集成電路設(shè)備包括前道制造設(shè)備與后道封測設(shè)備。前道集成電路制造設(shè)備可進(jìn)一步細(xì)分為晶圓制造設(shè)備與晶圓加工設(shè)備。其中，晶圓制造設(shè)備采購方為硅片工廠，用于生產(chǎn)鏡面晶圓；晶圓加工設(shè)備采購方為晶圓代工廠/IDM，以鏡面晶圓為基材實(shí)現(xiàn)對于帶有芯片晶圓的制造；后道檢測設(shè)備采購方為專業(yè)的封測工廠，并最終形成各類芯片產(chǎn)品。

　　圖13：集成電路設(shè)備行業(yè)邏輯圖資料來源：申港證券研究所

　　晶圓加工設(shè)備占集成電路設(shè)備總規(guī)模約 80%?；?SEMI 的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2018 年全球晶圓加工設(shè)備總規(guī)模為 521.5 億美元，占設(shè)備投資總額約 81%；測試設(shè)備總規(guī)模為 56.32 億美元，占比約 9%；封裝設(shè)備總規(guī)模為 40.13 億美元，占比約 6%；其他前道設(shè)備（硅片制造）總規(guī)模為 26.93 億美元，占比約 4%。

　　圖14：2018 年全球集成電路設(shè)備價值構(gòu)成 資料來源：SEMI，申港證券研究所

　　2018 年全球集成電路設(shè)備市場規(guī)模為 645.3 億美元。自 2016 年以來，全球集成電路設(shè)備市場保持連年增長態(tài)勢，從區(qū)間底部 365.3 億美元增長至 2018 年的 645.3億美元。2019 年受制于存儲器價格下降導(dǎo)致的資本擴(kuò)張縮減，上半年銷售規(guī)模為271 億美元，同比下降 19.66%。

　　圖15：全球集成電路設(shè)備市場規(guī)模 資料來源：SEMI，申港證券研究所

　　2018 年我國集成電路設(shè)備市場規(guī)模為 131.1 億美元。國內(nèi)市場自 2013 年以來市場規(guī)模逐年提升，截止至 2018 年年末已占全球總市場約 20.32%。國產(chǎn)化方面，2018年國產(chǎn)集成電路設(shè)備銷售額 45.10 億元，同比增長 58.41%，預(yù)計至 2020 年將增長至 90 億元。另一方面，目前集成電路設(shè)備國產(chǎn)化率僅為 4.88%。

　　圖16：我國集成電路設(shè)備市場規(guī)模 資料來源：SEMI，申港證券研究所

　　圖17：我國國產(chǎn)集成電路設(shè)備歷年銷售額資料來源：中國電子專用設(shè)備工業(yè)協(xié)會，申港證券研究所

　　圖18：我國集成電路設(shè)備國產(chǎn)化率資料來源：SEMI，中國電子專用設(shè)備工業(yè)協(xié)會，申港證券研究所

　　2.晶圓制造設(shè)備：單晶爐與 CMP 拋光機(jī)為核心構(gòu)成

　　集成電路硅片制造工藝復(fù)雜，包括硅提煉與熔煉、單晶硅生長與成型。集成電路硅片制造工藝流程包括拉拉晶→切片→磨片→倒角→刻蝕→拋光→清洗→檢測。各環(huán)節(jié)中，關(guān)鍵流程為拉晶、拋光、檢測，相對應(yīng)的設(shè)備分別為單晶爐、CMP 拋光機(jī)、檢測設(shè)備。

　　圖19：集成電路硅片工藝流程圖 資料來源：網(wǎng)絡(luò)資料、申港證券研究所

　　集成電路硅片生產(chǎn)以直拉法為主。將多晶硅拉制成單晶硅包括兩種工藝，分別為區(qū)熔法與直拉法，其中，集成電路領(lǐng)域硅片主要采用直拉法制成。拉晶環(huán)節(jié)工序主要為將純凈硅加熱成熔融狀態(tài)→籽晶伸入裝有熔融硅的旋轉(zhuǎn)坩堝中→新晶體在初期籽晶上均勻延伸生長→生產(chǎn)單晶硅錠。

