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2020年全球半导体制造设备市场规模达到712亿美元,预计到2025年将达到959亿美元。作为半导体产业的上业,疫情影响对研发设施增加的投资、电动混合动力汽车市场的发展、消费市场的反弹、以及半导体供应紧张导致的扩产都拉动了这一行业的景气。
关键的半导体设备主要用于半导体的制造和封测的环节,主要分为晶圆加工设备、封装设备和检测设备。其中最关键的IC制造设备主要包括氧化/扩散炉、光刻机、刻蚀机、离子注入机、薄膜沉积设备检测设备。
2020年全球半导体设备营收排名前十的公司有四家来自美国,分别是:第一位应用材料(Applied Materials)营收163．65亿美元,主要产品为:沉积、刻蚀、离子注入机等;第三位泛林半导体(Lam Research)营收119．29亿美元,主要产品:刻蚀、沉积、清洗等;第五位科磊(KLA)营收54．43亿美元,主要产品硅片检测、测量设备、第八位泰瑞达(Teradyne)营收22．59亿,主要产品为检测设备。
四家公司来自日本,分别是:第四位东京电子(Tokyo Electron ),营收113．21亿美元,主要产品为:沉积、刻蚀、匀胶显影设备等;第六位爱德万(Advantest),营收25．31亿美元,主要产品为检测设备;第七位迪恩士(Screen),营收23．31亿美元,主要产品为检测设备;第九位日立高新(Hitachi HighTechnologies ),主要产品:沉积、刻蚀、检测、封装贴片设备等。
两家来自荷兰的公司分别为光刻机的绝对龙头企业阿斯麦(ASML),以153．96亿美元的营收排名第二;和以沉淀、封装键合设备等为主的ASM国际(ASM International),以15．16亿美元的全年营收排名第十。
面对国外传统的企业,我国半导体设备国产化率仍不足20%。数据显示2020年我国半导体设备国产化程度最高的为清洗设备,达到了20%;其余大类设备均不高于10%,光刻设备则低于1%。
虽然半导体设备国产化率仍较低,但部分国产设备厂商也逐渐进入一线厂商的供应链。例如以刻蚀为主营业务的中微公司拥有台积电、联华电子等客户,2020年在中国的收入占整体收入的18%。
以清洗设备为主要产品的盛美股份,2020年对SK海力士的销售额为1亿,占整体收入的10%左右;以测试设备为主的华峰测控也拿下了如意法半导体这样的重要客户。
中微半导体主要业务为芯片前端制造、先进封装、LED 生产、MEMS 制造以及其他微观制程的高端设备领域,中微公司的等离子体刻蚀设备已被广泛应用于国际一线纳米及更先进工艺的众多刻蚀应用。
2019年中微在科创板挂牌上市,是首批在科创板上市的公司之一。截至2020年12月,中微公司在长江存储、华虹六厂刻蚀设备招标项目中为国产第一大刻蚀设备供应商,占比分别为14%、19%。
2005年,盛美在上海成立,公司主要产品有半导体清洗设备、半导体电镀设备和先进封装湿法设备等。通过自主研发的单片兆声波清洗技术、单片槽式组合清洗技术、电镀技术、无应力抛光技术和立式炉管技术等,公司主要客户包括SK海力士、中芯国际、华虹集团、长江存储、长电科技等。
盛美曾承担十一五国家科技重大专项课题“65-45nm铜互连无应力抛光设备研发项目”的研发和十二五国家科技重大专项课题“20-14nm铜互连镀铜设备研发与应用”和“45-22纳米单片晶圆清洗装备研发与应用”的研发。
至纯科技成立于2000年,是一家在上交所上市的高新技术企业,致力于为高端先进制造业企业提供高纯工艺系统的解决方案。
至纯科技的湿法工艺设备所部署的技术路线:提供槽式设备(槽数量按需配置)及单片机设备 (8～12 反应腔)均可以提供 8～12 寸晶圆制造的湿法工艺设备。该类设备可以应用在先进工艺 上,主要为存储(DRAM,3D Flash)、先进逻辑产品以及一些特殊工艺上,例如薄片工艺、化合物半导体、金属剥离制程等。用户有中芯国际、华虹集团、长鑫存储、华为、华润、燕东、力晶等等一线用户。
华峰测控作为国内最早进入半导体测试设备行业的企业之一,公司在行业内深耕二十余年, 聚焦于模拟和混合信号测试设备领域。华峰测控的产品已经进入了中国、欧美、日韩等半导体产业发达的市场。目前全球累计装机量突破4000台。
据华峰测控上半年财报,由于第三代半导体市场的发展,华峰测控出货量创历史新高。华峰测控从2016年就开始在第三代化合物半导体领域布局,已经可以为的氮化镓芯片提供成熟的测试方案。
