（报告出品方/作者：五矿证券，王少南、金凯笛）

1. 2022 年历经坎坷，2023 年有望企稳复苏

2022 年，上证综指、深证成指、中 小板 指、创 业板 指、 沪深 300 指数 分 别 下 跌 15.13%/25.85%/26.49%/29.37%/21.63%，电子行业年初至今下跌 36.54%，表现低于上证综 指、深证成指、中小板指、创业板指和沪深 300 指数。2022 年除煤炭、综合行业较年初上涨， 其他 A 股申万一级行业均有所下跌，电子行业跌幅最大。

回顾过去 10 年电子行业发展，我们认为电子行业涨跌幅主要受宏观经济与政策、行业供需关 系、技术创新和产品迭代的影响。2012/2016/2018/2022 年电子行业处于下跌态势：2012 年 电子行业在稳增长政策影响下，跌幅收窄至-0.74%（2011 年下跌 41.38%）；2016 年全球智 能手机市场增长乏力，电子行业下跌 12.70%；2018 年，在全球经济危机、中美贸易战加剧 等影响下，电子行业大幅下跌 42.37%；2022 年，由于疫情反复、美国对中国在先进制程等 方面的半导体封锁加剧、俄乌危机等地缘政治冲突、产能供需周期性错配等多重因素， 电子 行业年初至今下跌 36.54%。在近十年上涨的年份中，2013-2015 年主要受到“互联网+”浪 潮的推动；2017 年苹果新产品的推出引领智能手机产业链二次变革；2019 年初至今，“国产 替代+5G 技术”是重要主题。

从估值角度来看，2020 年 7 月以来电子行业估值总体呈下行趋势，2022 年 10 月至今略有回 升。行业整体估值处于近两年底部位置，由于国内疫情反复，2022 年 4 月下旬达到近两年 PE （TTM）最低值。当前，电子行业市盈率（TTM）为 28.66 倍，低于过去十年平均值（47.55 倍），低于过去五年平均值（37.21 倍），也低于过去两年平均值（34.52 倍）。

对比沪深 300、上证综指与电子行业近十年数据，沪深 300 指数总体高于电子行业，但近年 来差距逐渐缩小；上证综指在 2012 至 2016 年总体高于电子行业，但 2019 年三季度以来被 电子行业反超，且在 2019 年末至 2021 年末差距逐渐拉大。

2022 年，电子行业各板块跌幅较大，回调较深。分业务板块来看，申万二级电子行业指标中， 消费电子 / 光学光电子 / 半导体 / 元 件 / 电子化学品 / 其 他 电 子 板 块 分 别 下 跌 40.44%/37.04%/37.11%/33.10%/24.17%/20.92%。光学光电子方面，面板下跌 33.50%，LED 下跌 42.04%，光学元件下跌 39.20%。半导体方面，分立器件/半导体材料/数字芯片设计/模 拟芯片设计 / 集 成 电 路 封 测 / 半 导 体 设 备 跌 幅 分 别 为 29.77%/32.55%/42.75%/37.94%/25.82%/31.84%。元件方面，印刷电路板下跌 31.80% ，被 动元件下跌 34.83%。我们认为行业下跌主要在于美联储加息、俄乌冲突、疫情反复等多因素影响下，消费电子等下游需求疲软，库存水位较高，行业景气度下行，制约了元器件、半导 体、PCB 等上游产品需求。展望 2023 年，我们认为随着美联储加息节奏放缓，中国疫情政 策优化，行业有望于 2023Q2 开始企稳回暖，上游行业有望复苏。

2. 半导体：产业链上游价值突出，未来有望迎来高成长

半导体作为科技强国的重要支柱，重要性不言而喻。回顾过去几年美国对中国科技领域的制 裁和封锁，不难看出，不论是封锁的广度和深度都在不断加强，未来的竞争是科技的竞争，面 对封锁，唯有依靠自主研发实现国产替代，才能实现真正意义上的自主可控。 复盘 2017 年至今，美国对中国科技制裁封锁重大事件，具体涉及行业领域包括通信、消费电 子、3D 打印、机器人、脑机接口、新材料、超算芯片、半导体制造、EDA、半导体设备、光 学、IDM、NAND 芯片、DRAM 芯片、逻辑芯片、GPU 高端芯片等，其中半导体领域最多。 作为国家安全的重要组成部分，半导体供应链安全已经成为亟待解决的关键问题。目前半导 体供应链中，设计端国产集成电路设计厂商已经能够设计出 5nm 芯片，但制造端上游，如 EDA、设备零部件、设备、材料等，相关产业国产化率普遍不高，在个别产品上甚至完全依赖 进口，因此，上游的 EDA、设备零部件、设备、材料国产替代就成为了关键，是影响半导体 供应链安全问题的主要瓶颈。