　　圖20：晶體生長示意圖資料來源：網(wǎng)絡(luò)資料、申港證券研究所

　　晶圓制造設(shè)備占設(shè)備投資總額約 3%~5%。正如本文 3.1 小節(jié)所提到的，2018 年全球集成電路設(shè)備價值構(gòu)成中，晶圓加工設(shè)備、晶圓制造設(shè)備占比分別為 81%、4%。具體來看，晶圓制造設(shè)備包括單晶爐、切割機(jī)、滾圓機(jī)、截斷機(jī)、研磨系統(tǒng)、倒角機(jī)、刻蝕機(jī)、拋光機(jī)、清洗設(shè)備、檢測設(shè)備等。其中，單晶爐、CMP 拋光機(jī)分別占晶圓制造設(shè)備額約 25%、25%。單晶爐由爐體、熱場、磁場、控制裝置等部件構(gòu)成，其中，控制爐內(nèi)溫度的熱場與控制晶體生長形狀的磁場為決定單晶爐性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一。

　　圖21：晶圓制造設(shè)備價值構(gòu)成資料來源：申港證券研究所

　　競爭格局：內(nèi)資供應(yīng)商在太陽能單晶爐領(lǐng)域已具備完全競爭力，其中，綜合實(shí)力居前企業(yè)包括晶盛機(jī)電、南京晶能等。另一方面，國內(nèi)集成電路領(lǐng)域能夠供應(yīng) 12 英寸單晶爐的供應(yīng)商目前數(shù)量尚小。

　　表5：集成電路晶圓制造設(shè)備供應(yīng)商一覽資料來源：申港證券研究所

　　晶圓加工設(shè)備：行業(yè)呈現(xiàn)典型的寡頭壟斷格局

　　集成電路晶圓加工包括七個相互獨(dú)立的工藝流程，分別為（a）擴(kuò)散（Thermal Process）；（b）光刻（Photo-Lithography）；（c）刻蝕（Etch）；（d）離子注入（IonImplant）；（e）薄膜生長（Dielectric Deposition）；（f）化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）；（g）金屬化（Metalization）。集成電路晶圓加工過程中涉及到的設(shè)備包括光刻機(jī)、刻蝕機(jī)、薄膜設(shè)備、擴(kuò)散/離子注入設(shè)備、濕法設(shè)備、CMP 拋光設(shè)備、過程檢測設(shè)備等。

　　圖22：2018 年全球集成電路晶圓加工設(shè)備價值構(gòu)成資料來源：SEMI，申港證券研究所

　　集成電路晶圓加工設(shè)備占設(shè)備總投資約 75%~80%，其中，刻蝕設(shè)備、光刻設(shè)備、薄膜沉積設(shè)備為前道工序三大核心設(shè)備。根據(jù) SEMI 的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2018 年晶圓加 工設(shè)備價值構(gòu)成中，刻蝕、光刻、CVD 設(shè)備占比分別為 22.14%、21.30%、16.48%。

　　圖23：全球集成電路晶圓加工設(shè)備供應(yīng)商行業(yè)集中度資料來源：申港證券研究所

　　全球競爭格局：集成電路晶圓加工設(shè)備市場高度集中。我們統(tǒng)計了全球集成電路晶圓加工設(shè)備供應(yīng)商在各自細(xì)分品類的行業(yè)集中度，行業(yè)呈現(xiàn)典型的寡頭壟斷格局。總體來看，行業(yè)前十大設(shè)備供應(yīng)商市場占有率逾 80%。光刻機(jī)市場尤為典型，荷蘭ASML 基本實(shí)現(xiàn)了對于全球高端光刻機(jī)市場的壟斷。

　　表6：我國集成電路晶圓加工設(shè)備供應(yīng)商分布資料來源：賽迪，申港證券研究所

　　我國競爭格局：我國集成電路晶圓加工設(shè)備行業(yè)仍處于發(fā)展初步階段的高速發(fā)展期，呈現(xiàn)較為明顯的地域集聚性，供應(yīng)商主要集中于北京、上海、遼寧等城市。目前，國內(nèi)集成電路 12 英寸、28 納米制程主要設(shè)備已成功進(jìn)入量產(chǎn)線，具體包括薄膜沉積設(shè)備、CMP 拋光設(shè)備、刻蝕機(jī)、清洗設(shè)備、離子注入機(jī)等，其中，刻蝕機(jī)已具備一定的國際競爭力。

