自主可控之半导体设备:上游最薄弱一环,3大因素力助核心技术突破

作者|中信建投

我们在科技自主可控系列中,在介绍通讯设备、消费电子、包括计算机行业,整体发展情况都是:重要零部件都已经开始大规模国产化,但在最核心领域,如:芯片半导体,操作系统等还需要重大突破。

本文重点介绍半导体设备行业,看上去只是一个子行业中的细分行业,但半导体设备是自主可控的基础中的基础,而且在这个领域,也可以说是最薄弱的环节之一,我们要发展的道路还有很长,当然这个过程中,与孕育着好的投资机会。

本文的主要内容:

1.全球和我国半导体设备发展现状是什么?

2.最核心需要突破的环节是那些?

3.那些半导体设备公司,有趋势能够成为未来该行业的龙头公司?

我国半导体市场规模和占比不断提升

2010年起,全球半导体行业保持稳步增长,过去十年(2009-2018年)全球半导体销售额CARG为7.55%,全球GDPCAGR为3.99%,而我国集成电路销售额CARG为25.03%,我国行业整体增速为全球半导体行业增速的3.3倍,而全球半导体行业整体增速是全球GDP增速的2倍左右;

2.与此同时,在PC、智能手机等领域强大的整机组装制造能力使我国成为全球最大的半导体消费市场,在全球占比达到了33%,比第二名的美洲高出11个百分点,我国半导体市场无论是绝对规模增速还是占比都不断提升。

我国半导体市场供需不匹配

1.一方面,终端产品供需不匹配。2018年中国集成电路市场规模1550亿美元,但国产集成电路规模仅238亿美元,国产化率仅约15%;

2.另一方面,制造端的设备供需不匹配。2018年中国半导体设备市场规模达到131.1亿美元,但据中国电子专用设备工业协会统计,2018年国产半导体设备销售额预计为 109亿元,自给率仅约为12%。

考虑到以上数据包括集成电路、 LED、面板、光伏等设备,实际上国内集成电路设备的国内自给率仅有 5%左右,在全球市场仅占 1-2%份额。半导体设备进口依赖长期看将严重阻碍中国半导体行业的自主发展,国内需求与国内供给的缺口昭示着巨大的国产化空间。

半导体行业产业链中上游为我国薄弱环节,其中上游半导体设备和中游制造对美依存度高,核心领域国产芯片占有率多数为0%;相比之下,中游封测和下游终端市场领域对美依存度小,受到影响相对较小。

半导体行业国产化的推动因素

理论上看,全球半导体行业具有技术呈周期性发展、市场呈周期性波动的特点

1.2017年,随着AI芯片、5G芯片、汽车电子、物联网等下游的兴起,全球半导体行业重回景气周期。

2.2018年下半年,受到存储器价格下降、全球需求疲软和中美贸易战的影响,全球半导体发展动力不足。但展望2019年下半年,受益于消费领域、智能手机需求回暖,全球半导体市场发展趋稳并有望实现增长。

数据上看,2019年全球半导体设备销售同比负增长,2020年将大幅反弹

1.2018年,全球半导体设备销售额达645亿美元,同比增速高达14%,创下历史最高;受到多因素影响,2019年半导体设备厂商短期承压,SEMI预计2019年全球半导体设备销售下降18.4%至529亿美元。

2.展望2020年,由于存储器投资复苏和在中国大陆新建及扩建工厂,SEMI预计半导体制造设备2020年的全球销售额为588亿美元,比2019年增长12%。其中,包括外资工厂在内的对中国大陆销售将达到145亿美元,预计中国大陆成为半导体制造设备的最大市场。

我国政策、资金、市场环境三面扶持

政策:产业政策频发,彰显扶持半导体产业决心

1.“十二五”期间,政府开始大力支持IC产业发展,先后出台了《国家IC产业发展推进纲要》和“国家重大科技专项”等政策。其中以2014年发布的纲要最为详细,被视为国家为IC产业度身定制的一份纲要,明确显示了政策扶持半导体产业的决心。

2.2014年9月,国家IC产业基金正式成立。以直接入股方式,对半导体企业给予财政支持或协助购并国际大厂。

3.目前我国半导体产业的自给率才只有不到15%,《中国制造2025》的目标是2020年自给率达40%,2050年达到50%

资金:截至2018年5月,一期大基金已累计投资70个项目,承诺出资1200亿,实际出资1387亿

1.已实施项目覆盖设计、制造、封装测试、设备、材料、生态建设各环节;

