半导体设备国产替代进程分析

DONGXING SE CURITIE S行业研究电子行业：半导体设备系列报告之一——全行业框架梳理投资摘要：本报告为系列报告之开篇，是半导体设备行业框架性梳理，后续报告我们将分子领域进行详细论述和推荐。

本报告分为四节： 一、芯片制造过程中每种工艺使用不同设备芯片的制造过程可以分为前道工艺和后道工艺。

前道是指晶圆制造厂的加工过程，即在空白的硅片完成电路的加工；后道是指晶圆的切割、封装成品以及最终的测试过程。

前道工艺包括光刻、刻蚀、薄膜生长、离子注入、清洗、CMP 、量测等；后道工艺包括减薄、划片、装片、键合等封装工艺以及终端测试等。

二、半导体设备全球行业格局总述2020年全球半导体设备销售额约711亿美元，其中晶圆制造设备612亿美元，占比86.1%，测试设备60.1亿美元，占比8.5%，封装设备38.5亿美元，占比5.4%。

在晶圆制造设备中，光刻、刻蚀、薄膜生长设备占比最高，合计市场占比超过70%，这三类设备也是集成电路制造的主设备；工艺过程量测设备是质量监测的关键设备，占比可达13%；其他设备占比相对较小。

全球范围内的半导体设备龙头以美国、日本和欧洲公司为主，呈现寡头垄断，CR5市占率超过65%。

三、每一种半导体设备的市场格局各不相同分领域的全球格局来看，光刻机市场基本被阿斯麦公司垄断；刻蚀和薄膜生长市场主要被应用材料、泛林半导体和东京电子三家寡头占据；离子注入由应用材料和亚舍利占据大部分份额；科磊半导体则占据量测设备半壁江山；测试设备则有泰瑞达、爱德万和科休等寡头。

目前，几乎所有领域均有我国企业寻求突破，国产设备的空白正在被逐渐填补，但与国外龙头企业的技术差距仍然较大。

四、国产替代和市场份额提升是我国半导体设备企业的成长主线研发驱动、产业链全球化以及同下游晶圆厂深度绑定是半导体设备形成寡头垄断格局的主要原因。

为打破国外企业的垄断，一方面需要我国设备企业实现高效率和低成本的研发，另一方面需要下游晶圆厂的支持，这两个条件目前已经基本满足，因此我国设备厂商迎来重要的契机。

在芯片领域有三张王牌，分别是EDA/IP工具，半导体设备、半导体材料。

谁掌握了这三张王牌，在芯片领域就有着主导权。

而EDA/IP、半导体设备这两张王牌是被美国掌握着的，而半导体材料是被日本掌握着的，其它国家和地区，在这三张王牌上面，基本上只能依赖这两个国家。

这里以半导体设备为例，放上几个数据，大家看看就明白了。

在所有的半导体设备中，有4种设备占比最高，分别是光刻、刻蚀、薄膜沉积和过程检测，大约占所有设备成本的74%左右，其中光刻占比约为21%、薄膜沉积类约为22%、刻蚀为20%、过程检测约为11%。

而国产替代半导体芯片比例有多高？光刻机低于1%，过程检测设备大约在2%，而刻蚀类大约在7%，薄膜沉积类大约在8%。

也许其它国家和地区，在这样的情况下并不要紧，反正买美国的也行，但中国大陆真不行，只要落后就会被卡脖子，就会受制于人，并且这不是表面的威胁，是已经被卡了，先进的设备我们买不到。

所以这些年以来，国产厂商们也在努力，不断的提高半导体设备的国产化率，减少对国外产品的依赖。

比如中微的刻蚀机等，就达到了世界先进水平。

近日又传出了好消息，那就是在集成电路制造装备之一的化学机械抛光设备领域，中电科电子装备集团有限公司（以下简称“电科装备”）便实现了大程度地国产替代。

甚至中芯国际还给出了极高的评价，称这是当前唯一置换率100%的国产设备供应商。

另外不只是中芯国际，像台积电、联电、华虹宏力等芯片制造巨头的大生产线，都已经用上了电科装备200mm抛光设备，甚至在8英寸化学机械抛光设备市场，电科装备已经抢回了70%的市场占有率。

