11月1日-3日，2021中國(guó)集成電路制造年會(huì)暨供應(yīng)鏈創(chuàng)新發(fā)展大會(huì)（第24屆）在廣州舉行。云岫資本合伙人兼首席技術(shù)官趙占祥受邀參與本次盛會(huì)，并發(fā)布《半導(dǎo)體新一輪大周期下的設(shè)備投資》研究報(bào)告。

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　　全球設(shè)備龍頭上調(diào)收入預(yù)測(cè)

　　擴(kuò)產(chǎn)大周期已至

　　從1999年到現(xiàn)在的20年，全球半導(dǎo)體行業(yè)正在經(jīng)歷一個(gè)長(zhǎng)期增長(zhǎng)、短期波動(dòng)的大周期過程，這種周期性的波動(dòng)主要來自下游應(yīng)用的起伏。

　　個(gè)人電腦的普及和互聯(lián)網(wǎng)的涌現(xiàn)，MP3/MP4等消費(fèi)電子的迭起，智能手機(jī)及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的浪潮，分別給半導(dǎo)體行業(yè)帶來三段大增長(zhǎng)周期?；ヂ?lián)網(wǎng)泡沫、金融危機(jī)、存儲(chǔ)泡沫也曾令半導(dǎo)體走入下行。2020年開始，全球半導(dǎo)體市場(chǎng)再次火熱。

　　從短期來看，缺芯潮是本輪半導(dǎo)體擴(kuò)產(chǎn)的啟動(dòng)點(diǎn)，而疫情下，以PC為代表的傳統(tǒng)IT市場(chǎng)需求增長(zhǎng)是其內(nèi)生因素之一。

　　從長(zhǎng)期來看，兩方面因素疊加催生半導(dǎo)體行業(yè)大擴(kuò)產(chǎn)周期。

　　第一是云廠商的需求持續(xù)增長(zhǎng)。

　　隨著數(shù)據(jù)？爆炸時(shí)代來臨，全球數(shù)據(jù)量激增。北美四大云廠商的Capex（資本性支出）今年整體水平超過千億美元，半導(dǎo)體進(jìn)？數(shù)據(jù)中？驅(qū)動(dòng)時(shí)代。

　　第二是汽車半導(dǎo)體市場(chǎng)的增長(zhǎng)。

　　汽車向電動(dòng)化、？聯(lián)化、智能化升級(jí)的過程中，整體產(chǎn)業(yè)鏈向中國(guó)轉(zhuǎn)移，智能汽車芯片種類增多，單車半導(dǎo)體價(jià)值增大。從2020年到2026年，全球汽車半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模約有74%的提升。（關(guān)于數(shù)據(jù)中心芯片及汽車半導(dǎo)體的具體投資分析，可點(diǎn)擊查看云岫資本6月發(fā)布的《2021中國(guó)半導(dǎo)體投資深度分析與展望》行業(yè)報(bào)告）

　　下游市場(chǎng)的迅猛發(fā)展使得半導(dǎo)體FAB廠商上調(diào)資本開支預(yù)期。2019年半導(dǎo)體FAB的Capex為944億美元，今年預(yù)計(jì)將接近1400億美元，并在未來幾年都將維持目前的高水平。全球設(shè)備龍頭上調(diào)收入預(yù)測(cè)，擴(kuò)產(chǎn)大周期已至。

　　從ASML的收入預(yù)測(cè)可以推算整體半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模區(qū)間。

　　2020年ASML收入為163億美元，全球半導(dǎo)體設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模是712億美元；2025年，ASML收入預(yù)計(jì)能達(dá)到280億美元到350億美元，按照同等比例推測(cè)，2025年半導(dǎo)體設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模將在1200億美元到1500億美元區(qū)間。

　　據(jù)SEMI統(tǒng)計(jì)，到2022年，全球?qū)U(kuò)建29座晶圓廠，產(chǎn)能最高可達(dá)每月40萬(wàn)片。中國(guó)大陸和中國(guó)臺(tái)灣將各擴(kuò)建8座晶圓廠，是其中主要的發(fā)力方。

　　根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)來看，近年來半導(dǎo)體設(shè)備整體規(guī)模穩(wěn)步提升，2020年，中國(guó)大陸的市場(chǎng)占比也從2019年的22.5%提升到26.2%，成為超過中國(guó)臺(tái)灣的第一大市場(chǎng)。

　　據(jù)預(yù)測(cè)，今年全球半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到953億美元，其中817億美元來自制造設(shè)備，76億來自測(cè)試設(shè)備，60億來自封裝設(shè)備。

