半导体前道设备厂商对比研究

(报告出品方:东方证券

1.半导体景气下行压力下,设备环节主要看点在哪?

市场担忧半导体行业景气度下行,国内晶圆厂资本开支规划放缓,国产半导体设备厂商业绩增长面临压力。我们认为国产半导体设备厂商有望维持业绩高增长,主要逻辑:

1)国内晶圆产能全球占比低,尤其在存储领域,国内 DRAM、NAND Flash 厂商份额全球占比仅低个位数,存储芯片标准化程度更高,依赖规模扩张降低成本、提高竞争力,国内以存储厂商为代表的晶圆厂资本开支有望维持高水平。

2)当前阶段国产设备厂商份额提升非线性,份额的加速提升将助力设备厂商业绩高增长。

看点1:国内半导体设备市场穿越周期,成长为核心属性

半导体是周期型行业,更是成长型行业。技术升级、产品创新是半导体需求提升的直接驱动因素,在以 5G、物联网、智能汽车、云计算、大数据、医疗电子和安防电子等为主的新兴应用领域强劲需求的带动下,半导体中长期需求乐观,SUMCO 预计 2021-2025 年全球 12 英寸晶圆需求的复合增速将达 10.2%。

半导体产业持续向中国大陆扩散,设计、制造、设备等环节国产化配套空间广阔。纵观全球半导体产业的发展历程,经历了由美国向日本、向韩国和中国台湾地区及中国大陆的几轮产业转移。目前中国大陆正处于智能电动汽车、物联网、人工智能等行业快速崛起的进程中,已成为全球最重要的半导体应用和消费市场。历史上第一次产业转移到日本及第二次产业转移到韩国和中国台湾地区都带动了当地产业的发展、垂直化分工进程的推进和资源优化配置。国内半导体产业在纵深维度仍有广阔发展空间,半导体专用设备行业有望迎来快速增长。

中国大陆半导体设备市场穿越周期,成长是最核心属性。2012 年以来,尽管半导体行业存在周期性波动,但中国大陆半导体设备销售额始终维持正增长,2012 年至今年均复合增长率达 30% 以上。国内存储产能占比低,投入确定性强。全球芯片制造产能中,存储芯片占比超 30%,存储芯片产线建设是半导体设备需求的主要来源之一。存储芯片产品标准化程度高、规模效应显著,国内在 Dram、3D NAND 领域份额占比仅低个位数,亟需在提升技术实力的同时扩大产能提升竞争力,未来资本开支投入的确定性强。

国内主要晶圆厂扩产规划明确。国内晶圆代工龙头厂商中芯国际目前中芯京城项目 2021 年开始建设,今年有望逐步进入设备采购阶段,中芯深圳、临港厂区也于今年启动建设,三条产线总投资超千亿元。国内 NAND 存储龙头长江存储及 DRAM 龙头合肥长鑫处于二期厂房建设阶段,两家厂商三期项目总投资超 3000 亿元,设备需求也将持续释放。

国内芯片制造产能占比预计持续提升,成长仍将是国内半导体设备市场核心属性。中国大陆在半导体制造方面保持强劲增长,预计中国大陆将在十年中增加全球 40%的新半导体制造能力。集微咨询统计,目前大陆 12 英寸晶圆月产能约为 104 万片,预计 2026 年底,总月产能将超过 276 万片,提高 165%。

看点2:国产化率提升非线性,份额加速提升助力高增长

国产化率提升为当前设备核心增长逻辑,份额非线性加速提升带来高增长。中美贸易摩擦和设备禁令带来的供应链安全问题增长了国内制造厂商使用国产化设备的意愿。2020 年中芯国际已被美国政府纳入“实体清单”,2021 年 11 月,12 家中企被纳入“实体清单”,有 7 家涉足半导体领域。以中芯国际为代表的国内晶圆厂在半导体设备领域所面临的断供风险越来越大,相关公司开始扶持本土供应商,催化国内集成电路设备等领域的布局,大面积国产替代兴起。

2.当前阶段国内各家半导体设备厂商产品覆盖度如何?