近年来中国已经加快了上游 EDA、设备零部件、设备、材料等赛道的研发进度，国产化导入 也在加速进行，通过对比 2020 至 2022Q1-Q3 相关重点上市公司财报，不难发现大部分公司 的营业收入与净利润在不断强化，毛利率基本维持稳定。

为了进一步扩大产能，扩充市场份额，满足未来 5G、AI、物联网、消费电子、新能源车、数 据中心等下游增长需求，国产重点半导体晶圆厂/IDM 厂普遍公布了扩产计划，根据我们统计， 未来 1-3 年内，大部分国产新建产线将陆续投产，有望加强国产半导体晶圆厂/IDM 厂的全球 竞争力。在美国的科技制裁和封锁下，中国半导体的韧性越来越强，自主可控、国产替代已经 成为全产业链上下游企业的共识，唯有依靠自主研发，才能摆脱受制于人的局面，才能真正 实现产业链健康发展。伴随着国产新建产线陆续投产，我们认为上游产业链将有望充分受益 于国产化率提升，看好 EDA、设备零部件、设备、材料等细分赛道未来的高成长性。

2.1 EDA 软件：国产替代+下游需求双驱动

2.1.1 EDA 软件：集成电路设计、制造的必备工具

EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）位于半导体产业链上游，是指利用 计算机辅助设计软件，以硬件描述的方式来完成 VLSI（Very Large Scale Integration Circuit， 超大规模集成电路)芯片的功能设计、综合、验证、仿真测试等流程的设计方式。芯片生产需 经历芯片设计和芯片制造两大环节，其中芯片设计环节包括完善规格定义、系统级设计、电 路图设计和版图设计等；芯片制造环节则需要经历光刻、切割、封测和 PCB 集成等环节。EDA 工具由于覆盖范围的差异，存在广义 EDA 和狭义 EDA 两种定义，广义 EDA 工具覆盖芯片设 计、制造全流程，而狭义 EDA 工具仅包含电子设计的自动化部分。

根据信号的不同，EDA 设计工具可以进一步分为模拟电路设计 EDA 和数字电路设计 E DA。 模拟电路设计 EDA 主要针对电源管理芯片或信号链芯片等的电路设计；数字电路设计 EDA 主要面向 MCU、CPU、GPU 等芯片的电路设计。数字电路与模拟电路在信号表示、器件状 态、研究对象、基本单元电路、分析工具方面各有不同。数字电路处理的信号是数字信号，其 时间变量是离散的；而模拟电路处理的信号是模拟信号，其时间变量是连续的。其次，在信号 的表示上，数字信号常用二进制数来代表相互对立的两种状态，具体体现为矩形脉冲，但模 拟信号则用一系列连续变化的电磁波或电压信号来表示。 相较于模拟芯片，数字芯片设计需要更丰富的 EDA 工具。尽管数字芯片与模拟芯片在设计流 程都基本围绕“计划—设计—仿真—验证”四大环节，但是数字芯片设计的自动化程度 和流程复杂度远高于模拟芯片，需要更加丰富的 EDA 工具。

