科技進(jìn)步推動設(shè)備投資臺階式上升
1、半導(dǎo)體設(shè)備是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進(jìn)步的核心發(fā)動機(jī)
作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)動機(jī)，半導(dǎo)體設(shè)備是半導(dǎo)體技術(shù)迭代的基石。大型制造業(yè)的發(fā)展都需要其產(chǎn)業(yè)設(shè)備的發(fā)展推動，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)也是如此。踏著晶體管集成度約18個(gè)月翻番的摩爾定律旋律。半導(dǎo)體工藝從上世紀(jì)70-80年代的3-10微米，發(fā)展至目前最先進(jìn)的7nm制程，設(shè)備的進(jìn)步起著至關(guān)重要的基石作用。
集成電路制造工藝復(fù)雜，所需設(shè)備種類廣泛，設(shè)備精密度要求高。集成電路的制作是將在EDA軟件上設(shè)計(jì)好電路圖制作成掩模(Mask)，然后通過眾多復(fù)雜的工藝，像搭積木一般，一層一層構(gòu)建在硅晶圓之上，形成裸芯片，然后進(jìn)行封裝測試，成為成品。整個(gè)制造流程大約涉及到300-400道工序，半導(dǎo)體材料、設(shè)備和潔凈工程等上游產(chǎn)業(yè)鏈作為重要支撐。
2、在新一輪科技創(chuàng)新推動下，半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)迎來加速增長
2000年以來全球設(shè)備市場發(fā)展趨勢回顧：
PC電腦聯(lián)網(wǎng)時(shí)代(2000-2009)：全球頂尖芯片制程能力在100~38nm，半導(dǎo)體制程設(shè)備行業(yè)的市場規(guī)模位于 200~300 億美元/年的平均水平。
智能手機(jī)移動互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代(2010-2017): 全球頂尖芯片制程能力在32~16nm，半導(dǎo)體制程設(shè)備行業(yè)的市場規(guī)模上升到 350~400 億美元/年的平均線上。
5G、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代開啟(2018-2025)：全球頂尖芯片制程能力達(dá)到5~10nm，半導(dǎo)體制程設(shè)備的市場規(guī)模有望增加到 600~650 億美元/年及以上的數(shù)量級。
Semi 預(yù)計(jì)，2019-2021 年設(shè)備市場銷售規(guī)模可達(dá) 576/608/668 億美元，隨著 5G 推動半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)規(guī)模將創(chuàng)歷史新高，中國地區(qū)半導(dǎo)體設(shè)備銷售市場呈現(xiàn)較快增長。
3、工藝制程世代升級催化新一代半導(dǎo)體制程設(shè)備，投資規(guī)模逐級提升
先進(jìn)制程對設(shè)備需求顯現(xiàn)日益加速增長。半導(dǎo)體技術(shù)制程隨著摩爾定律的節(jié)奏而進(jìn)步，每更新一代工藝制程，則需更新一代更為先進(jìn)的制程設(shè)備。以臺積電為例，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的投資額迅速攀升，其中 16nm制程 1萬片/月產(chǎn)能投資 15億美元，7nm制 程 1萬片/月產(chǎn)能投資估計(jì) 30億美元，5nm制程1萬片/月產(chǎn)能投資估計(jì) 50億美元，而3nm 則預(yù)估需要100億美元。
4、拆分細(xì)分半導(dǎo)體設(shè)備投資占比，光刻、沉積、刻蝕和清洗等投資占比較高