在同一制程水平下,理解国内半导体设备厂商产品覆盖度的三个层次:

1)已覆盖设备环节;

2)环节内细分品类覆盖;

3)单品类工艺覆盖。

覆盖的设备环节即光刻、薄膜沉积、刻蚀等大类。细分品类覆盖以薄膜沉积为例,薄膜沉积设备可分为 PVD、LPCVD、APCVD、PECVD 等细分类别,不同厂商覆盖品类有所差异。对于某一个品类的设备,以 PECVD 为例,也需要满足不同工艺的需求,比如 SiO2、SiN、SiON、BPSG 等工艺,工艺的覆盖度也限制设备厂商的市场拓展。但限于工艺覆盖数据多为非公开数据,本报告以下分析中各家设备厂商产品覆盖度仅计算至细分品类覆盖度。

仅从当前时点的产品覆盖来看,北方华创在集成电路前道领域产品覆盖最广,其设备涵盖刻蚀、薄膜沉积、热处理、清洗领域,其次是北京屹唐,覆盖去胶、热处理、刻蚀环节,盛美上海亦有多种产品覆盖,涵盖清洗、热处理、薄膜沉积。其余大多数企业目前专注于一个或两个领域,深耕细分市场,持续提升所属环节市场份额。

依据 Gartner 2021 年各类半导体前道设备市场规模占比的数据进行推算,以设备大类来计算,目前国内半导体设备厂商产品覆盖度最高的三家厂商为北方华创中微公司盛美上海,产品覆盖度分别达到 51%、44%和 29%,拓荆科技由于卡位核心设备环节,产品市场覆盖度按大类来看亦达到 22%。

不同设备大类细分品类数量差异较大,国内厂商覆盖度亦有较大差异。上文口径按照设备大类进行计算,但由于每个环节的半导体设备内亦有众多细分,所以设备厂商当前时点实际产品覆盖度需要考虑到公司所做具体设备品类在所在环节中的市场规模占比。清洗、CMP、离子注入等环节产品细分品类相对较少,国内部分厂商目前已达到较高的产品覆盖度水平(图 15 至纯科技、华海清科、凯世通),达到 80%以上的水平,以检测及量测设备为代表的细分产品分类众多的设备大类,国内相关厂商目前产品覆盖度依然较低(图 15 中科飞测、精测电子),细分产品覆盖度 仅 20%左右的水平。

细化至细分设备品类,北方华创中微公司、北京屹唐产品覆盖度国内领先。进一步考虑了细分品类的覆盖度情况后,国内覆盖度前三位依次为北方华创、中微公司、北京屹唐,在半导体设备市场产品覆盖度分别可以达到 30%、23%和 17%。

3.多维度探讨国内半导体设备厂商的成长性

国内半导体设备厂商成长迅速。2018-2021 年,国内主要半导体厂商营业收入实现增长,2021 年大部分企业实现 35%以上的营收增长。从 2021 年半导体设备相关营收来看,北方华创规模最大,实现营收 71 亿元,中微公司次于北方华创,营收 31 亿元。

看点1:各设备厂商产品份额提升空间依然广阔

国内半导体前道设备国产化率低,长期空间广阔。半导体设备市场目前主要由国外厂商主导,行业呈现高度垄断的竞争格局,半导体设备整体国产化率仅 10%左右,国内企业成长空间广阔。随着中国对半导体产业的高度重视,中国部分半导体设备厂商经过十年以上的技术研发和积累,在部分技术领域陆续取得突破。

目前从国产厂商份额角度看,大致分为三个梯队,第一梯队为实现 大部分国产化的领域,主要为去胶设备;第二个梯队为实现小部分国产化的领域,主要包括清洗设备、CMP 设备、刻蚀设备,国产化率在 10-20%左右的水平;第三个梯队为国产化起步阶段的领域,主要包括薄膜沉积设备、离子注入设备、涂胶显影设备、检测与量测设备,国产化率大多在低个位数水平。

部分设备环节市场空间相对较小,但份额提升空间更加广阔。以涂胶显影设备和离子注入设备为例,尽管该两种设备分别仅占全球半导体设备市场的 4%和 2-3%左右,但较小的市场空间和较高的技术难度亦阻挡了强劲竞争对手的进入,该两部分设备环节市场 CR1 分别达到 87%、70%,国内市场亦有望形成单一市场参与者占据大部分份额的局面。

看点2:国内厂商在手订单充沛,国产化进程快速推进

国内半导体厂商在手订单充沛,份额有望快速提升。由于半导设备生产交付、验收均需要 3-6 个 月左右的时间周期,因此订单反映到公司收入上一般需要 6-12 个月时间。合同负债情况可一定程度反映设备厂商在手订单情况,存货则可以一定程度反映设备厂商交付订单的情况。从绝对值来看,2022Q1 北方华创合同负债 51 亿元,存货 97 亿元,中微公司合同负债 15 亿元,存货 21 亿 元,表征订单量充沛、且设备交付客户等待验收的量亦十分乐观。