当然，化学机械抛光设备并不算特别核心的设备，但只要能够实现国产替代，也算是好消息，毕竟半导体设备几十上百种，任何一种都必须要突破才行。

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半导体国产化代替验证报告一、背景介绍半导体是现代电子技术的基础，其在计算机、通信、能源等领域均有重要应用。

然而，由于技术门槛高、资金投入大等原因，国内半导体产业长期依赖进口。

为了实现国产化替代，中国政府出台了一系列政策和措施，推动半导体产业的发展。

二、国产化代替验证1. 意义与目标国产化代替验证是指以国内自主研发的芯片取代进口芯片，并在实际应用中进行验证。

这项工作的意义在于提高我国半导体产业的自主创新能力和核心竞争力，减少对进口芯片的依赖。

2. 进展情况自2014年开始，中国政府加大了对半导体产业的支持力度，相继出台了《集成电路产业发展促进条例》等相关政策文件。

在政策支持下，我国半导体企业加快了自主研发和生产能力的提升。

目前，在汽车、物联网、人工智能等领域已经涌现出一批具有核心竞争力的本土企业，如华为海思、紫光展锐、中芯国际等。

这些企业已经开始在国内市场上取代进口芯片，实现了国产化代替验证的目标。

3. 存在问题虽然我国半导体产业取得了一定的发展成果，但仍存在一些问题。

首先，国内半导体企业的技术水平和生产能力与国际领先水平相比还有差距。

其次，由于资金和人才等方面的限制，企业自主研发和创新能力还需进一步提升。

最后，在市场竞争方面，国内企业仍然面临着来自外部竞争对手的压力。

三、推动半导体产业发展的措施1. 政策支持政府出台相关政策，加大对半导体产业的扶持力度。

例如，《集成电路产业发展促进条例》规定了对集成电路设计、制造、封装测试等环节给予税收优惠、财政补助等支持措施。

2. 加强人才培养加强人才培养是提高我国半导体产业自主创新能力和核心竞争力的关键。

政府加大对人才培养的投入，鼓励高校和企业合作开展半导体领域的科研和人才培养工作。

3. 加强国际合作加强国际合作是提高我国半导体产业水平的重要途径。

政府积极推动与国际知名企业和组织的合作，引进先进技术和管理经验，促进产业升级。

四、结论随着政府支持力度的加大和企业自主创新能力的提高，我国半导体产业已经逐步实现了从依赖进口到自主研发生产的转变。

中国半导体设备行业市场需求及投资前景分析半导体设备行业处于半导体行业中上游，属于芯片制造厂和封测厂的供应商。

整体行业景气度伴随着半导体周期而波动，虽然周期性比较明显，但如果从拉长时间轴看，半导体设备整体产值是向上的。

全球2018市场规模达到620亿美金，同比增长28.57%，预计未来七年复合成长8%-10%自2017年以来，全球半导体设备销售额不断突破历史纪录创下新高，每年600亿美金以上的销售额成为半导体设备产业新常态。

大陆地区晶圆厂建设潮下，中国市场设备需求激增，预计2018年中国市场设备采购需求达到113亿美金，到2020年，设备需求攀升至150亿美金以上。

中国市场目前以进口设备为主，国产设备市场份额极低，进口替代空间广阔。

半导体设备市场分为前道（晶圆厂）及后道（封测）两段，前道制程设备占比85%，后道制程设备占比15%。

光刻、刻蚀及清洗、薄膜、过程控制及检测是前道制程的四大核心领域，设备价值量在晶圆厂单条产线成本中占到90%以上。

半导体设备供应链体系以日本、美国、欧洲厂商为主。

前十大半导体设备公司日本占有5家，美国4家，欧洲1家本土半导体设备厂商快速成长，预计到2020年国产IC设备产值将达到52亿元。

北方华创、中微半导体、上微装备、盛美半导体等优质IC装备企业增长迅猛。

投资逻辑：行业自身成长+中国厂商进口替代投资逻辑之一：行业自身成长半导体设备整体需求来源于泛半导体领域，即集成电路、LED芯片等子方向均对半导体设备有不同方面的需求。