　　1.光刻機(jī)：ASML 壟斷超高端市場光刻機(jī)為大規(guī)模集成電路核心設(shè)備。

　　光源作為光刻機(jī)的核心構(gòu)成，很大程度上決定了光刻機(jī)的工藝水平。光源的變遷先后經(jīng)歷：（a）紫外光源（UV：Ultraviolet Light），波長最小縮小至 365nm；（b）深紫外光源（DUV：Deep Ultraviolet Light），其中ArF Immersion 實(shí)際等效波長為 134nm；（c）極紫外光源（EUV：Extreme UltravioletLight），目前大部分最高工藝制程半導(dǎo)體芯片均采用 EUV 光源。

　　表7：光刻機(jī)光源類型資料來源：IC 咖啡，申港證券研究所

　　競爭格局：全球龍頭為荷蘭 ASML，其他包括日本 Nikon、日本 Canon 等。國內(nèi)從事集成電路光刻機(jī)生產(chǎn)制造的企業(yè)主要為上海微電子（SMEE）與中國電科（CETC）旗下的電科裝備。

　　ASML2017 年光刻機(jī)全球市占率 87.4%，其 EUV 光刻機(jī)實(shí)現(xiàn)全球壟斷；

　　Nikon2017 年光刻機(jī)全球市占率 10.3%，相較 ASML 在價格方面具備一定優(yōu)勢；

　　Canon 主要集中于面板等領(lǐng)域，高端光刻機(jī)市場參與不多；

　　SMEE 為全球 LED 光刻機(jī)主要供應(yīng)商，作為國內(nèi)高端光刻機(jī)的龍頭，2018 年 3月其所承擔(dān)的“02 專項”“90nm 光刻機(jī)”通過國家驗收，為全球第四家掌握光刻機(jī)系統(tǒng)設(shè)計與系統(tǒng)集成技術(shù)的企業(yè)，但相較于 ASML 代表的先進(jìn)水平仍有差距。

　　圖24：ASML 基本壟斷超高端光刻機(jī)市場 資料來源：申港證券研究所

　　2.刻蝕機(jī)：芯片線寬的縮小以及新制造工藝的采用使刻蝕機(jī)使用量有所增加

　　刻蝕機(jī)為晶圓制造三大主要設(shè)備之一，包括兩種基本的刻蝕工藝，分別為干法刻蝕與濕法腐蝕。其中，干法刻蝕（代表為等離子體干法刻蝕）為主流刻蝕技術(shù)，濕法腐蝕常用于尺寸較大（大于 3 微米）場景或去除干法刻蝕后的殘留物。根據(jù)被刻蝕材料的不同，干法刻蝕還可以進(jìn)一步分為金屬刻蝕、介質(zhì)刻蝕、硅刻蝕。

　　圖25：刻蝕工藝應(yīng)用圖例資料來源：網(wǎng)絡(luò)資料、申港證券研究所

　　競爭格局：根據(jù) The Information Network 的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2017 年全球刻蝕機(jī)主要供應(yīng)商包括泛林半導(dǎo)體（Lam Research）、東京電子（Tokyo Electron）、應(yīng)用材料（Applied Materials），其全球市占率分別為 55%、20%、19%。國內(nèi)供應(yīng)商以中微公司、北方華創(chuàng)為代表，預(yù)計國內(nèi)市占率接近 20%。其中，中微公司以介質(zhì)刻蝕機(jī)為主，5nm 刻蝕機(jī)產(chǎn)品已通過臺積電驗證；北方華創(chuàng)以硅刻蝕機(jī)為主，14nm 等離子硅刻蝕機(jī)已進(jìn)入集成電路主流工廠。

　　圖26：刻蝕機(jī)全球競爭格局（2017 年）資料來源：The Information Network，申港證券研究所

　　價值構(gòu)成：集成電路器件互連層數(shù)的增多，將帶來刻蝕設(shè)備需求量的增大。隨著芯片線寬的縮小以及新制造工藝的采用，對于刻蝕技術(shù)的精確度與重復(fù)性提出了更高的要求。同時，3D NAND 通過增加堆疊的層數(shù)增加集成度，要求刻蝕技術(shù)實(shí)現(xiàn)更高的深寬比。

　　3. 薄膜沉積設(shè)備：應(yīng)用材料在 PVD 領(lǐng)域優(yōu)勢明顯

　　集成電路薄膜材料制造廣泛采用的工藝為物理氣相沉積 PVD（Physical VaporDeposition）與化學(xué)氣相沉積 CVD（Chemical Vapor Deposition）等。物理氣相沉積指將材料源表面氣化并通過低壓氣體/等離子體在基體表面沉積，包括蒸發(fā)、濺射、離子束等；化學(xué)氣相沉積指將含有薄膜元素的氣體通過氣體流量計送至反應(yīng)腔晶片表面反應(yīng)沉積，包括低壓化學(xué)氣相沉積 LPCVD、金屬有機(jī)化合物氣相沉積MOCVD、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積 PECVD 等。