根據(jù)SEMI歷史數(shù)據(jù)，按照產(chǎn)業(yè)鏈上下游來看晶圓制造及處理設(shè)備類投資金額最大，占總設(shè)備投資的81%；封測環(huán)節(jié)設(shè)備投資約占總設(shè)備投資的15%，晶圓制造及處理設(shè)備為半導(dǎo)體行業(yè)中固定資產(chǎn)的核心。
晶圓制造設(shè)備投資中主要分為光刻機(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、過程檢測等六大類設(shè)備，其中光刻、刻蝕和薄膜沉積設(shè)備等占比較高，光刻機(jī)約占總體設(shè)備銷售額的30%，刻蝕約占20%，薄膜沉積設(shè)備約占25%(PVD 15%、CVD 10%)。
全球半導(dǎo)體設(shè)備海外公司寡頭壟斷
1、半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈全景圖
2、全球半導(dǎo)體設(shè)備市場集中度較高， 主要設(shè)備龍頭CR4達(dá)57%
主要核心設(shè)備領(lǐng)域仍然海外廠商主導(dǎo)，2018年全球半導(dǎo)體設(shè)備廠商CR4達(dá)到57%，CR10 達(dá)到78%，市場集中度相對較高。國內(nèi)設(shè)備廠家在單晶爐、刻蝕、沉積、劃片、減薄等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)逐步突破，多個(gè)中高端產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)依賴國外進(jìn)口。
3、細(xì)分環(huán)節(jié)核心設(shè)備均被海外公司寡頭壟斷
光刻機(jī)市場規(guī)模約160億美元，3大龍頭擁有95%市場。國外EUV光刻機(jī)龍頭為 ASML、尼康、佳能等，ASML為龍頭已能夠?qū)崿F(xiàn)前道5nm光刻。上海微電子是國內(nèi)頂尖的光刻機(jī)制造商，公司封裝光刻機(jī)國內(nèi)市占率80%，全球40%，光刻機(jī)實(shí)現(xiàn)90nm制程，并有望延伸至65nm和45nm，公司承擔(dān)多個(gè)國家重大科技專項(xiàng)及02專項(xiàng)任務(wù)。
刻蝕設(shè)備市場規(guī)模約115億美金，海外前3大供應(yīng)商擁有94%市場份額在半導(dǎo)體制造中有兩種基本的刻蝕工藝：濕法腐蝕和干法刻蝕，目前全球主流刻蝕工藝為干法刻蝕。
在濕法刻蝕中，液體化學(xué)試劑以化學(xué)方式去除硅片表面的材料。濕法腐蝕一般只是用在尺寸較大的情況下（大于3微米）。干法刻蝕是把硅片表面曝露于氣態(tài)中產(chǎn)生的等離子體，等離子體通過光刻膠中開出的窗口，與硅片發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)，從而去掉曝露的表面材料。
刻蝕也可以根據(jù)被刻蝕的材料類型來分類，主要分成三種：金屬刻蝕、介質(zhì)刻蝕、和硅刻蝕，其中介質(zhì)刻蝕和硅刻蝕為主流。
目前全球硅基刻蝕主要廠商為 Lam(泛林集團(tuán)) 和 AMAT(應(yīng)用材料)，兩者擁有97%的市場份額，介質(zhì)刻蝕主要廠商為 TEL(東京電子) 和 Lam(泛林集團(tuán))，擁有97%的市場份額。中微半導(dǎo)體是唯一打入臺積電7nm制程的中國設(shè)備商，北方華創(chuàng)的8英寸等離子蝕刻機(jī)進(jìn)入中芯國際，封裝環(huán)節(jié)刻蝕機(jī)基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，國產(chǎn)化率近90%。