2.一期大基金主要投向芯片制造环节,占全部承诺投资额的67%,目前已经支持了中芯国际、上海华虹、长江存储等;在设计领域,大基金主要在CPU、FPGA等高端芯片领域展开投资,占承诺投资额的17%;在封装测试产业方面,大基金则重点支持长电科技、华天科技、通富微电等项目,占承诺投资额的10%;

相比之下,大基金在装备和材料环节的投资规模和力度要小很多,但仍然在推进光刻、刻蚀、离子注入等核心装备抓住产能扩张时间窗口,扩大应用领域

资金:大基金二期募资规模2000亿左右,加强设备领域投资

1.北方华创:非公开发行募集资金总额不超过20亿元,其中国家大基金增资9.1亿元(一期);

2.长川科技:预计大基金二期将持续支持;

3.精测电子:子公司增资5.5亿,大基金出资1亿(一期)。

大基金撬动地方基金,集成电路产业正迎来密集投资期

1.IC产业属于资本开支较重的产业,“大投入,大收益;中投入,没收益,小投入,大亏损”;

2.全球看,每年半导体资本开支接近600亿美元,而英特尔、台积电、三星等巨头每年的资本开支均在100 亿美元左右,只凭大基金的支持仍然投入有限;

3.根据我们的统计,除了规模近1400亿的大基金之外,各集成电路产业聚集的省市亦纷纷成立地方集成电路基金,未来10年中国半导体产业新增投资规模有望达到10000亿元水平。

半导体设备市场竞争格局与国产化进度

全球集成电路装备市场总体高度垄断

1.特点:技术更新周期短带来的极强技术壁垒,市场垄断程度高带来的极大市场壁垒,以及客户间竞争合作带来的极高认可壁垒。因此,集成电路装备市场高度垄断,细分市场一家独大;

2.从分布看,全球前十大集成电路装备公司基本上被美国、日本、欧洲企业占据;

3.从比例看,全球前十大拿走行业80%的份额;应用材料(美国)、ASML(荷兰)、TEL东京电子、泛林(美国)、科磊(美国)位列前五,前五名拿走68%的份额;前30拿走92%的份额,前20拿走87%的份额。

国内半导体设备行业三强分别为北方华创、晶盛机电、中微半导体。

根据中国电子专用设备工业协会的统计口径,半导体设备行业前十供应商中: 规模化效应有望在龙头企业逐年展现:北方华创、晶盛机电收入体量相当,2018 年销售额均突破 20 亿元。随着收入规模的扩大,预计后期净利润增速将超越收入,龙头有望迎来加速成长期。

前十企业收入均呈现正增长:2018 年行业前十大供应商收入增速虽有分化,整体看均呈现扩张态势。其中,收入同比增速居前企业为北方华创、盛美半导体、京运通,增速分别为 123.6%、112.9%、98.2%。

全球IC制造细分设备市场也高度垄断

1.从细分设备来看,每个具体设备基本上大部分份额被前三大企业占据,基本上都是80-90%的份额;

2.前三大厂商中,也基本都是一家独大,第一占据了40-50%的份额。

75-80%的资本开支使用在设备投资里,设备投资中的70-80%在晶圆制造环节设备里

1.光刻设备、刻蚀设备、薄膜设备(ALD/CVD53%、PVD 47%)占比最高,分别20-25%、25%、20-25%

2.扩散设备、抛光设备、离子注入设备各占设备投资的5%,量测设备占设备投资的5~10%。

干货研报说明:由于这部分内容较为专业,普通投资者也不需要了解太多。

需要了解的是:半导体设备中最重要的是有:光刻设备、刻蚀设备、薄膜设备。其中最核心的是光刻设备。

光刻设备:光刻机是生产线上最贵的机台,ASML全球领先

光刻工艺是最复杂的工艺,光刻机是最贵的机台

1.主流微电子制造过程中,光刻是最复杂、昂贵和关键的工艺,占总成本的1/3;目前的28nm工艺则需要20道以上光刻步骤,耗费时间约占整个硅片工艺的40~60%。光刻工艺决定着整个IC工艺的特征尺寸,代表着工艺技术发展水平;

