP设备(华海清科)、过程控制设备(上海睿励、中科飞测)等。根据我们的测算,21年中国已上市半导体设备公司营收规模约为30亿美元,仅占全球半导体设备总销售额的2.45%。

一、当前中国半导体设备主要集中在热处理/氧化扩散、去胶、PVD和刻蚀等

当前中国半导体设备产品主要集中在热处理/氧化扩散设备、去胶设备、PVD和刻蚀设备,根据Gartner,2021年其国产化率分别为13.6%/33.66%/2.8%/2.8%。对于工艺相对复杂的道次所需的半导体设备(如光刻机、离子注入设备和过程控制设备),国产化率则仍处于低位,根据Gartner,2021年光刻机领域国产化率几乎为0%,离子注入和过程控制设备自给率均不到1%。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。目前国内Stepper光刻机基本可以满足当前量产封装需求,性价比高,客户需求响应度快;Mask Aligner光刻机目前主要应用于小尺寸晶圆和低精度应用,4/6英寸可以满足量产要求,但精度、稳定性需要继续提高。另外,8英光刻寸设备国内自主研发不足,未来亟需填补国内市场空白。除此之外,国内干法去胶机、干法蚀刻机和薄膜沉积设备基本成熟,已经具备量产应用,而研磨设备国内目前尚处于起步阶段,未来有望实现国产替代

热处理/氧化扩散设备:主要被国外厂商占据,包括应用材料、东京电子、Kokusai(科意半导体),这几家企业在全球市场范围内占据主导地位,行业集中度很高。目前中国半导体热工艺处理设备生产企业主要有北方华创和屹唐半导体,在中国市场占据一定份额。

涂胶显影/去胶设备:目前国际上前道晶圆加工领域中涂胶显影设备主要被日本东京电子(TEL)所垄断。TEL在中国大陆的涂胶显影设备市场中,处于绝对垄断地位。根据Gartner数据,2021年TEL的市占率达到88%,国内厂商占比2%。国内厂商芯源微涂胶显影设备尚处于产业化初期,其前道I-line 涂胶显影机已在长江存储上线进行工艺验证,可满足0.18μm 技术节点;前道Barc涂胶设备已在上海华力测试应用,可满足28nm技术节点。屹唐半导体实现去胶设备国产化,根据2021年中国国际招标网数据统计的去胶设备竞争格局,屹唐半导体公司占81%。

光刻机:根据Gartner数据,目前全球光刻机市场为ASML垄断,2021年市占率高达91%,在高端的EUV光刻机市占率达到100%。在国产光刻机领域中,上海微电子产品主要采用ArF、KrF和i-line光源,目前只能达到90nm制程,且主要用于IC的后道封装和面板领域,公司披露在2021年交付国产第一台28nm的immersion式光刻机。

刻蚀设备:LamResearch,TEL,AMAT三巨头主导市场,2021年市占率分别为46.7%/26.6%/17.0%。国产镀膜沉积/刻蚀设备领域的主要公司北方华创拥有较为丰富的设备产品线。另外,中微半导体已经成功生产出5nm的蚀刻机,并开始获得台积电及长江存储等公司的刻蚀设备订单。但国内仍缺乏需要精细加工的关键工艺,因此开发能够处理这些工艺的干式蚀刻技术和ALD设备就成为当务之急。外部合作仍然是技术强化的较好选择,如与日立高新或爱发科(ULVAC)合作。

薄膜沉积设备:1)CVD:目前市场由美国厂商主导,沈阳拓荆 CVD 设备成功进入长江存储生产线。2)PVD:全球市场份额高度集中于AMAT,根据Gartner数据,2021年达到85%,国内北方华创在 PVD 领域实现了国产高端薄膜制备设备零的突破,设备覆盖了 90-14nm 多个制程。

清洗设备:全球半导体清洗设备行业的龙头企业主要是迪恩士(Dainippon Screen)、东京电子(TEL)、韩国SEMES、泛林半导体等等。根据Gartner数据,2021年迪恩士占据了全球半导体清洗设备45.1%的市场份额。近年来盛美半导体、至纯、北方华创(Akrion)等国产设备公司不断在单片、槽式等清洗设备上有所突破,根据2021年中国半导体清洗设备招标采购份额来看,我国半导体清洗设备的国产化率已经超过了20%,预计到2030年有望翻倍。

离子注入机:美国厂商AMAT与Axcelis2021市占率分别为70%/19%,国产设备仍相对空缺。凯世通制造的IC离子注入机迎来商业客户及多款设备订单的重大突破,电科装备的中束流离子注入机已经在12英寸和8英寸产线量产或demo验证超过数十台套,其工艺稳定性获得业内客户高度认可,其大束流离子注入机已实现多台销售,正在陆续进入客户端。

CMP设备:全球CMP设备市场主要由AMAT和EBARA垄断,根据Gartner数据,AMAT和EBARA2021市占率分别为62%/28%。国内企业仅有华海清科和天隽机电,国产化率低。

随着中美贸易摩擦反复,我们认为近年来中国半导体设备行业的格局及商业模式发生了明显变化,主要体现在长江存储、华虹、中芯国际等制造厂商开始加强对国产设备的支持力度,国产设备厂商也有望通过加强与下游制造厂商合作加快在国内客户的验证进度和设备能力。

二、投资亮点一:供应链安全催化产能区域化,本土晶圆厂扩产助力设备厂崛起

全球2023年全球半导体资本开支增速开始放缓。受到全球经济疲弱、通胀压力和需求下滑的影响,22年全球晶圆厂扩产速度趋缓。台积电在高雄7/28纳米新厂以及目标提高特殊制程产能的南科Fab 14扩建P8厂的计划相对有所放缓,英特尔(Intel)也因美国芯片法案卡关宣布其俄亥俄州新厂动工时间将延后。受下行周期影响,Omidia预测 2023年全球资本开支下滑6.0%。