薄膜設(shè)備(氣象沉積) 市場規(guī)模約145億美金。CVD 主要廠商為日立、Lam(泛林集團(tuán))、TEL(東京電子)、AMAT(應(yīng)用材料) 等占據(jù)超70%的市場。PVD 被AMAT(應(yīng)用材料)、Evatec、Ulvac占據(jù)90%市場份額。國內(nèi)廠商北方華創(chuàng)實(shí)現(xiàn)28nm PVD設(shè)備的突破，封裝設(shè)備國產(chǎn)PVD市占率接近70%。CVD中的MOCVD是目前中微半導(dǎo)體已取得重要突破，目前已有20%的國產(chǎn)化率。
顯影設(shè)備：全球核心供應(yīng)商為TEL(東京電子) ，目前國內(nèi)沈陽芯源有中低端產(chǎn)品。
離子注入機(jī)：AMAT(應(yīng)用材料) 擁有約70%以上的市場，Axcelis Technologies擁有18%市場份額，前三家包攬97%市場份額。目前國內(nèi)只有凱世通和中科信有離子注入機(jī)的研發(fā)生產(chǎn)能力，17年凱世通已經(jīng)銷售太陽能離子注入機(jī)15臺。
清洗設(shè)備：主要設(shè)備廠商SCREEN、東京電子、LAM合計(jì)占比88%，目前國內(nèi)的盛美半導(dǎo)體的SAPS產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入一流半導(dǎo)體制造商產(chǎn)線。北方華創(chuàng)整合Akrion后提供單片清洗和槽式清洗設(shè)備，已經(jīng)進(jìn)入中芯國際產(chǎn)線。至純科技已經(jīng)取得濕法清洗設(shè)備的批量訂單，未來五年超過200臺的訂單。
CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)：AMAT(應(yīng)用材料) 擁有70%市場份額。
Ebara擁有26%市場份額熱處理：主要廠商有AMAT(應(yīng)用材料)、日立國際電氣、TEL(東京電子)。
去膠設(shè)備：主要廠商有 PSK、Lam、日立高科技、屹唐半導(dǎo)體。
劃片/減薄機(jī)：日本 DISCO 絕對壟斷。
量測設(shè)備：主要包括自動檢測設(shè)備（ATE）、分選機(jī)、探針臺等。
前端檢測設(shè)備占率:前三甲廠商科磊(KLA)市占率50%、應(yīng)用材料市占率12%、日立高科技市占率10%，這三者累積市占率72%。
后道測試設(shè)備廠商:包括美國泰瑞達(dá)、日本愛德萬占全球份額64%分。
選機(jī)廠廠商:包括科林、愛德萬、愛普生等市占率高達(dá)70%。
探針臺:基本由東京精密、東京電子、SEMES壟斷。
國內(nèi)廠商長川科技測試設(shè)備主要在中低端市場，主要在數(shù)模混合測試機(jī)和功率測試機(jī)。其他包括上海睿勵、中科飛測、上海精測半導(dǎo)體等。
半導(dǎo)體設(shè)備國產(chǎn)化是中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)振興的起點(diǎn)
回看中國改革開放的40多年，中國制造業(yè)的崛起離不開裝備設(shè)備行業(yè)的國產(chǎn)化。國外技術(shù)絕不輕易交出標(biāo)志技術(shù)及生產(chǎn)能力制高點(diǎn)的裝備技術(shù)，而沒有優(yōu)秀的設(shè)備裝備就像砍柴沒有鐮刀，發(fā)展及生產(chǎn)效率必然大打折扣。因此半導(dǎo)體設(shè)備國產(chǎn)化是中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)振興的起點(diǎn)。
1、下游需求自主可控將拉動國產(chǎn)設(shè)備近千億市場需求
近年來中國晶圓廠建設(shè)進(jìn)度加快，根據(jù)芯思想研究院數(shù)據(jù)顯示，新建的20家FAB中，19年上半年有2家在建廠完畢逐步投產(chǎn)，12家在建，4家在規(guī)劃中或新增規(guī)劃，2家處于停擺狀態(tài)。根據(jù)上述數(shù)據(jù)測算，總計(jì)將投入約1177億人民幣，若按65%~70%為設(shè)備投資，則有約需760億~830億增量設(shè)備需求。