看点3:规模效应明显,随业务放量盈利能力快速提升

国内厂商盈利能力提升空间大。成熟半导体设备厂商毛利率一般在 40-50%的区间,净利率一般在 20-25%的区间。目前国内厂商毛利率水平与海外厂商差距较小,但净利率大多在 10%以下,与海外厂商差距明显,主要系企业处于发展初期,研发投入大,且管理、销售规模效益尚不明显。

半导体设备规模效益明显,盈利能力有望快速提升。随着企业经营规模扩大,规模效应显现,盈利能力有望进一步提升。以起量较快且业务规模较大的中微公司为例,2021 上半年公司扣非净利率仅 4.6%,但 2022 年上半年根据公司业绩预告中位数计算公司扣非净利率已达到 21.8%。

看点4:部分厂商向平台化发展,成长空间进一步打开

国内部分半导体设备厂商积极扩展业务范围,向平台化方向发展。更广泛的产品线覆盖一方面可以使得集成电路设备制造企业为客户提供更为全面、综合的产品及服务,实现设备的打包销售; 另一方面有利于扩大规模,提高对上下游的议价能力。以盛美上海万业企业为代表的国内设备企业积极拓展产品线,延伸至其他设备环节。拓荆科技、中微公司等当前阶段则深耕所处领域,进一步拓展所处环节内产品细分品类覆盖。

中微公司为例,在半导体领域,公司积极开发升级设备,一方面根据先进逻辑芯片和高密度存储 DRAM 和 3D NAND 芯片的不同刻蚀需求、细分产品,开发不同的硬件特征,提高产品针对不同应用的刻蚀性能;另一方面,积极提升高端关键制程的覆盖率,完善工艺整合方案,在薄膜沉积设备研发方面,进一步开发 LPCVD、EPI 和 ALD 产品。在泛半导体领域,根据高端显示应用对于外延设备的新需求,重点开发 Micro LED 应用专用 MOCVD 设备,同时针对化合物半导体功率器件市场应用的快速发展,开发硅基氮化镓及碳化硅功率器件专用的外延设备,不断丰富公司设备的产品线。外延发展方面,中微公司对外投资了检测与量测设备领域睿励仪器和薄膜沉积领域的沈阳拓荆。

看点5:布局泛半导体领域,降低半导体周期带来的业绩波动性

国内半导体设备厂商中,以北方华创为代表的厂商持续拓展泛半导体设备业务。国内半导体设备厂商在泛半导体领域布局有助于降低半导体行业波动带来的短期业绩波动。北方华创作为国内半导体高端工艺装备龙头,业务布局较广,应用范围覆盖泛半导体领域四大核心赛道:集成电路、显示面板、LED、光伏,平台化属性明显。除此之外,拓荆科技、芯源微万业企业也有多赛道布局,产品应用范围覆盖集成电路、显示面板、LED。

4.多维度对比国内半导体设备厂商技术竞争力

国内 20 余年来已积累众多优秀的国内半导体设备厂商。国内龙头半导体设备厂商作为先进入市场者,经过十几年的积累,目前在手订单充沛,且已经进入国内一流制造商的生产线,客户需求相对稳定,短期发展动力充足。另外,国内龙头设备厂商坚持高研发投入,积极引进培养技术人才,拥有专业的技术团队,有能力夯实长期竞争力,未来发展潜力巨大。

半导体设备厂商的技术水平难以通过单一维度指标衡量,我们选取以下几个维度做半导体设备厂商技术的对比:

维度1:产品制程覆盖对比中国大陆设备厂商基本均可实现

28nm 及以上下游应用。中微公司的等离子体刻蚀设备已应用在国际一线客户从 65nm 到 14nm、7nm 和 5nm 及其他先进的集成电路加工制造生产线及先进封装生产线。万业企业子公司凯世通离子注入平台可覆盖至 3nm 的应用。北京屹唐 10nm 以下干法去胶设备已进入生产产线。拓荆科技 PECVD 能够达到 14nm 技术节点。根据 IC Insights,对于 <10 纳米 IC 产能,中国台湾占比 63%,韩国持有剩余的 37%,而中国大陆目前集中在 10nm 制程以上的芯片制造,具备实现设备国产化的技术条件。

维度2:参与国家重大科技专项情况

国家科技重大专项是为了实现国家目标,通过核心技术突破和资源集成,在一定时限内完成的重大战略产品、关键共性技术和重大工程。刻蚀及沉积设备领域,北方华创中微公司、拓荆科技均承担了多个国家重大专项的研发,积累了一批具备自主知识产权的核心技术。芯源微、华海清科、中科飞测、盛美上海等厂商分别承担了涂胶显影、CMP、检测及镀铜等设备的重大专项。

