半導(dǎo)體設(shè)備專題報(bào)告(一)：前道設(shè)備-扼喉之手 亟待突破！

千億美金的半導(dǎo)體設(shè)備賽道，或即將迎來上行周期：全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)周期性：技術(shù)和宏觀環(huán)境驅(qū)動(dòng)的10年大周期和由資本開支驅(qū)動(dòng)的3-4年的小周期，根據(jù)歷史周期判斷，2024年全球半導(dǎo)體資本開支有望上修。

半導(dǎo)體突破是發(fā)展之重，前道設(shè)備是半導(dǎo)體生產(chǎn)之重：半導(dǎo)體設(shè)備作為行業(yè)基石，與資本開支關(guān)系密切，2022年市場規(guī)模達(dá)到1076.5億美元，國際限制半導(dǎo)體設(shè)備向我國出口之下，半導(dǎo)體設(shè)備國產(chǎn)替代是必經(jīng)之路，國內(nèi)晶圓廠逆勢擴(kuò)產(chǎn)拉動(dòng)國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備需求進(jìn)一步上行。半導(dǎo)體制造分為前道制造和后道封測，前道設(shè)備價(jià)值量占據(jù)總設(shè)備價(jià)值量約80%。前道制程的工藝模塊可以歸類為前段工藝（FEOL）、中段工藝（MOL）和后段工藝（BEOL），前段工藝負(fù)責(zé)形成器件、后段工藝負(fù)責(zé)形成金屬互連，中段工藝將器件與金屬層連接起來。模塊工藝是由不同的單項(xiàng)工藝組合而來，單項(xiàng)工藝包括光刻、涂膠顯影、薄膜沉積、刻蝕、離子注入、CMP、清洗等，其中薄膜沉積、刻蝕和光刻設(shè)備是價(jià)值量最大的三類設(shè)備：

1. 薄膜沉積：半導(dǎo)體制造過程中需要反復(fù)進(jìn)行薄膜生長，不同工藝環(huán)節(jié)沉積的薄膜作用不同，所用工藝也不同，總體來看，沉積工藝可以分為物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積，原子層氣相沉積本質(zhì)上屬于化學(xué)氣相沉積，是應(yīng)新技術(shù)或材料而生的沉積工藝。制程進(jìn)步+存儲(chǔ)芯片架構(gòu)3D化為提升薄膜沉積設(shè)備需求，2022年全球薄膜設(shè)備總市場已經(jīng)達(dá)到229億美元，主要由歐美和日系廠商壟斷，應(yīng)用材料是PVD龍頭，Lam在ECD領(lǐng)域一家獨(dú)大，TEL和ASM在ALD領(lǐng)域市占率較高，國內(nèi)各廠商產(chǎn)品可以互補(bǔ)：拓荊科技主要產(chǎn)品為PECVD，還布局了ALD、SACVD和HDPCVD，北方華創(chuàng)在PVD上優(yōu)勢明顯；微導(dǎo)納米以ALD為核心產(chǎn)品；中微公司起家于刻蝕，依托底層技術(shù)進(jìn)入薄膜沉積領(lǐng)域，產(chǎn)品布局包括MOCVD、WCVD等；盛美上海在ECD領(lǐng)域優(yōu)勢明顯。

2. 刻蝕：使用物理或者化學(xué)的方法在器件表面形成微觀結(jié)構(gòu)，制程微縮+存儲(chǔ)芯片3D化引起刻蝕難度和需求量增大，2022年全球干法刻蝕設(shè)備市場規(guī)模大概為230億美元，ICP和CCP幾乎平分超95%市場份額。Lam，TEL和AMAT幾乎壟斷全球干法刻蝕設(shè)備市場，國內(nèi)主要由中微公司和北方華創(chuàng)進(jìn)行突破，前者優(yōu)勢產(chǎn)品為CCP，后者優(yōu)勢產(chǎn)品為ICP，二者在發(fā)展過程中向?qū)Ψ筋I(lǐng)域滲透。

3. 光刻：ASML系全球絕對龍頭，掌握最先進(jìn)的EUV光刻技術(shù)，ASML和Nikon均可以提供浸沒式DUV光刻機(jī)，國內(nèi)近乎空白。

4. 涂膠顯影：光刻工藝中除了曝光之外的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，分為offline和inline設(shè)備，2021年全球涂膠顯影設(shè)備超30億美元，TEL壟斷近乎90%份額，國產(chǎn)廠商中芯源微率先取得突破，可以實(shí)現(xiàn)28nm以上工藝節(jié)點(diǎn)全覆蓋。

