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半導(dǎo)體設(shè)備國產(chǎn)化大周期

已有16113次閱讀2022-06-13標(biāo)簽:
 

行業(yè)發(fā)展概況

（一）半導(dǎo)體設(shè)備是國產(chǎn)化的核心領(lǐng)域

半導(dǎo)體是許多工業(yè)整機設(shè)備的核心，普遍應(yīng)用于計算機、消費類電子、網(wǎng)絡(luò)通信、汽車電子等核心領(lǐng)域，半導(dǎo)體主要由四個部分組成：集成電路、光電器件、分立器件和傳感器，其中集成電路在全球總銷售額中的占比高達(dá)80%以上，是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的核心領(lǐng)域。


圖1. 半導(dǎo)體各個細(xì)分板塊簡介

集成電路產(chǎn)業(yè)鏈通常以芯片設(shè)計、制造和封裝測試為三大環(huán)節(jié)，從市場需求調(diào)研中來再回到市場需求中去，是一個閉環(huán)回路。設(shè)備材料與制造和封裝測試聯(lián)系最為緊密，對應(yīng)分為前道設(shè)備和后道設(shè)備，晶圓材料和封裝材料。設(shè)備材料在高端領(lǐng)域處于美歐日壟斷狀態(tài)，“卡脖子”問題突出，是當(dāng)前及未來國產(chǎn)化重點突破的領(lǐng)域。


圖2. 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D（以集成電路為例）

根據(jù)SIA的統(tǒng)計報告，2019年中國在晶圓制造設(shè)備領(lǐng)域的占比僅為2%，晶圓制造設(shè)備基本上被美歐日壟斷，設(shè)備“卡脖子”問題尤為明顯。隨著國家扶持力度的不斷加大，制造企業(yè)與國產(chǎn)設(shè)備企業(yè)的合作意愿較強，國產(chǎn)化進(jìn)度明顯加快，市占率不斷提升，半導(dǎo)體設(shè)備是未來長周期必選的優(yōu)質(zhì)賽道。半導(dǎo)體設(shè)備資本投入大，人才缺乏，行業(yè)壁壘較高，能獲得優(yōu)勢資源的各細(xì)分領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，市占率的提升預(yù)計將快于同領(lǐng)域的其他企業(yè)。

根據(jù)SIA數(shù)據(jù)統(tǒng)計，全球半導(dǎo)體設(shè)備大致可以分為11大類，50多種機型。前道設(shè)備主要有光刻機、刻蝕機、薄膜沉積機、離子注入機、CMP設(shè)備、清洗機、前道檢測設(shè)備和氧化退火設(shè)備八大類，后道設(shè)備主要分為測試設(shè)備和封裝設(shè)備。前道設(shè)備用于晶圓制造過程，覆蓋從光片到晶圓的成百上千道工序。光刻機、薄膜沉積設(shè)備、刻蝕及清洗設(shè)備、前道檢測設(shè)備和后道檢測設(shè)備2019年全球銷售額市場份額占比分別約為19%、19%、25%、9%和9%。

2020年全球半導(dǎo)設(shè)備產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中，前道設(shè)備在總銷售額中的占比約85%，后端測試設(shè)備占比約9%，后道封裝設(shè)備占比約6%。目前全球前道設(shè)備市場份額主要由美歐日企業(yè)壟斷，幾家頭部設(shè)備大廠美國AMAT占比約為17.0%，荷蘭ASML占比約為16.6%，日本TEL占比約12.5%，美國LAM占比約11.2%，美國KLA占比約6.3%，合計占比近64%。


圖3. 2020年全球半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

全球半導(dǎo)體設(shè)備細(xì)分領(lǐng)域均呈現(xiàn)寡頭壟斷格局。根據(jù)Gartner數(shù)據(jù)，2019年全球光刻機主要由ASML一家壟斷，占據(jù)83%的份額；涂膠顯影/去膠市場主要由TEL一家壟斷，占據(jù)91%的份額；熱處理市場由AMAT、TEL和Kokusai三家壟斷，份額占比分別為40%、20%和19%；刻蝕市場主要由LAM、TEL和AMAT三家壟斷，份額占比分別為45%、28%和18%；離子注入市場主要由AMA、Axcelis和SMIT三家壟斷，份額占比分別為60%、18%和17%；PVD市場主要由AMAT一家壟斷，占據(jù)85%的市場份額；CVD市場主要由AMAT、LamResearch和TEL三家壟斷，份額占比分別為30%、26%和17%；清洗市場主要由SCREEN、TEL和Lam Research三家壟斷，份額占比分別為51%、27%和12%；CMP市場由AMAT和Ebara兩家壟斷，份額占比分別為66%和28%；流程控制市場主要由KLA、AMAT和Hitachi三家壟斷，份額占比分別為54%、11%和9%。