维度3:专利积累对比

国内半导体设备厂商积极开展创新工作,经过数十年的积累,申请获得大量专利,其中北方华创专利数量达到 3300+件,中微公司精测电子(目前以非集成电路领域业务为主)的专利数量也超 1000 件。国内其他半导体设备环节龙头厂商亦具备 200-300 件左右专利积累。

维度4:中国大陆以外地区客户拓展情况

中国大陆的晶圆厂受中美贸易摩擦影响,为了保障供应链安全积极导入国产设备,而大陆以外地区厂商导入新供应商更多基于技术、成本等商业因素考量,因此国内设备厂商导入大陆以外地区客户的情况可作为衡量其技术能力的重要指标。目前,国内中微公司芯源微、拓荆科技已切入 国际领先晶圆厂供应链体系,盛美上海也具备供货海力士和美国客户的技术能力,北京屹唐 2016 年收购了美国半导体设备公司 Mattson,亦切入到众多国际领先大客户供应链体系。

维度5:研发投入强度对比

国内半导体设备厂商坚持高研发投入。从研发投入的绝对值来看,北方华创处于绝对领先地位,2021 年研发投入 29 亿元,其次为中微公司,2021 年研发投入 7.3 亿元。从研发投入占营收比例来看,拓荆科技研发投入占比最高,2021 年达到 38%。

维度6:核心技术团队及研发人员配置

国内龙头厂商积极引进培养高水平人才。半导体设备为技术密集产业,高水平的技术人才将驱动半导体设备厂商的发展。截至 2021 年末,北方华创研发人员 2044 人,其中硕博占比超过 65%; 中微公司研发人员 415 人,硕博比例接近 50%;芯源微研发人员 217 人,硕博占比亦接近 50%。各公司重视人才引进,中微公司核心技术团队拥有在应用材料、泛林半导体任职的经历;拓荆科技、万业企业的核心技术团队分别拥有自美国诺发、AIBT;华海清科、中科飞测的核心技术人员则分别具有清华大学、KLA 及中科院微电子所任职经历。

维度7:产学研合作

国内半导体设备企业积极与知名高校及科研院所展开合作研发。北方华创就第三代半导体、集成电路核心装备控制软件等技术与北京大学、清华大学、中科院微电子所展开研发合作。拓荆科技与复旦大学合作进行 ACHM 工艺开发及 3D 结构集成,同时与上游供应商合作研究 PECVD 设备用陶瓷加热盘的关键技术与产业化,与下游企业长江存储、长鑫存储共同承担国家科技重大专项课题,进项 ALD、PECVD 相关的研究。华海清科和中科飞测则分别合作清华大学及中科院微电子所开展相关研发工作。

5.各厂商积极布局,上游零部件国产化有望加速

国内半导体设备厂商积极布局零部件,提高供应链稳定性。核心零部件供应稳定性在当前国际局势下有受到影响的可能,近年来,国内半导体厂商在积极推行供应链本地化战略,逐步增加本土采购的比例,根据披露,目前中微刻蚀设备已实现 60%零部件国产化,MOCVD 实现 80%零部件国产化;华海清科本土原材料的采购比例达到约 50%。

内生、外延并进,国产设备厂商加速零部件布局。内生方面,芯源微、华海清科等厂商积极进行上游零部件研发,保障交期和供应链安全。外延方面,万业企业 2020 年 12 月收购 Compart Systems,通过间接持股为其第一大股东,Compart 是设备所需的气体输送系统领域的流量控制组件领先供应商;北方华创 2020 年收购北广科技射频应用技术相关资产。

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全部评论

自然1931608-06 18:09

最确定的硬科技是汽车芯片半导体(IGBT、SiC MOS),市场庞大,前景广阔,个股将超想象。一般消费电子(含半导体芯片)只有反弹,手机、电脑、家电,市场饱和,不会有大潜力。

汤汤要美丽08-06 12:30

副总红08-06 09:11

学习

贝生珠海生贝08-06 08:37

不用看的太长远,圈子内的人都知道这波行情里面的资金是要跑路的,跟随就行了,上涨中出掉筹码,再套一批人。

大道至简Aaron08-06 08:36

半导体设备:北方华创中微公司、拓荆科技、芯源微、华海清科、中科飞测、盛美上海、至纯科技、万业企业、精测电子