从自动化程度来看，数字电路只涉及到“0”、“1”信号，仅需考虑时序、功耗和面积等少量 优化因素，但模拟电路涉及到复杂的信号环境，并存在噪声、失真、电压摆幅等多个优化因 素，需要更多人工干预取舍，因此数字芯片设计相较于模拟芯片设计更容易实现自动化，对 应来说，EDA 工具在数字芯片设计过程中参与度更高。 从复杂度来看，数字芯片设计流程更复杂、规模更大，因此对 EDA 工具产品丰富度要求更高。 1975 年以来，摩尔定律强调单位面积芯片上的晶体管数量每两年翻番，这对数字芯片的设计 和制造提出了更高的规模、工艺和更迭速度要求。从晶体管集成规模和芯片制程上来看，在 数字芯片方面，苹果迄今打造的最大面积芯片 M1 Max 采用 5nm 制程工艺，封装晶体管数 570 亿个。而在模拟芯片方面，模拟芯片使用的制程主要采用 0.18μm/0.13μm，部分工艺使 用 28nm，其特点是非尺寸依赖，更多要求的是工艺、器件、电路设计的反复迭代。从迭代速 度来看，数字芯片生命周期为 1-2 年，而模拟芯片的生命周期一般在 5 年以上。 综上，对 EDA 工具使用者来说，数字芯片设计的学习门槛相对较低，且在设计流程上更能实 现团队作战、流水线生产，因此从供应和需求两方面来看数字芯片设计的从业者群体规模更 大，即对应的 EDA 工具需求量更大。

在电路设计过程中，每个设计步骤需要一个或多个 EDA 工具进行设计、仿真或验证。数字电 路设计包含功能设计、逻辑综合、物理实现以及电路与版图分析验证等过程，并以门级网表 的产生为界，通常分为数字前端和数字后端两部分。数字前端设计流程从设计需求说明开始， 再用硬件描述语言（HDL，Hardware Description Language）对电路以寄存器级传输为基础 进行描述，实现对芯片功能的编码；对于该步骤，通过仿真工具对编码进行功能仿真，检验设 计代码的正确性；然后通过逻辑综合（Logic Synthesis）将 RTL 级描述转化为门级表达，经过静态时序仿真（STA，Static Timing Analysis)和门级仿真（Gate Simulation)以后，进行 DF T 验证。数字后端设计流程负责将前端设计生成的门级网表实现为可生产的物理版图。通过自 动布局布线工具将门级网表中使用到的各种单元和宏模块在版图上进行合理摆放、连接，形 成布局布线后的门级网表和版图；对布局布线后的版图进行检查验收（Signoff，具体包括如 寄生参数提取、时序分析和优化、物理验证，逻辑等效检查）等工作，确认设计不存在功能和 物理规则上的问题后进行版图集成，形成最终交付晶圆代工厂流片、生产的版图。

模拟电路的设计从原理图设计开始，原理图包含抽象化的器件符号及连线。为了确保电路工 作正确，设计师需要用到电路仿真工具来模拟电路的功能、性能等，并根据仿真的结果不断 优化电路设计。电路仿真完成后，芯片设计进入版图设计环节，版图设计主要包括版图的布 局和布线——设计师需要通过版图设计工具将每个器件放置到合适位置，并用图形将各个器 件进行正确的连接。版图设计完成后，设计师需要对物理版图进行物理验证，以确保版图与 原理图一致并且符合晶圆制造的要求。完成物理验证后，设计师还需对版图进行寄生参数提 取，产生包含寄生参数的后仿真电路网表，并进行版图后仿真及分析，比如对压降和电流密 度等进行可靠性分析。

根据产品构成来看，EDA 工具被分为五大类：硅知识产权（SIP，Semiconductor Intellectual Property）、仿真模拟工具（CAE，Computer-Aided Engineering）、集成电路物理设计与验证 工具（IC Physical Design and Verification）、PCB & MCM（Printed Circuit Board and MultiChip module）工具以及服务收入。 SIP 是指已验证、可复用、具有某种确定功能的集成电路模块，能够作为新设计的一部分向其 他人提供商业上的可用性。在芯片设计过程中，通过使用改电路模块设计软件块，从而减少 设计工作量，缩短设计周期，提高芯片设计的成功率。仿真模拟工具（CAE）包括电子系统级 设计工具（electronic system level, ESL）、综合验证工具（Synthsis and Verification）、设计 输入工具、逻辑验证工具、形式化验证等，其功能与通用的 CAE 软件具有原理与功能上的相 似性。