　　表8：主要薄膜沉積方法例舉 資料來源：設(shè)備管理與維修，申港證券研究所

　　原子層沉積 ALD 屬于化學(xué)氣相沉積的一種，區(qū)別在于化學(xué)吸附自限制（CS）與順次反應(yīng)自限制（RS），每次反應(yīng)只沉積一層原子，從而具備成膜均勻性好、薄膜密度高、臺階覆蓋性好、低溫沉積等優(yōu)點(diǎn)，適用于具有高深寬比、三維結(jié)構(gòu)基材。

　　圖27：制膜技術(shù)比較資料來源：網(wǎng)絡(luò)資料、申港證券研究所

　　全球競爭格局：集成電路 PVD 領(lǐng)域主要被美國應(yīng)用材料（Applied Materials）、瑞士 Evatec、日本愛發(fā)科（Ulvac）所壟斷，其中應(yīng)用材料占比約 85%；CVD 領(lǐng)域全球主要供應(yīng)商為美國應(yīng)用材料（Applied Materials）、東京電子（Tokyo Electron）、泛林半導(dǎo)體（Lam Research），其中應(yīng)用材料占比約 30%。

　　國內(nèi)競爭格局：國內(nèi)集成電路領(lǐng)域沉積設(shè)備供應(yīng)商主要為沈陽拓荊與北方華創(chuàng)。

　　沈陽拓荊：兩次承擔(dān)國家“02 專項”，產(chǎn)品包括 12 英寸 PECVD、ALD、3D NANDPECVE，ALD 設(shè)備于 2018 年通過客戶 14nm 工藝制程驗收。北方華創(chuàng)：集成電路領(lǐng)域 14nm 工藝制程等離子硅刻蝕機(jī)、單片退火系統(tǒng)、LPCVD成功進(jìn)入主流代工廠。

　　4.摻雜設(shè)備：全球集成電路離子注入機(jī)市場規(guī)模約 18 億美元

　　摻雜工藝的實(shí)現(xiàn)包括高溫?zé)釘U(kuò)散法、離子注入法。其中，離子注入即通過對半導(dǎo)體材料表面進(jìn)行某種元素的離子注入摻雜的工藝制程，目的為改變半導(dǎo)體的載流子濃度與導(dǎo)電類型。根據(jù)能量高低離子注入機(jī)包括低能/中能/高能/兆伏離子注入機(jī)；根據(jù)束流大小包括小/中/大束流離子注入機(jī)，其中。大束流離子注入機(jī)包括強(qiáng)/超強(qiáng)流離子注入機(jī)，低能大束流技術(shù)難度最高。

　　圖28：離子注入機(jī)構(gòu)造 資料來源：公司公告、申港證券研究所

　　市場規(guī)模：離子注入機(jī)作為集成電路關(guān)鍵制程設(shè)備之一，價值占比通常為設(shè)備總投資額約 2.5%~3.0%。目前，全球集成電路離子注入機(jī)市場規(guī)模約 18 億美元。

　　圖29：全球離子注入機(jī)競爭格局 資料來源：Trendforce，申港證券研究所

　　圖30：全球低能大束流離子主機(jī)競爭格局資料來源：申港證券研究所

　　競爭格局：集成電路領(lǐng)域離子注入機(jī)競爭格局高度集中。供應(yīng)商主要為美國應(yīng)用材料（Applied Materials）與美國亞舍立科技（Axcelis），其全球市占率分別為 70%、 17%。其中，AMAT 曾于 2011 年作價 42 億美元實(shí)現(xiàn)對于美國瓦里安（Varian）的并購。一般來說，技術(shù)難度最高的低能大束流離子注入機(jī)占比約為 55%，主要供應(yīng)商包括 AMAT、Axcelis、AIBT，市占率分別為 40%、32%、25%。北京中科信為國內(nèi)離子注入機(jī)龍頭，此外，供應(yīng)商還包括凱世通等。