如果按各項(xiàng)目如期推進(jìn)，則預(yù)計(jì)到2020~2021年，中國大陸晶圓廠裝機(jī)產(chǎn)能將達(dá)到每月400 萬晶圓片/月(約當(dāng)8吋)，過去5年產(chǎn)能復(fù)合成長率(CAGR)達(dá)12%，成長速度遠(yuǎn)高過所有其他地區(qū)，對設(shè)備需求量將每年拉動近千億市場需求。
根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)預(yù)估，未來中國區(qū)域顯現(xiàn)更為顯著的半導(dǎo)體設(shè)備銷售增長潛力。預(yù)計(jì)2020~2021增速可達(dá)10%~16%，快于全球平均6~10%增速，中國區(qū)域迎來國產(chǎn)設(shè)備增長的大好時(shí)機(jī)，年市場規(guī)模可達(dá)130~160億美金。
2、中國國產(chǎn)替代走上核心戰(zhàn)略，龍頭公司市場空間有10倍以上
半導(dǎo)體設(shè)備無論是產(chǎn)業(yè)安全自主可控需求外，也符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展根本規(guī)律。只有在設(shè)備上擁有核心技術(shù)升級與迭代能力，才能真正實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體制造上實(shí)現(xiàn)超越，國產(chǎn)化率是當(dāng)務(wù)之急，也勢不可擋。
中國設(shè)備產(chǎn)業(yè)未來10年，第一步將迎接中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對設(shè)備投資需求成倍的增長，同時(shí)目標(biāo)將國產(chǎn)化率從平均5%~10%，提升到70%~80%以上甚至更高；第二步中國設(shè)備技術(shù)能力與國際廠商同臺競技之后，實(shí)現(xiàn)打開國門走向世界，從追趕到超越的升華。
從長江存儲采購，看國內(nèi)設(shè)備供應(yīng)商進(jìn)展情況。在近年來來的國產(chǎn)設(shè)備替代中，國內(nèi)需求成為非常重要的推動力，我們下文列舉了，長江存儲對國內(nèi)設(shè)備商的采購情況。
3、全球主要半導(dǎo)體龍頭公司及半導(dǎo)體設(shè)備龍頭公司梳理
全球排名前50的半導(dǎo)體公司，目前總市值達(dá)2.08萬億美元，2018財(cái)年總收入為4218億美元，凈利潤1051億美元，平均估值20倍，最新PE(TTM)中位數(shù)31倍。
國內(nèi)外半導(dǎo)體設(shè)備龍頭公司總市值4141億美元，18財(cái)年總收入1233億美元，凈利潤156億美元，平均估值27倍，中位數(shù)PE(TTM) 25倍。
國際上半導(dǎo)體設(shè)備龍頭公司如ASML、Applied Materials以及LAM等年收入在100億美元-200億美元左右，相比之下國內(nèi)設(shè)備龍頭公司如北方華創(chuàng)、中微公司等年收入在10億美金以內(nèi)，差距在10倍-20倍之間。國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的逐步崛起，將給上游帶來較大的市場需求，給上游設(shè)備龍頭公司帶來較大的成長空間。
4、半導(dǎo)體設(shè)備A股重點(diǎn)上市公司
● 中微公司：刻蝕設(shè)備+MOCVD領(lǐng)軍企業(yè)
中微半導(dǎo)體在介質(zhì)刻蝕設(shè)備、TSV 硅通孔刻蝕設(shè)備以及 MOCVD 設(shè)備三大細(xì)分領(lǐng)域國內(nèi)領(lǐng)先。2017 年底，作為 5 家刻蝕設(shè)備供應(yīng)商之一，中微被臺積電納入 7nm 制程設(shè)備采購名單，2018 年底其自主研發(fā)的 5nm 等離子刻蝕機(jī)經(jīng)臺積電驗(yàn)證通過。