1）集成电路设备成长动力：先进制程+新晶圆厂投产集成电路设备的需求1：先进制程的推进。

集成电路行业的发展史就是芯片先进制程的发展历史。

从1960s开始集成电路商用化以来，制程从10um到最新的7nm，大约基本每5年左右半导体制程提升一代，每一代的性能与功耗都会大幅度提升。

制程提升的动力就是下游电子行业的对于算力的需求的不断提高。

集成电路新的制程工艺需求更新的半导体设备。

2018年半导体行业分析报告2018年2月目录一、半导体行业处于上升轨道，大基金注资推动国产化加速 (4)1、中国半导体产业发展仍处于上升轨道 (4)2、大基金注资推动国产化加速 (7)二、半导体崛起之路，存储、设备、材料国产替代重中之重 (10)1、IC设计2018年将维持20%增长 (11)2、中国存储产能释放在即，国产替代可期 (13)（1）DRAM的供需关系 (19)（2）NAND Flash的供需关系 (20)3、半导体材料国产化有序进行 (22)（1）半导体硅片国产替代从0到1，国产替代重要一环 (24)4、半导体设备为最大的投资，市场空间巨大 (26)（1）北方华创 (34)（2）长川科技 (34)（3）至纯科技 (35)（4）晶盛机电 (35)5、并购整合是王道，国内封测弯道超车 (35)半导体行业处于上升轨道，大基金注资推动国产化加速。

中国半导体产业处于上升轨道，2017年中国半导体产值估计将达到5140亿元，年增率达到18.6%，维持2010年以来连续第8年双位数成长的态势，显然中国半导体行业发展持续处于上升的轨道。

全球2017-2018年间将建17座12吋晶圆厂，中国大陆占10个。

大基金注资推动国产化加速，至2017年11月底，大基金已实际出资约人民币794亿元，成为IC 领域快速投资促进上、下游协同发展的重要资金来源。

目前大基金二期已经在募资中，预计大基金二期筹资设立方案总规模为1500-2000亿元。

一期加二期及撬动地方产业基金，整体规模有望接近万亿级别。

从大基金对集成电路各环节支持来看，制造、设计、封测、装备、材料环节最终投资占比分别为63%、20%、10%、3%、4%，随着中国半导体行业处于上升轨道以及大基金推动，国内半导体迎来国产替代成长周期。

半导体崛起之路，存储、设备、材料国产替代重中之重。

基于技术门槛考虑，国产化进程势必沿着封测-制造-材料路线传导。

随着国内半导体崛起，存储、设备、材料国产化替代为重中之重。

证券研究报告 | 行业深度2021年07月30日电子半导体材料系列：CMP –晶圆平坦化必经之路，国产替代放量中CMP全称为Chemical Mechanical Polishing，化学机械抛光，是半导体晶片表面加工的关键技术之一。

单晶硅片制造过程和前半制程中需要多次用到化学机械抛光技术。

与此前普遍使用的机械抛光相比，化学机械抛光能使硅片表面变得更加平坦，并且还具有加工成本低及加工方法简单的优势，因而成为目前最为普遍的半导体材料表面平整技术。

中游代工扩产叠加下游需求激增推动半导体材料市场持续增长。

此轮半导体景气度因为全球电子行业硅含量持续提高，并且受到外部疫情、经济景气周期、及行业的产能/库存等多维度影响进入了当前的供需严重失衡阶段，而此轮高景气度有望得到较长的维持，因此我们也看到各大晶圆厂上修Capex用以扩产，应对需求的爆发。