（二）中國大陸設(shè)備市場份額占比不斷提升

根據(jù)SEMI于2021年12月14日公布的《年終總半導(dǎo)體設(shè)備預(yù)測報告》，預(yù)計2021年原始設(shè)備制造商的半導(dǎo)體制造設(shè)備全球銷售總額將達(dá)到1030億美元的新高，比2020年的712億美元的銷售歷史記錄增長44.4%，預(yù)計2022年全球半導(dǎo)體制造設(shè)備市場銷售總額將擴大到1140億美元，同比增長11.2%，到2023年全球半導(dǎo)體制造設(shè)備市場銷售總額預(yù)計將略微下滑0.8%至1134億美元。


圖4. 全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售額及同比增速

2020年中國大陸半導(dǎo)體設(shè)備銷售額為187.2億美元，同比增長39.2%，占全球半導(dǎo)體設(shè)備市場的26.3%，首次成為全球最大的半導(dǎo)體設(shè)備市場。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)的年均增量，我們預(yù)計中國大陸半導(dǎo)體設(shè)備銷售額全球占比有望從2021年的28%提升到2023年的32%，呈逐年上升的趨勢。由此測算，2021年中國大陸半導(dǎo)體設(shè)備銷售額預(yù)計將達(dá)到287.8億美元，同比增長53.7%，預(yù)計2022年中國大陸半導(dǎo)體設(shè)備銷售額有望達(dá)到343.0億美元，同比增長19.2%，到2023年中國大陸半導(dǎo)體設(shè)備銷售額有望增長5.8%至362.9億美元。


圖5. 中國大陸半導(dǎo)體設(shè)備銷售額及同比增速


圖6. 中國大陸半導(dǎo)體設(shè)備銷售額全球占比變化趨勢

（三）半導(dǎo)體設(shè)備國產(chǎn)替代的黃金浪潮開啟

2019年5月15日，美國商務(wù)部將華為列入出口管制的實體清單，美國技術(shù)比例限制為25%，隨后2020年5月15日將25%的限制比例調(diào)整為凡是含有美國技術(shù)皆需美國行政許可，限制比例變?yōu)?%。2020年10月4日中芯國際發(fā)布公告，美國BIS已根據(jù)美國出口管制條例對于向中芯國際出口的部分美國設(shè)備、配件及原物料進(jìn)行限制，隨后2020年12月4日美國商務(wù)部將中芯國際及其部分子公司及參股公司列入“實體清單”，限制中芯國際在10nm及以下技術(shù)節(jié)點獲取相關(guān)設(shè)備，直接導(dǎo)致中芯國際未來將擴產(chǎn)的重心放在了成熟制程上。隨著華為和中芯國際被制裁，設(shè)備國產(chǎn)化成為迫切需求，正式開啟了本輪國產(chǎn)替代的黃金浪潮。

行業(yè)發(fā)展趨勢


半導(dǎo)體設(shè)備及材料行業(yè)景氣度與國產(chǎn)替代進(jìn)度、晶圓廠擴張以及技術(shù)迭代息息相關(guān)，國產(chǎn)替代進(jìn)度和晶圓廠擴張決定著當(dāng)前景氣周期內(nèi)對國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備及材料的需求，而技術(shù)創(chuàng)新帶來的技術(shù)迭代則不斷驅(qū)動著半導(dǎo)體設(shè)備及材料的需求長周期持續(xù)向上，國產(chǎn)替代是本輪半導(dǎo)體設(shè)備及材料景氣度高企的核心驅(qū)動力。

(一) 國產(chǎn)替代：本土設(shè)備廠商驗證及導(dǎo)入速度加快

在中美貿(mào)易摩擦加劇之前，本土晶圓廠商為了盡快在半導(dǎo)體景氣周期內(nèi)完成產(chǎn)線建設(shè)，一般都傾向于采購國外的成熟的設(shè)備，減少認(rèn)證的周期和成本。而半導(dǎo)體設(shè)備的發(fā)展離不開晶圓廠協(xié)同開發(fā)的核心驅(qū)動作用，在過去很長一段時間國產(chǎn)設(shè)備發(fā)展緩慢，獲得驗證及導(dǎo)入的機會并不多。

隨著拜登政府延續(xù)并擴大了中美貿(mào)易摩擦以來的半導(dǎo)體政策：對內(nèi)補貼芯片制造，對外拉攏臺積電和三星赴美建廠，同時繼續(xù)卡住對華關(guān)鍵企業(yè)的技術(shù)和設(shè)備出口，導(dǎo)致潛在的設(shè)備供應(yīng)壓力和“實體清單”風(fēng)險逐步加大，國內(nèi)晶圓廠產(chǎn)能不斷擴張的同時，也在不斷地導(dǎo)入國產(chǎn)設(shè)備，扶持本土戰(zhàn)略供應(yīng)商。國產(chǎn)半導(dǎo)設(shè)備產(chǎn)商獲得了難得的發(fā)展機遇期，國產(chǎn)化率正在穩(wěn)步提升中，成為了未來比較確定的優(yōu)質(zhì)賽道。