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　　半導(dǎo)體制造流程各環(huán)節(jié)設(shè)備

　　市場(chǎng)空間及格局

　　半導(dǎo)體制造工業(yè)流程分為三大板塊：硅片生長(zhǎng)、晶圓制造和封裝測(cè)試，其設(shè)備2020年全球市場(chǎng)規(guī)模占比分別為3.6%，82.6%，14.8%。

　　硅片生長(zhǎng)是將硅材料加工成硅片的過程。這個(gè)過程中，從拉單晶、到晶棒加工、切片、研磨、倒角，再到拋光，設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率逐漸降低。

　　前道是指晶圓制造廠的加工過程，在空白的硅片完成電路的加工，出廠產(chǎn)品依然是完整的圓形硅片。在晶圓制造過程中，通過熱處理、薄膜沉積、涂光刻膠、曝光、顯影、刻蝕等一系列步驟的循環(huán)往復(fù)，形成有電路結(jié)構(gòu)的硅片。其中光刻機(jī)、刻蝕機(jī)、薄膜沉積設(shè)備是三大主設(shè)備，占據(jù)70%以上的市場(chǎng)。

　　后道封測(cè)是指封裝和測(cè)試的過程，在封測(cè)廠中將圓形的硅片切割成單獨(dú)的芯片顆粒，完成外殼的封裝，最后完成終端測(cè)試，出廠即為半導(dǎo)體產(chǎn)品。

　　熱處理設(shè)備

　　熱處理是晶圓制造的第一步。具體設(shè)備包括氧化爐、擴(kuò)散爐、退火爐、快速退火（RTP）爐等。

　　2020年全球熱處理設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模15.37億美元，其中快速熱處理設(shè)備7.19億美元，占比46.8%。這個(gè)領(lǐng)域中，應(yīng)用材料占比69.72%，全球第一；中國(guó)廠商屹唐股份占比11.5%，全球第二。

　　熱處理設(shè)備屬于相對(duì)技術(shù)難度不高的領(lǐng)域，市場(chǎng)參與企業(yè)較多，我國(guó)企業(yè)已實(shí)現(xiàn)一定程度的國(guó)產(chǎn)替代。

　　薄膜沉積設(shè)備

　　薄膜沉積是制造過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，通過薄膜沉積工藝可以在晶圓上生長(zhǎng)出各種導(dǎo)電薄膜層、介質(zhì)薄膜層和絕緣薄膜層，為后續(xù)工藝打下基礎(chǔ)。薄膜沉積設(shè)備是三大主設(shè)備之一。

　　根據(jù)工作原理不同，薄膜沉積工藝可分為物理氣相沉積（PVD）、化學(xué)氣相沉積（CVD）和原子層沉積（ALD）三大類，不同類別的技術(shù)差異大。隨著制程精進(jìn)，要沉積的層更多，薄膜沉積設(shè)備市場(chǎng)空間在不斷擴(kuò)大。

　　然而，中國(guó)薄膜沉積設(shè)備領(lǐng)域國(guó)產(chǎn)化率僅有2%，98%依賴進(jìn)口，未來替代空間巨大。

　　國(guó)內(nèi)廠商中，北方華創(chuàng)和拓荊科技處于領(lǐng)先地位，北方華創(chuàng)CVD、PVD等相關(guān)設(shè)備已具備28nm工藝水平，拓荊科技CVD和ALD相關(guān)設(shè)備已成功應(yīng)用于14nm及以上制程集成電路制造產(chǎn)線，和更先進(jìn)制程的產(chǎn)品驗(yàn)證測(cè)試。

　　光刻機(jī)

　　光刻技術(shù)是指在特定波長(zhǎng)的光照作用下，借助光刻膠將掩膜板上的圖形轉(zhuǎn)移到基片上的技術(shù)，是半導(dǎo)體制造的核心步驟。整個(gè)光刻工藝需要用到光刻機(jī)、涂膠/顯影機(jī)、噴膠機(jī)、去膠設(shè)備等，其中光刻機(jī)是整個(gè)光刻工藝乃至整個(gè)半導(dǎo)體制造工藝中最核心的設(shè)備，也是三大主設(shè)備之一。

　　先進(jìn)制程EUV光刻機(jī)銷量占比最低，但價(jià)格昂貴。2020年全球光刻機(jī)銷售額達(dá)到151億美元，其中EUV銷售額為53.5億美元，占比排名第一。隨著制程的不斷下探，其占比會(huì)不斷提高。