随着Capex的增长，我们可期半导体材料将会随着产能的投放，迎来需求的高速增长，这也将带动CMP抛光耗材的需求的增长。

芯片制程不断升级，带动CMP环节供需及价值量的不断增长。

随着各类芯片的技术的进步，抛光步骤也随之增长，从而实现了抛光垫及抛光液用量市场的持续增长。

同时随着芯片制程的提高带动的抛光材质技术要求的提升，以及整体半导体芯片市场的复苏，我们可以预期到未来CMP 市场的量*价的双重增高。

CMP耗材市场格局呈现高度集中，格局有望在国内市场复制，助力国产材料厂商实现高市占率。

CMP环节呈现类龙头垄断（抛光垫）和较为集中的寡头垄断（抛光液），其核心原因在于替代的潜在损失的机会成本较大、龙头厂商数十年深耕与客户粘性极高、海外龙头产品更为齐全，可为客户提供全套解决方案。

而随着中国CMP材料厂商不断突破及丰富产品，并且内资晶圆厂扩产迅速，有望给到内资CMP厂商巨大的机会窗口实现替代，并且延续海外的竞争格局，助力自身实现高市占率。

国内龙头：鼎龙股份（抛光垫）、安集科技（抛光液）。

报告摘要：●下游需求旺盛，带动功率半导体市场空间持续增长功率半导体应用领域广泛，下游需求旺盛带动功率半导体市场规模持续增长。

1）新能源车渗透率提升带动功率半导体需求增长，预计2025年中国新能源汽车用功率半导体市场规模将达104亿元。

配套充电桩数量增长叠加快速充电需求驱动充电桩功率提升，预计2025年充电桩用功率半导体市场空间将达35亿元。

2）新能源发电市场规模持续扩张，预计2025年光伏逆变器用功率半导体市场空间约为44亿元。

3）5G时代，基站数量扩充且功率提升，叠加云计算、雾计算扩容，加大功率半导体使用需求。

4）家电变频化&消费电子快充化，驱动功率半导体用量进一步增加。

据Omdia预测，全球功率半导体市场规模将从2020年的430亿美元增至2024年的525亿美元，复合增速约为5%。

●晶圆代工产能紧张，功率半导体价格有望上涨疫情“宅经济”推动电脑、平板类产品需求增长，三季度起汽车、家电市场景气度持续回暖，5G、物联网等产业持续推进，加上芯片厂商因供应链安全需要提高安全库存，晶圆代工产能需求大增，代工厂产能利用率始终处在高位，此外8英寸新产能投产还需时日，预计短期内8英寸产能紧张仍将持续。

近期部分代工厂已宣布提高8英寸晶圆代工价格，联电通过法说会证实了目前部分晶圆代工厂8英寸晶圆涨价的信息，并考虑调高2021年第一季度价格。

世界先进目前也正在与客户商谈8英寸晶圆代工价格上涨事宜。

预计8英寸晶圆代工的涨价情况将向下游传导，以8英寸晶圆为主要应用平台的功率半导体价格有望上涨。

●性能优势&成本下降，第三代半导体材料将加速渗透与硅基材料相比，GaN、SiC等第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率等性能优势，更适于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件。

随着“冷切技术”等生产工艺的进步，将带动成本进一步下降。

Yole预计2023年SiC/GaN在功率半导体器件中的使用占比将达到3.75%/1%，且呈加速渗透趋势，并预计2022年全球SiC/GaN功率半导体市场空间将超过10/4.6亿美元，CAGR接近40%/79%。