(二) 晶圓廠擴張：半導(dǎo)體設(shè)備景氣周期持續(xù)

半導(dǎo)體設(shè)備收入的增長與晶圓廠擴張息息相關(guān)，晶圓廠擴產(chǎn)的資本支出中的70-80%將用于購買半導(dǎo)體設(shè)備，晶圓廠產(chǎn)能的持續(xù)擴張將會給半導(dǎo)體設(shè)備廠商的營收帶來比較大的增量。

頭部三家純晶圓代工廠資本開支近三年持續(xù)上行。據(jù)調(diào)研機構(gòu)IC Insights發(fā)布的報告顯示，繼2021年激增36%之后，預(yù)計2022年半導(dǎo)體行業(yè)資本支出將大增24%，達(dá)到1904億美元的歷史新高，比三年前的2019年增長86%。在調(diào)研的全球13家樣本企業(yè)中，這13家公司2021年的總支出比2020年增長62%至606億美元，預(yù)計2022支出將同比增長52%至918億美元。其中統(tǒng)計的三大純晶圓代工廠TSMC、UMC和Global Foundries，2019-2022年的資本支出分別為149.37/172.4/300.43/420億美元、5.66/9.52/17.55/30億美元和7.73/5.92/17.66/45億美元，近三年均呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢。


圖7. 2008-2022年全球半導(dǎo)體行業(yè)資本支出及預(yù)測


國內(nèi)主要晶圓廠產(chǎn)能不斷擴張。截至2021年底，國內(nèi)主要晶圓廠擴產(chǎn)計劃：中芯國際總擴產(chǎn)計劃24萬片/月，其中中芯京城10萬片/月，中芯深圳4萬片/月，中芯臨港10萬片/月；華虹半導(dǎo)體計劃擴產(chǎn)4萬片/月；長江存儲總產(chǎn)能規(guī)劃，一期10萬片/月，二期20萬片/月，總產(chǎn)能目標(biāo)30萬片/月；合肥長鑫2021年擴產(chǎn)6萬片/月，2022年有望達(dá)到12萬片/月，總產(chǎn)能目標(biāo)30萬片/月；粵芯半導(dǎo)體一期二期產(chǎn)能4萬年/月，總產(chǎn)能目標(biāo)12萬年/月。

(三) 技術(shù)不斷迭代：設(shè)備需求長周期持續(xù)向上

由2010年左右開始的由手機和社交媒體等驅(qū)動的晶圓制程設(shè)備的需求周期慢慢地過渡到了由AR/VR、大數(shù)據(jù)、智能駕駛、機器學(xué)習(xí)、物聯(lián)網(wǎng)等新興應(yīng)用驅(qū)動的新周期，而新興應(yīng)用的出現(xiàn)帶來了更大的數(shù)據(jù)處理的需求，據(jù)AMAT預(yù)測數(shù)據(jù)處理量有望從2021年的13.8ZB增長到2025年的157ZB，增長超10倍。

數(shù)據(jù)處理量的持續(xù)高增長，驅(qū)動著邏輯芯片、存儲芯片（如DRAM、3DNAND）等不斷地去改良工藝制程：工藝制程步驟的增加，提升了設(shè)備數(shù)量的需求；新的材料和晶體管結(jié)構(gòu)，催生了新的設(shè)備種類；工藝制程難度的加大，抬高了設(shè)備的銷售價格。未來半導(dǎo)體設(shè)備將持續(xù)迎來數(shù)量、種類和價格的三重共振，需求長周期持續(xù)向上。

行業(yè)發(fā)展前景

 

目前大力提高中國大陸半導(dǎo)體設(shè)備及材料供應(yīng)商的競爭力，對保障中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈安全具有顯著的溢出效益，有助于大大降低美國等出口管制所帶來的風(fēng)險。因此，盡管存在巨大的進(jìn)入壁壘，中國政府將繼續(xù)重點支持本土的半導(dǎo)體設(shè)備及材料行業(yè)，即使在中美關(guān)系緩和以及設(shè)備松綁的情況下，國產(chǎn)化大趨勢不變。

隨著半導(dǎo)體設(shè)備廠商逐漸登陸科創(chuàng)板或受到大基金扶持，如今不少本土企業(yè)的產(chǎn)品已經(jīng)能夠用于28nm產(chǎn)線，部分產(chǎn)品如中微公司的CCP刻蝕機甚至已經(jīng)進(jìn)入了臺積電最先進(jìn)的5nm邏輯芯片產(chǎn)線�；仡�2021年很多國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備實現(xiàn)了0-1的跨越，2022年將逐步進(jìn)入到1-N的放量過程，預(yù)計國產(chǎn)替代的進(jìn)度將不斷加快。
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