2.具体流程:首先要在硅片上涂上一层耐腐蚀的光刻胶,随后让强光通过一块刻有电路图案的镂空掩模板照射在硅片上。被照射到的部分(如源区和漏区)光刻胶会发生变质,而构筑栅区的地方不会被照射到,所以光刻胶会仍旧粘连在上面。接下来就是用腐蚀性液体清洗硅片,变质的光刻胶被除去,露出下面的硅片,而栅区在光刻胶的保护下不会受到影响。

3.光刻机是生产线上最贵的机台,千万-亿美元/台。主要是贵在成像系统(由15~20个直径为200~300mm的透镜组成)和定位系统(定位精度小于10nm)。一般来说一条产线需要几台光刻机,其折旧速度非常快,大约3~9万人民币/天,所以也称之为印钞机。

ASML占据70-80%市场份额,且领先地位无人撼动

1.荷兰ASML占据超过70%的高端光刻机市场,且最新的产品EUV光刻机售价高达1亿美元,依旧供不应求。紧随其后的是Nikon和Canon。光刻机研发成本巨大,Intel、台积电、三星都主动出资入股ASML 支持研发,并有技术人员驻厂;格罗方德、联电及中芯国际等的光刻机主要也是来自ASML;

2.国内光刻机厂商有上海微电子、中电科集团四十五研究所、合肥芯硕半导体等。在这几家公司中, 处于技术领先的是上海微电子,其已量产的光刻机中性能最好的是90nm光刻机。由于技术难度巨大,短期内还是处于相对劣势的地位。

重点投资公司

北方华创:综合性半导体设备厂商,国内第一梯队

长川科技:半导体测试设备龙头,国家队加持

精测电子:面板检测设备龙头,布局半导体检测+测试设备 $北方华创(SZ002371)$ $精测电子(SZ300567)$ $长川科技(SZ300604)$

北方华创:国内半导体设备第一梯队

产品技术世界一流,核心设备均有布局。目前公司半导体设备进展顺利,刻蚀机和PVD设备已在全球主要企业得到广泛应用:

1.刻蚀机:14nm等离子硅刻蚀机已交付客户,深硅刻蚀设备成功进入东南亚市场;

2.PVD设备:28nmhardmaskPVD、Al-padPVD率先进入国际供应链,其中28nmPVD机台已成为中芯国际的首选机台;14nm PVD和ALD设备也预计近期交付客户。

长川科技:半导体测试设备龙头,国家队加持

国内为数不多的自主研发、生产IC测试设备的企业

1.公司主要为IC封测企业、制造企业、设计企业等提供测试设备。集成电路测试设备主要包括测试机、分选机和探针台等,目前公司主要产品包括测试机和分选机;

2.公司目前主打产品主要面向电源芯片、LED驱动芯片等大电流大功率芯片的测试,目前正积极布局数字测试机、探针台等市场,相关产品已经在验证阶段,打开5倍以上成长空间。

营业收入高速增长,利润率行业领先

2014-2017年公司营收和利润保持大幅增长,但由于受到内外部环境影响,公司2018年业绩短期承压。2018年,公司实现营业收入2.16亿元,较上年同期增长20%;实现净利润0.36亿元,较上年同期减少27%。但是公司保持50%以上毛利率与15%(除2018年外其余年份高于25%)以上的净利率,足见公司产品竞争优势。

精测电子:面板检测设备龙头,布局半导体检测+测试设备

国内唯一布局前道量测设备+后道测试设备的综合性检测设备公司

1. 公司是面板检测设备龙头,在面板模组检测设备领域市占率近50-60%。除模组段之外,公司正向 ARRAY、CELL段检测设备拓展,打开5倍以上成长空间;

2. 近两年来,公司不断通过自主构建研发团队及并购引进技术等手段,努力实现半导体测试技术突破及产业化。2018年,公司先后设立武汉精鸿并参股IT&T,聚焦自动检测设备(ATE)领域(主要产品是存储芯片测试设备);同时设立全资子公司上海精测半导体,主要聚焦于半导体前道(工艺控制)检测。2019年8月,公司公告拟收购WINTEST。后者主要产品为LCD/OLED驱动器芯片、CMOS图像传感器芯片的测试设备,有望对精测现有半导体ATE产品形成绝佳补充;

3. 此外,公司上海子公司已获大基金增持,主要布局前道量测设备,包括膜厚量测、OCD检测等。

写在后面:

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全部评论

kongzhu10-06 19:39

独特性,稀缺性

青城神10-06 11:13

关注软件股

yuehaigangzs10-06 08:08

半导体行业

我的枝枝蔓蔓10-06 07:31

不错