长川科技主营产品包括测试机、分选机、探针台、AOI设备和自动化设备。21 年上半年公司实现收入 6．73 亿元,同比增长 111．53%,其中测试机业务实现 2．52 亿元, 占收入比例 37．39%, 同比增长 347．96%,分选机及 AOI 检测设备实现收入共计3．82亿元,占收入比例 56．69%,同比增长 70．09%;从毛利结构角度,公司高毛利率的测试机业务实现毛利 1．75 亿元,占比 48．37%, 且高速增长,该业务已超过公司分选机及 AOI 设备,成为驱动公司业绩增长的最主要业务。
2018年,万业企业成功收购上海凯世通半导体股份有限公司。凯世通是中国领先的离子注入机研发制造企业,其在全球光伏离子注入领域市占率第一,并正在积极开发集成电路离子注入机。收购后,公司正式进入集成电路核心装备产业之一的离子注入机领域。
今年,凯世通自主研发的低能大束流离子注入机率先在国内一家12英寸主流集成电路芯片制造厂已完成设备验证工作并确认销售收入,这也是首台完成国内主流客户验证并确认收入的国产低能大束流设备,标志国产化设备在成熟工艺这一重大技术领域取得商用化突破。
芯源成立于2002年,是由中科院沈阳自动化研究所发起创建的国家高新技术企业,其主要产品有涂胶机、显影机、喷胶机、去胶机、湿法刻蚀机、单片清洗机等,广泛应用于半导体生产、高端封装、MEMS、LED、OLED、3D-IC TSV、PV等领域,可以为客户提供半导体装备与工艺整体解决方案。
芯源公司连续承担国家02科技重大专项《极大规模集成电路制造装备及成套工艺》项目,连续两年被评为中国半导体行业十强企业。2019年12月16日,芯源公司在上交所科创板上市,是“辽宁省科创板第一股”。
同于以上专攻某一领域的设备厂商,北方华创则是一家产品线更为综合的半导体设备企业。其产品涵盖:等离子刻蚀(Etch)、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、氧化/扩散、清洗、退火等半导体工艺装备。
10月7日,北方华创发布公告,预告前三季度营收为57．65～65．94 亿元,同比增长50%～72%;Q3营收为 21．56～29．85 亿元,环比增长-1%～37%,测算 21Q3 毛利率区间为 46%～49%,环比增长 0～3pct;测算净利率 区间为 15%～16%,环比增长 2～3pct。受下游市场需求的拉动,以北方华创为代表的国内半导体设备的龙头企业前三季度的业务都进展良好。
此前公告显示,公司2021年非公开发行事项于4月通过董事会审议,拟募集资金不超过85亿元,本次非公开发行事项已于8月24日取得证监会核准批复。本次定增计划的落地将会用于公司半导体装备研发项目、产业化扩产项目和精密元器件扩产项目建设。
除了专为集成电路制造提供设备的厂商,由于光伏产业和半导体的交叉相关性,一些光伏设备厂商的产品也会有半导体相关设备。
例如以自动串焊机为主要产品的无锡奥特维科技公司,其推出的铝丝键合机可以为大功率晶体管提供键合方案。
以动力电池装备、太阳能丝网印刷线系列产品为主的迈为股份,可以提供用于MEMS、RFID等产品激光改制切割的半导体切割设备、开槽设备以及研磨设备。
此外还有类似帝尔激光这样致力于激光技术的公司,通过定制化方案在晶圆生产环节实现硅片进出、翻面等功能。
根据 SEMI 的报告,2020 年中国半导体设备市场规模为 187．2 亿美元,同比增长 39%,首次超过中国地区和韩国,成为全球最大的半导体设备区域性市场。
为了发展集成电路产业,国内先后出台了《集成电路产业“十二五” 发展规划》、《国家集成电路产业发展推进纲要》、《关于集成电路生产企业有关企业所得税政策问题的通知》、《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》、《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》等一系列政策去助推集成电路的发展。
如果半导体设备一直受制于人,集成电路的国产替代进程将大大受阻。虽然在政府的大力推动和业界的努力下,国内集成电路前端设备公司和后端封装设备公司的发展已经初具规模,国产设备性能和大规模量产的能力等方面的差距仍然存在。
但随着国内晶圆制造厂商的扩产计划纷纷提上日程,由下游市场刺激的需求将会为这些半导体设备企业提供良好的营商环境。我们期待尽早看到领先全球的国产半导体设备企业出现!