中微公司在介質(zhì)刻蝕領(lǐng)域內(nèi)取得本體存儲廠商的第二大介質(zhì)刻蝕設(shè)備供應(yīng)商地位，2017年8月-2018年4月、2018年6月-2019年7月的兩個(gè)時(shí)間段內(nèi)，中微半導(dǎo)體分別中標(biāo)長江存儲訂單5臺、21臺刻蝕設(shè)備，所占份額依次是10%、30%。而過去3年，長江存儲與華虹系共采購中微 CCP 刻蝕設(shè)備 17/18/19 訂單金額分別約為 3/4/6億元，增長趨勢顯著。
此外公司已入股量測設(shè)備供應(yīng)商睿勵（上海）科學(xué)儀器，持股國內(nèi)CVD供應(yīng)商沈陽拓荊，成為除光刻光、離子注入機(jī)之外的關(guān)鍵工藝設(shè)備平臺。
● 北方華創(chuàng)：半導(dǎo)體平臺型設(shè)備企業(yè)
公司現(xiàn)有核心半導(dǎo)體設(shè)備已涵蓋，物理氣相沉積、刻蝕、清洗和立式爐等，覆蓋相對全面；伴隨12英寸90-28nm節(jié)點(diǎn)之后，導(dǎo)入量產(chǎn)16/14nm設(shè)備，積極推進(jìn)7/5nm設(shè)備研發(fā)。
根據(jù)公開信息顯示，公司已累計(jì)獲得長江存儲至少56臺工藝設(shè)備訂單，包括PVD、刻蝕、清洗、退火、氧化爐、LPCVD等多類產(chǎn)品。（1）PVD：6臺訂單，包括3臺 Al pad PVD、3臺Cu BS PVD。公司在長存對Al pad PVD設(shè)備采購中占比達(dá)100%， Cu BS PVD設(shè)備占比達(dá)21%，成功突破海外龍頭應(yīng)用材料等對PVD供應(yīng)的壟斷格局。（2）刻蝕：公司累計(jì)在3D NAND客戶獲得9臺硅基刻蝕設(shè)備訂單，包括8臺硅槽刻蝕、1臺多晶硅等離子蝕刻設(shè)備。其中，公司訂單占長存硅槽刻蝕設(shè)備采購中占50%，多晶硅等離子蝕刻訂單占比達(dá)10%，打破全球硅基刻蝕市場被Lam Research等壟斷格局。（3）熱處理設(shè)備：累計(jì)中標(biāo)39臺熱處理設(shè)備訂單，占熱處理總采購數(shù)量的35%，僅次于第一供應(yīng)商TEL。但從2019年下半年至今的熱處理采購數(shù)據(jù)看，北方華創(chuàng)的份額已達(dá)58%，高于上一輪41%的份額。
未來2-3年隨著國內(nèi)半導(dǎo)體制造產(chǎn)線大量投產(chǎn)，以及終端客戶對半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的重塑，對國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備需求量進(jìn)一步加大。公司近年通過高研發(fā)投入、核心人員激勵、國際人才引進(jìn)多戰(zhàn)略布局舉措，公司有望實(shí)現(xiàn)前道設(shè)備持續(xù)高速增長。
● 長川科技：數(shù)字測試機(jī)和分選平臺領(lǐng)先企業(yè)
長川科技，專注于集成電路測試設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。公司作為本土半導(dǎo)體測試設(shè)備領(lǐng)軍企業(yè)，自主研發(fā)實(shí)現(xiàn)數(shù)字測試機(jī)和探針臺國產(chǎn)化突破。公司產(chǎn)品精度、速度和穩(wěn)定性在國內(nèi)設(shè)備中已達(dá)到一流水平，已在國內(nèi)許多封裝測試工廠和設(shè)計(jì)公司批量使用，得到客戶的廣泛好評。2019年公司收購STI，整合海內(nèi)外客戶群資源稟賦，并基于STI核心技術(shù)為公司核心產(chǎn)品升級提供有力支撐。
● 精測電子：國產(chǎn)面板檢測設(shè)備領(lǐng)先企業(yè)