供应链安全催化产能区域化,23年中国大型晶圆厂资本开支仍持续提升,利好上游本土设备厂商。近年来受到中M贸易摩擦影响,供应链安全问题日益凸显,中国系统厂商和本土设计厂纷纷转向本土代工厂,为其带来庞大市场需求。因此,不同于全球半导体资本开支放缓趋势,本土晶圆厂产能仍持续扩张,进而拉升对上游设备厂商的需求。根据各公司公开披露数据,中芯国际、华虹宏力、华力微、长江存储和合肥长鑫五家中国龙头晶圆/存储厂2022年资本开支有望从2021年136亿美元提升至179亿美元,同比增长32%,较2021年1%的同比增速提升31个百分点。我们认为中国市场和全球有所不同,虽然中芯国际,华虹等会随着经济周期放慢资本开支步伐,但粤芯、积塔、中芯绍兴等新厂产能在未来几年会陆续释放,推动2023年中国大陆地区半导体设备资本开支增加0.9%,看好国产化率提升推动下设备厂商业绩保持韧性。

2021年,中国半导体设备企业平均实现59%收入增长,增速显著高于AMAT、ASML等全球主要设备企业中国区平均收入增速29%。从业绩侧角度,不同于海外半导体公司3Q21以来营收增速的逐步下滑,本土半导体公司营收增速持续提升,未见放缓,3Q21/4Q21/1Q22本土半导体设备公司营收增速分别达到50%/56%/70%,预计22年随着本土晶圆厂扩产进程的持续推进,营收增速将持续提升。毛利率方面,19-22年本土和海外半导体设备公司齐升,本土半导体设备公司平均毛利率提升幅度超海外平均水平,1Q22平均毛利率达到44%,接近海外公司48%的平均毛利率水平。受上海疫情以及下游消费需求疲软等影响,很多半导体公司Q2及Q3业绩面临一定的压力,但半导体设备板块业绩坚挺,一季度受到疫情影响延迟的订单可能会在二季度确认,全年业绩有望保持高于行业平均的增速。

三、投资亮点二:看好未来设备行业国产化率持续提升

当前半导体设备国产化率较低,国产替代空间广阔。由于半导体设备行业本身的商业模式,行业龙头通常会拥有较强的规模效应及用户粘性,故设备各细分赛道市场集中度较高,且大多被国际龙头垄断。各领域国内公司市占率均较低,除整体市场规模低于20亿美元的去胶设备和氧化设备领域外,本土设备公司在各细分领域市占率之和均不及5%,国产替代空间广阔。从技术角度看,当前国内各设备细分领域龙头公司工艺水平均已达到28nm 及以上成熟制程技术要求,与海外龙头公司技术差距逐步缩小,具备一定制程范围内国产替代的能力。

我们认为在国产替代需求的推动下,中国半导体设备市场规模将持续增长。由于目前设备的低自给率,我们看好未来10年半导体设备国产化的投资机会。我们认为清洗设备、后道检测设备有望率先突破,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。从客户国产替代的角度看,21年长江存储前20kwpm招标各细分设备中,本土设备厂商表现亮眼,中微公司在刻蚀设备占比14%,北方华创在PVD设备和热处理设备占比9%/31%,盛美在清洗设备占比18%,拓荆在CVD设备占比2%。

四、投资亮点三:本土设备厂产品品类持续扩张,平台化布局加码业绩增长

近年来,本土设备厂商持续拓宽产品广度和挖掘产品深度,平台化布局有利于其后续规模的持续扩张。芯片制造各阶段所需设备种类不同,具体涵盖清洗设备、氧化设备、光刻设备、涂光显影设备、刻蚀设备、去胶设备、离子注入设备、CMP设备、过程控制设备等,中国设备厂商往往仅专注于其中1-2种设备。我们认为,拓宽现有设备的覆盖工艺及道次将为公司营收增长提供更多可能性,有助于本土设备厂商规模的扩张。这是因为每拓展一种新的半导体设备业务,厂商便能够参与该设备所在细分领域的竞争,理论可得的市场空间也将随之拓宽。此外,挖掘产品深度,在特定细分设备领域中持续推出性能更佳的新产品将有助于公司在该细分领域市占率的提升,也有利于公司整体营收规模的提升。

我们看好未来中国半导体设备公司受益于平台化布局,业绩持续增长。2021年北方华创盛美上海、屹唐半导体和芯源微均实现产品品类扩张,营收规模进一步提升,2021年中国市场市占率分别达到2.45%/0.78%/1.43%/0.41%。我们认为随着中国半导体设备公司平台化布局的持续推进,中国半导体设备业将继续增长,市场规模有望持续扩张。

风险因素:地缘冲突影响供应链安全、国产化推进不及预期、下游需求不及预期

资料来源:【华泰科技】半导体国产化的下一步

#中通客车再度涨停,汽车板块走高# 

$国证芯片(SZ980017)$ $半导体ETF(SZ159813)$  $北方华创(SZ002371)$ 

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全部评论

惟有_葵花向日倾08-03 16:55

那今天半导体还能进场吗?感觉周四周五还有戏啊

别急再等等08-03 16:28

那今天半导体还能进场吗?感觉周四周五还有戏啊

花瓣等着仓08-03 15:41

想要ZC我们,没那么容易,国产替代激活起来!

狼无牙白胖饺子08-03 15:26

那今天半导体还能进场吗?感觉周四周五还有戏啊

流程是这个样08-03 14:53

虽然今天半导体大涨了,但拉长时间维度看总体还是在低位,性价比挺高的