　　目前，ASML幾乎壟斷了整個(gè)EUV市場(chǎng)，在高端光刻機(jī)領(lǐng)域具有絕對(duì)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

　　國(guó)內(nèi)光刻機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從0到1——上海微電子的90nm DUV光刻機(jī)已通過驗(yàn)收，45nm、28nm光刻機(jī)等在研發(fā)過程中。

　　光刻機(jī)技術(shù)極為復(fù)雜，主要涉及系統(tǒng)集成、精密光學(xué)、精密運(yùn)動(dòng)、精密物料傳輸、高精度微環(huán)境控制等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，生產(chǎn)一臺(tái)光刻機(jī)往往涉及到上千家供應(yīng)商，因此國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)的核心零部件需和上游廠商共同完成。

　　目前國(guó)內(nèi)光刻機(jī)的投資機(jī)會(huì)，更多在于核心組件，如雙工件臺(tái)、光源系統(tǒng)、曝光系統(tǒng)、浸沒系統(tǒng)、物鏡系統(tǒng)、光柵系統(tǒng)，以及配套設(shè)施，比如光刻膠、光刻氣體、掩膜板、缺陷檢測(cè)、涂膠顯影等。

　　涂膠顯影設(shè)備

　　涂膠顯影設(shè)備是光刻工藝中的設(shè)備，包括涂膠機(jī)、噴膠機(jī)和顯影機(jī)等，作用于光刻的輸入和輸出環(huán)節(jié)，具體包括在曝光前涂膠機(jī)進(jìn)行光刻膠涂覆，以及在曝光后顯影機(jī)進(jìn)行顯影。這些均由涂膠顯影設(shè)備與光刻機(jī)聯(lián)機(jī)作業(yè)。

　　全球前道涂膠顯影設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模2020年為19.05億美元。涂膠顯影設(shè)備在前道和后道工藝中均有應(yīng)用，前道占據(jù)95%以上。

　　目前全球市場(chǎng)主要被東京電子壟斷，國(guó)內(nèi)，芯源微產(chǎn)品已在上海華力、長(zhǎng)江存儲(chǔ)、中芯紹興、上海積塔等多個(gè)客戶處有驗(yàn)證和導(dǎo)入。

　　刻蝕機(jī)

　　最后一個(gè)主設(shè)備是刻蝕機(jī)。刻蝕是半導(dǎo)體電路布局中的重要步驟，它一般用光刻膠的圖形作為掩膜，在襯底上去除一定深度的薄膜物質(zhì)，完成圖案從光刻膠到晶圓上的轉(zhuǎn)移。

　　刻蝕可分為干法和濕法。干法刻蝕在整體市場(chǎng)占比最高，達(dá)到90%左右，可分為反應(yīng)離子刻蝕（CCP、ICP）和反應(yīng)原子刻蝕；濕刻只占了10%。

　　全球刻蝕設(shè)備市場(chǎng)行業(yè)集中度很高。根據(jù)Gartner數(shù)據(jù)，2020年全球干法刻蝕設(shè)備市場(chǎng)主要被泛林半導(dǎo)體、東京電子、應(yīng)用材料三家海外巨頭所占據(jù)，合計(jì)90.24%。 國(guó)內(nèi)廠商處于追趕階段，全球市場(chǎng)占有率較低，仍有較大的發(fā)展空間。

　　隨著工藝制程的不斷迭代，刻蝕的步驟不斷增加，刻蝕的價(jià)值量處在不斷提升的過程中。

　　去膠設(shè)備

　　光刻、刻蝕完成后，還需要在不損壞底層材料和結(jié)構(gòu)的情況下清除各類光刻膠，這需要去膠設(shè)備。

　　去膠設(shè)備市場(chǎng)相對(duì)較小，2020年全球市場(chǎng)規(guī)模為5.38億美元。這個(gè)領(lǐng)域我國(guó)已完成絕大部分國(guó)產(chǎn)替代，屹唐的干法去膠設(shè)備更是世界一流，全球市占率超過30%。在國(guó)內(nèi)則占據(jù)90%的市場(chǎng)。

　　清洗設(shè)備

　　每一輪沉積、光刻、刻蝕之后均需要清洗步驟，它占據(jù)整個(gè)晶圓制造工藝的30%，清洗的工序數(shù)量也在隨著技術(shù)節(jié)點(diǎn)的精進(jìn)而增加。

　　清洗的作用是去除前一步工藝中殘留的雜質(zhì)，為后續(xù)工藝做準(zhǔn)備，同時(shí)也提升良率。隨著線寬不斷縮小，IC對(duì)雜質(zhì)越來越敏感，因此清洗過程變得尤為重要。