半导体行业现状及国产化近年来，半导体行业一直是全球科技产业发展的关键领域之一。

半导体作为电子信息产品的核心组成部分，在计算机、通信、消费电子等领域有着不可替代的作用。

然而，随着全球经济形势的变化和技术发展的日益突飞猛进，半导体行业也面临着新的挑战和机遇。

全球半导体行业现状在全球范围内，半导体行业主要集中在美国、日本、韩国、中国等国家和地区。

美国作为半导体行业的领头羊，拥有众多世界一流的半导体企业，如英特尔、高通等。

日本和韩国在芯片制造技术、封装测试等方面也具有举足轻重的地位。

中国则是全球最大的半导体市场，但在核心技术和自主生产方面仍相对落后。

国产化趋势近年来，中国政府将半导体行业视为关键战略产业之一，不断加大对半导体技术的研发投入，鼓励国内企业加大自主创新力度。

在这种背景下，一批国内半导体企业开始崭露头角，涌现出一批优秀的芯片设计和制造企业。

随着国家政策的持续扶持和企业技术水平的不断提高，国产化的趋势日益明显。

一些国产芯片在性能和质量方面已经达到国际水平，逐渐实现了对进口芯片的替代。

国内半导体企业也逐渐在芯片设计、封装测试等环节取得了重要突破，有望逐步实现全产业链的自主化。

挑战与机遇然而，要实现国产化不是一蹴而就的事情。

中国半导体行业在核心技术和设备制造方面仍然存在巨大的缺口，需要长期的技术积累和投入。

同时，全球半导体行业竞争激烈，国际市场也存在诸多壁垒和挑战。

面对这些挑战，中国半导体企业必须不断加大自主研发力度，拓展国际市场渠道，完善产业链合作模式，加强与国际先进企业的合作和交流。

同时，政府也需要继续加大对半导体产业的支持力度，为国产化提供更加有力的政策和资金支持。

在国际竞争日益激烈的背景下，中国半导体企业要坚定信心，加大技术创新力度，实现半导体产业的国产化目标，为中国半导体行业的腾飞做出新的贡献。

设备国产化效益浮现，工艺验证周期加速通过电子（半导体）事件概述:①根据芯源微1月16日公告，公司拟在中国（上海）自由贸易试验区临港新片区竞拍土地，建设芯源微临港研发及产业化项目。

本次投资涉及的项目土地使用权的取得需要通过挂牌出让方式进行，土地使用权能否竞得、土地使用权的最终成交价格及取得时间存在不确定性；②根据盛美股份公众号信息，盛美半导体首台12寸单晶圆薄片清洗设备提前获得验收，该设备于2020年5月20日作为首批设备之一搬入工厂，从正式装机到应用于产品片生产，只用了18天的时间，原定一年的验证期仅用了6个月即顺利完成验收。

③根据上海精测半导体公众号信息，精测电子子公司上海精测半导体推出eView全自动晶圆缺陷复查设备并正式交付，助力半导体产业国产化。

分析与判断:►国内制造产线本土化配套意愿提升，国产设备工艺验证周期大幅提速。

根据SEMI最新发布半导体设备预测报告，预计2020年全球半导体设备销售额达689亿美元，同比增长16%。

预计2021年全球半导体制造设备市场将继续增长，达到719亿美元，2022年有望达到761亿美元；全球新建和扩产晶圆厂主要在中国大陆，中国大陆半导体设备市场规模在全球占比约20%至25%，有利于进行国产设备工艺验证的本土化配套；例如：国内士兰微和厦门半导体投资集团共同出资设立的士兰集科，预计投资170 亿元在厦门海沧建设两条 12 英寸特色工艺芯片生产线；首批测试线设备约于2020年5月底搬入；截至2021年1月初已经有部分技术水平领先的国产设备通过工艺验证，比原定验收时间缩短50%；例如：盛美半导体首台12寸单晶圆薄片清洗设备提前获得验收，该设备于2020年5月20日作为首批设备之一搬入工厂，从正式装机到应用于产品片生产，只用了18天的时间，原定一年的验证期仅用了6个月即顺利完成验收，国产前道设备在国内制造产线本土化配套的机会和支持力度正大幅提升。

►国内设备企业群集临港发挥聚集效应，资本助力快速发展。