公司成立于2006年，以模組檢測設(shè)備起家，2013年通過收購臺灣光達(dá)和宏瀨光電，產(chǎn)品拓展至AOI、OLED檢測等領(lǐng)域，是國內(nèi)面板檢測設(shè)備領(lǐng)域覆蓋最全的公司之一。
隨著國內(nèi)面板廠崛起，以京東方和華星光電為代表等國內(nèi)面板廠大幅擴(kuò)產(chǎn)，帶動對公司產(chǎn)品需求增長。公司未來將充分發(fā)揮本土市場優(yōu)勢與核心研發(fā)能力，有望對標(biāo)全球檢測設(shè)備龍頭科磊。
此外公司產(chǎn)品在長江存儲也有突破，根據(jù)中國國際招標(biāo)網(wǎng)，1月17日控股子公司上海精測半導(dǎo)體技術(shù)中標(biāo)長江存儲的3臺集成式膜厚光學(xué)關(guān)鍵尺寸量測儀，在長江存儲招標(biāo)中的膜厚設(shè)備份額為4%， 2019年12月24日，子公司武漢精鴻電子技術(shù)有限公司中標(biāo)長江存儲的5臺產(chǎn)品級高溫老化測試機(jī)。
● 聯(lián)得裝備：國內(nèi)平板顯示模組設(shè)備領(lǐng)先企業(yè)
聯(lián)得為國內(nèi)模組設(shè)備領(lǐng)域領(lǐng)先企業(yè)，專注于顯示面板模組綁定貼合設(shè)備的開發(fā)，與GIS，京東方，華星光電等國內(nèi)、國際一流客戶一起成長。隨著5G商用進(jìn)程的加快疊加OLED產(chǎn)線持續(xù)建設(shè)，下游行業(yè)對平板顯示生產(chǎn)設(shè)備需求的增加將促進(jìn)公司盈利能力提升。
● 萬業(yè)企業(yè)：從房地產(chǎn)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型半導(dǎo)體裝備領(lǐng)域
萬業(yè)企業(yè)以房地產(chǎn)業(yè)務(wù)起家，近年來公司積極謀求業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型。2018年8月公司在大基金支持下，完成收購凱世通51%股權(quán)。2018年一季度末，大基金持有萬業(yè)企業(yè)7%的股權(quán)，成為公司第三大股東。
凱世通主要產(chǎn)品為光伏離子注入機(jī)，擁有iPV-3000、iPV-2000和IonSolar等核心產(chǎn)品系列。離子注入機(jī)在光伏和IC制造產(chǎn)業(yè)鏈中都屬于重要設(shè)備，全球IC離子注入設(shè)備市場規(guī)模約20億美元，并隨著芯片制程升級市場不斷擴(kuò)容。
● 晶盛機(jī)電：晶體硅生產(chǎn)設(shè)備龍頭企業(yè)
晶盛機(jī)電為晶體硅生長設(shè)備龍頭企業(yè)，公司先后開發(fā)出擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的直拉式全自動晶體生長爐、鑄錠多晶爐產(chǎn)品，并且實(shí)現(xiàn)可拉制12英寸的半導(dǎo)體級單晶設(shè)備量產(chǎn)，突破國內(nèi)空白打破海外壟斷。
公司持續(xù)以單晶爐為核心不斷延伸至相關(guān)半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域。目前公司半導(dǎo)體的客戶包括中環(huán)領(lǐng)先、有研半導(dǎo)體、鄭州合晶、浙江金瑞泓等，且公司目前在手訂單充裕，截至2019年9月30日，公司在手未完成訂單約25.58億元，涉及半導(dǎo)體設(shè)備約5.34億元。隨著國內(nèi)半導(dǎo)體硅片廠建設(shè)持續(xù)如火如荼，硅片制造相關(guān)國產(chǎn)設(shè)備替代空間巨大，半導(dǎo)體硅片設(shè)備將成為公司未來重要增長點(diǎn)。
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