　　清洗設(shè)備全球市場(chǎng)規(guī)模在25億～30億美元之間，是會(huì)較快實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的市場(chǎng)。

　　2019年中國(guó)半導(dǎo)體清洗設(shè)備招標(biāo)份額中，依然以國(guó)外廠商為主，迪恩士占比48%，泛林半導(dǎo)體占比20%，東京電子占比6%；國(guó)內(nèi)企業(yè)合計(jì)占比22%。其中盛美股份占比20.5%，在國(guó)內(nèi)企業(yè)中排名第一，在所有企業(yè)中排名第二，北方華創(chuàng)占比1%，芯源微占比0.5%，至純科技近年技術(shù)突破較快，有產(chǎn)品在客戶處驗(yàn)證。

　　CMP

　　CMP技術(shù)，即化學(xué)機(jī)械拋光，是集成電路制造前道工序、先進(jìn)封裝等環(huán)節(jié)必需的關(guān)鍵工藝，也是集成電路制造的核心技術(shù)，主要目的是實(shí)現(xiàn)芯片的平坦化。

　　CMP設(shè)備包括拋光、清洗、傳送三大模塊，在工作中關(guān)鍵難點(diǎn)在于精密的機(jī)械控制，核心挑戰(zhàn)是平整度、均勻性和進(jìn)程自動(dòng)檢測(cè)控制。

　　CMP耗材對(duì)該道工藝的最終性能至關(guān)重要，與上游供應(yīng)商的合作對(duì)CMP廠商尤為重要。

　　目前全球CMP市場(chǎng)規(guī)模在25億美元左右，主要被AMAT和荏原機(jī)械壟斷。國(guó)內(nèi)廠商已具備一定替代能力：華海清科已有12吋和8吋的CMP設(shè)備，并已導(dǎo)入中芯國(guó)際、長(zhǎng)江存儲(chǔ)等一線制造廠商，中電科45所的8吋設(shè)備也已導(dǎo)入中芯國(guó)際、華虹等廠商的產(chǎn)線，國(guó)內(nèi)CMP設(shè)備市占率提升正當(dāng)時(shí)。

　　離子注入設(shè)備

　　離子注入設(shè)備是前道制造的關(guān)鍵設(shè)備，為改變半導(dǎo)體載流子濃度、類型需要對(duì)半導(dǎo)體表面附近區(qū)域進(jìn)行摻雜。這一過程的技術(shù)難度高，其注入的精細(xì)度需要隨著芯片制程的精細(xì)而不斷提高，重要性不亞于光刻、刻蝕和沉積，是先進(jìn)制程芯片制造的關(guān)鍵技術(shù)之一。

　　然而，離子注入的重要性在14nm FinFET及以下制程有所下降，如源極和漏極的摻雜改為由外延生長(zhǎng)完成。

　　離子注入設(shè)備全球市場(chǎng)規(guī)模為20億美元左右，市場(chǎng)天花板相對(duì)較低。目前應(yīng)用材料、亞舍利和漢辰占據(jù)主要市場(chǎng)，其中應(yīng)用材料一家獨(dú)大，占據(jù)全球70%的市場(chǎng)份額。

　　國(guó)內(nèi)萬(wàn)業(yè)企業(yè)旗下的凱世通、中電科旗下的中科信已有一定積累進(jìn)展，也有產(chǎn)品已發(fā)往客戶處進(jìn)行驗(yàn)證。

　　過程檢測(cè)設(shè)備

　　過程檢測(cè)貫穿于整個(gè)半導(dǎo)體工藝流程，確保產(chǎn)品質(zhì)量的可控性，影響著半導(dǎo)體的整體良率。

　　前道過程檢測(cè)設(shè)備可分為量測(cè)和檢測(cè)兩大類。量測(cè)類設(shè)備主要用來對(duì)每一道工藝進(jìn)行定量測(cè)量，包括薄膜厚度、膜應(yīng)力、摻雜濃度、關(guān)鍵尺寸、套準(zhǔn)精度等指標(biāo)；檢測(cè)設(shè)備主要用于檢測(cè)晶圓上的物理缺陷和圖案缺陷，比如有無(wú)顆粒污染、機(jī)械劃傷等。

　　檢測(cè)設(shè)備范圍較廣，相對(duì)應(yīng)的機(jī)臺(tái)也較多，2020年全球市場(chǎng)規(guī)模約90億美元。隨著制程精進(jìn)，檢測(cè)設(shè)備對(duì)良率提升的貢獻(xiàn)與日俱增，市場(chǎng)增長(zhǎng)迅猛。