5. 摻雜：改變半導(dǎo)體材料的物理性質(zhì)，離子注入工藝是主流，全球半導(dǎo)體離子注入設(shè)備市場規(guī)模主要被美國的AMAT和Axcelis占據(jù)，國產(chǎn)廠商主要是凱世通（萬業(yè)企業(yè)子公司）和中科信。

6. 熱處理：包括氧化、擴(kuò)散和退火，相關(guān)設(shè)備又叫做爐管設(shè)備，其中快速退火設(shè)備市場份額較大，AMAT占據(jù)全球市場的主要份額，國產(chǎn)廠商中，屹唐股份處于領(lǐng)先位置；北方華創(chuàng)布局多種氧化/擴(kuò)散爐。

7. CMP：化學(xué)機(jī)械拋光，全球CMP設(shè)備市場處于高度壟斷狀態(tài)，主要由美國應(yīng)用材料和日本荏原兩家設(shè)備制造商占據(jù)，兩家制造商合計(jì)擁有全球CMP 設(shè)備超過90%的市場份額， 尤其在14nm 以下最先進(jìn)制程工藝的大生產(chǎn)線上所應(yīng)用的CMP 設(shè)備僅由兩家國際巨頭提供。國產(chǎn)CMP 設(shè)備廠商主要是華海清科和爍科精微，華海清科CMP設(shè)備已廣泛應(yīng)用于中芯國際、長江存儲(chǔ)、華虹集團(tuán)、大連英特爾、廈門聯(lián)芯、長鑫存儲(chǔ)、廣州粵芯、上海積塔等行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先集成電路制造企業(yè)的大生產(chǎn)線，占據(jù)國產(chǎn)CMP 設(shè)備銷售的絕大部分市場份額。

8. 清洗：針對不同的工藝需求對晶圓表面進(jìn)行無損傷清洗，是貫穿半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的重要工藝環(huán)節(jié)，能避免雜質(zhì)影響芯片良率和芯片產(chǎn)品性能。濕法清洗是主流技術(shù)路線，2021年全球半導(dǎo)體清洗設(shè)備市場規(guī)模達(dá)到39.18億美金，迪恩士（SCREEN）、TEL、LAM與SEMES四家市占率合計(jì)高達(dá)90%以上，其中迪恩士（SCREEN）一家市占率就高達(dá)50%以上，我國清洗設(shè)備市場同樣主要由日系廠商壟斷，國產(chǎn)廠商主要有盛美上海、至純科技和北方華創(chuàng)，芯源微擁有物理清洗機(jī)并積極開發(fā)化學(xué)清洗機(jī)。

9. 量測/檢測：屬于過程控制工藝，分為檢測和量測兩個(gè)環(huán)節(jié)，量測和檢測設(shè)備種類眾多，采用光學(xué)檢測技術(shù)原理的占大多數(shù)。2020年全球量測檢測設(shè)備市場規(guī)模為76.5億美元，納米圖形晶圓缺陷檢測設(shè)備占比最高，達(dá)到24.7%。全球量測檢測設(shè)備市場中KLA占據(jù)半數(shù)以上份額。國產(chǎn)廠商主要有上海精測、中科飛測和上海睿勵(lì)，上海精測布局納米級圖形晶圓缺陷檢測（明場技術(shù)路線）、無圖形晶圓缺陷檢測、膜厚量測、關(guān)鍵尺寸量測設(shè)備等；中科飛測主要產(chǎn)品包括無圖形晶圓缺陷檢測設(shè)備、圖形晶圓缺陷檢測設(shè)備等檢測設(shè)備和三維形貌量測設(shè)備、薄膜膜厚量測設(shè)備等量測設(shè)備；上海睿勵(lì)產(chǎn)品主要為光學(xué)膜厚測量設(shè)備和光學(xué)缺陷檢測設(shè)備，以及硅片厚度及翹曲測量設(shè)備等。

風(fēng)險(xiǎn)提示：宏觀環(huán)境影響下半導(dǎo)體行業(yè)景氣度恢復(fù)不及預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)、國產(chǎn)設(shè)備導(dǎo)入進(jìn)度不及預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)、國際上對我國半導(dǎo)體管制力度加大風(fēng)險(xiǎn)、上游零部件供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)

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