　　5. 濕法設(shè)備：預(yù)計至 2020 年全球規(guī)模提升至 37 億美元

　　濕法設(shè)備分為槽式濕法設(shè)備與單片式濕法設(shè)備，由于集成電路線寬的不斷縮小，單片式濕法設(shè)備成為主流。濕法晶圓清洗指通過離子水、清洗機(jī)等清洗晶圓表面并隨之濕潤再干燥，為主流的清洗方法。構(gòu)成來看，濕法設(shè)備包括主要包括清洗設(shè)備、去膠機(jī)、濕法刻蝕機(jī)。半導(dǎo)體加工環(huán)節(jié)中，清洗占總工序超過三成。

　　圖31：濕法設(shè)備原理示意圖資料來源：公司公告、申港證券研究所

　　市場規(guī)模：根據(jù) SEMI 的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2017 年全球半導(dǎo)體清洗設(shè)備市場規(guī)模為 32.3億美元，較 2016 年增長 19.63%，預(yù)計至 2020 年將進(jìn)一步提升至 37 億美元。VLSI的數(shù)據(jù)顯示，2018 年全球前道單片式清洗設(shè)備銷售額為 22.69 億美元，預(yù)計至 2023年將提升至 23.14 億美元。通常，清洗設(shè)備占晶圓加工設(shè)備總投資約 5%~6%。

　　圖32：全球前道單片式清洗設(shè)備銷售額（億美元） 資料來源：VLSI，申港證券研究所

　　競爭格局：濕法清洗設(shè)備領(lǐng)域，全球龍頭主要包括日本迪恩士（Dainippon Screen）、日本東京電子（Tokyo Electron Limited）、美國泛林半導(dǎo)體（Lam Research）等，其中，SCREEN 全球市占率約 60%，行業(yè)前三市占率達(dá) 87.7%。國內(nèi)企業(yè)方面，主要包括盛美半導(dǎo)體、北方華創(chuàng)、屹唐半導(dǎo)體等。其中，

　　盛美半導(dǎo)體基于 SAPS 與 TEBO 技術(shù)的單片清洗設(shè)備銷量領(lǐng)先，其 2017 年全球市占率約 1.5%；w 北方華創(chuàng)于 2018 年完成對于美國 Akrion 的收購；

　　亦莊國投通過屹唐半導(dǎo)體于 2016 年作價 3 億美元成功收購美國 Mattson，其在刻蝕、快速熱處理（RTP）、光刻膠剝離與清洗等領(lǐng)域擁有技術(shù)優(yōu)勢。

　　6.化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備：全球 CMP 設(shè)備市場規(guī)模約 18.4 億美元

　　化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)用于晶片表面平坦化，所需要用到的設(shè)備與耗材包括 CMP 設(shè)備、研漿、拋光墊、后 CMP 清洗設(shè)備、拋光終點(diǎn)檢測及工藝控制設(shè)備、研漿分布系統(tǒng)、廢物處理和測量設(shè)備等。其中，耗材主要為拋光漿料與拋光墊。

　　圖33：化學(xué)機(jī)械拋光原理示意圖 資料來源：賽迪顧問，申港證券研究所

　　市場規(guī)模：通常，化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備占晶圓加工設(shè)備投資額約 4%。2018 年，全球化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備市場規(guī)模 18.4 億美元，其中，中國市場占比 25%位居第二。

　　圖34：全球化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備構(gòu)成（按地區(qū)） 資料來源：SEMI，申港證券研究所

　　圖35：全球化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備競爭格局資料來源：Gartner，申港證券研究所

　　競爭格局：全球化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備市場呈現(xiàn)寡頭壟斷競爭格局，供應(yīng)方主要為美國應(yīng)用材料（Applied Materials）與日本荏原（Ebara），其 2017 年全球市占率分別為71.3%、26.8%。行業(yè)呈現(xiàn)高度集中主要由于過去 20 年間企業(yè)間并購頻率較高。相較于 AMAT，荏原在亞洲市場更具備競爭優(yōu)勢，份額也相對更高。國內(nèi)方面，供應(yīng)商主要有 2 家，分別為華海清科與中電科 45 所。其中，

　　中電科 45 所：2017 年公司具備完全自主知識產(chǎn)權(quán)的 200mm 化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備完成所內(nèi)測試送至中芯國際天津驗證，其為國產(chǎn) CMP 設(shè)備首次進(jìn)入集成電路大生產(chǎn)線；2018 年，通過一年生產(chǎn)線工藝驗證，設(shè)備通過中芯國際天津驗證。華海清科：2018 年，繼在中芯國際順利完成 IMD/ILD/STI 工藝產(chǎn)品批量生產(chǎn)后,公司 Cu&Si CMP 設(shè)備進(jìn)入上海華力