　　目前市占率最高的過程檢測(cè)設(shè)備公司是科磊，占據(jù)全球50%以上的市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)過程檢測(cè)設(shè)備相對(duì)較多，精測(cè)電子、上海睿勵(lì)、中科飛測(cè)、東方晶源、匠嶺等廠商都有產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)突破，并且有一定的導(dǎo)入，未來國(guó)產(chǎn)替代空間巨大。

　　封裝設(shè)備

　　封裝是半導(dǎo)體的一個(gè)后道工藝，主要是將合格晶圓切割，加工成能與外部器件相連的芯片。

　　封裝所需的設(shè)備類型較多，主要包括貼片機(jī)、劃片機(jī)/檢測(cè)設(shè)備、引線焊接設(shè)備、塑封/切筋成型設(shè)備等。根據(jù)SEMI統(tǒng)計(jì)，2020年全球封裝設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模38億美元，在全球半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)中占比5.3%，近年每年均保持在5%~6%的占比。

　　封裝設(shè)備市場(chǎng)目前由國(guó)外機(jī)械廠商主導(dǎo)，ASMPacific、K&S、Besi等封裝設(shè)備廠商的收入體量在50-100億元規(guī)模，占據(jù)較多市場(chǎng)份額，基本上已完成全通道的打通。

　　測(cè)試設(shè)備

　　后道測(cè)試設(shè)備主要應(yīng)用于封測(cè)環(huán)節(jié)，目的是檢查芯片的性能是否符合要求，偏向于功能性測(cè)試、電性測(cè)試等。

　　后道測(cè)試設(shè)備市場(chǎng)體量在60億美元左右，具體包括測(cè)試機(jī)、探針臺(tái)和分選機(jī)等。

　　各環(huán)節(jié)測(cè)試設(shè)備相互獨(dú)立，無(wú)須綁定同一廠家，因此這一領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)激烈。目前美日巨頭先發(fā)優(yōu)勢(shì)明顯，通過并購(gòu)不斷擴(kuò)張產(chǎn)品線；國(guó)內(nèi)長(zhǎng)川科技、華峰測(cè)控等上公司在這領(lǐng)域也有了較深的發(fā)力。

　　測(cè)試設(shè)備廠商通常需要提供定制化服務(wù)，與設(shè)計(jì)廠商進(jìn)行反向開發(fā)，以此保證緊跟芯片產(chǎn)品需求。因此測(cè)試設(shè)備未來也有望成為國(guó)產(chǎn)化率較高的賽道。

　　3

　　半導(dǎo)體設(shè)備投資總結(jié)

　　根據(jù)以上分析，我們對(duì)于半導(dǎo)體設(shè)備投資得出三點(diǎn)結(jié)論。

　　第一，前道設(shè)備正在成為新一輪半導(dǎo)體周期下的投資熱潮。

　　半導(dǎo)體大資本開支的周期是確定的，我們正處在一個(gè)半導(dǎo)體設(shè)備投資的黃金期。此外，國(guó)內(nèi)晶圓廠的擴(kuò)建也在加速國(guó)內(nèi)前道設(shè)備的導(dǎo)入和轉(zhuǎn)化，上游前道設(shè)備企業(yè)正迎來業(yè)績(jī)爆發(fā)期。

　　第二，國(guó)產(chǎn)替代的大背景下，半導(dǎo)體初創(chuàng)設(shè)備公司從外圍突破的成功率大幅提升。

　　三大主設(shè)備賽道長(zhǎng)坡厚雪，需要持續(xù)積累；近期從非主流設(shè)備賽道切入的一級(jí)市場(chǎng)創(chuàng)業(yè)公司將迎來更快成長(zhǎng)。比如過程檢測(cè)、離子注入設(shè)備等國(guó)產(chǎn)化率低且成長(zhǎng)性強(qiáng)的細(xì)分賽道。

　　第三，建議關(guān)注市場(chǎng)與技術(shù)兩者兼得的初創(chuàng)半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)。

　　半導(dǎo)體設(shè)備公司與半導(dǎo)體制造廠商、芯片設(shè)計(jì)公司都有很深的協(xié)同，不僅需要深厚的行業(yè)know-how，也需要過硬的市場(chǎng)團(tuán)隊(duì)。因此，需要關(guān)注技術(shù)和市場(chǎng)雙輪驅(qū)動(dòng)的企業(yè)。