集成电路物理设计与验证工具（IC Physical Design and Verification）支持在单元（cell）、块 （block) 和全芯片（chip）等级别上的数字、模拟和数模混合信号设计的物理实现。它还提供 了通过嵌入式物理验证工具进行物理设计调试和验证的支持。此外，它可以加载第三方验证 错误文件，并在布局和原理图上显示违规情况。 PCB & MCM（Printed Circuit Board and Multi-Chip module）工具包括 PCB 原理图输入， PCB 分析，IC 封装分析，PCB 仿真模拟，PCB 物理设计，IC 封装物理设计等。其中，印制 电路板（PCB）是由玻璃纤维、复合环氧树脂或层压材料制成的薄板，用于固定和连接电子 设备中的机械和电子组件；多芯片组件（MCM）是指多个集成电路芯片电连接于共用电路基 板上，并利用它实现芯片间互连的组件。

2.1.2 全球 EDA 市场规模稳步增长

全球 EDA 软件市场规模呈加速增长态势。根据 ESD Alliance 数据显示，2022 年上半年，全 球 EDA 软件市场规模为 72.89 亿美元，较 2021 年上半年同比增长 14.82%；2021 全球 EDA 软件市场规模为 132.75 亿美元，同比增长 14.76%；2016-2021 年 EDA 软件市场规模 CAG R 为 9.27%，2011-2021 年 EDA 软件市场规模 CAGR 为 8.04%。EDA 软件作为半导体行业上 游，市场规模变化与下游集成电路市场景气度息息相关。2007-2021 年间，集成电路行业的 市场规模同比变化趋势与 EDA 行业基本保持一致，但变化幅度较大。2021 全球集成电路市 场规模为4630亿美元，同比增长 28.18%，2016-2021年集成电路市场规模 CAGR为 10.84%，2011-2021 年集成电路市场规模 CAGR 为 6.48%。

中国 EDA 行业处于高速增长期，中国集成电路行业高景气加速 EDA 产业发展。据中国半导 体行业协会（CSIA）数据显示，2020年中国EDA 行业市场规模为93.1亿元，同比增长 27.71%， 远高于同年全球 EDA 市场规模 13.23%的同比增速。据 CISA 预测，2025 年中国 E DA 市场 规模为 184.9 亿元，2020-2025 年，中国 EDA 市场规模 CAGR 为 14.7%，处于加速发展期。 2020 年中国集成电路市场规模为 8848 亿元，同比增长 17%；2021 年中国集成电路市场规 模为10996亿元，同比增长 24.28%；2016-2021年，中国集成电路市场规模 CAGR为 20.4 6%， 高于全球集成电路市场规模增速。

分产品结构看，2007-2021 年，SIP 市场份额提升明显，CAE/IC 物理设计和验证/PCB&MCM/ 服务市场份额较为稳定。根据电子系统设计联盟（ESD Alliance）数据显示，2021 年， SIP/CAE/IC 物理设计和验证 /PCB&MCM/ 服 务 ，五大类 EDA 工具收入分别为 50.06/41.08/25.01/12.06/4.55 亿美元，同比增长 23.95%/12.20%/7.01%/15.02%/43. 12%， 占 2021 年 EDA 市场规模的 37.71%/30.95%/18.84%/9.08%/3.43%；2022 年上半年，五大 类 EDA 工具收入分别为 28.53/22.56/12.88/6.40/2.52 亿美元，较 2021 年上半年同比增长分 别为 14.82%/23.09%/13.42%/1.91%/11.65%/22.98%，分别占 2022 年上半年全球 EDA 市场 规模的 39.14%/30.94%/17.67%/8.79%/3.46%。

截至 2022 年上半年，美洲地区为全球 EDA 最主要需求区域，亚太地区是 EDA 市场规模增 长的主要来源。根据 ESD Alliance 数据，2022 年上半年，美洲地区购买 EDA 产品和服务 31.66 亿美元，同比增长 19.36%，占比 43.43%；欧洲/中东/非洲地区购买 EDA 产品和服务 9.06 亿美元，同比增长 5.08%，占比 12.4%；日本购买 EDA 产品和服务 5.16 亿美元，同比 增长 3.85%，占比 7.1%；亚太地区（不含日本）购买 EDA 产品和服务 27.01 亿美元，同比 增长 15.56%，占比 37.1%。比较全球近 5 年和近 10 年年均复合增长率，亚太地区（不含日本）增长最快，过去 5 年年均复合增长率为 12.73%，过去 10 年年均复合增长率为 13. 38%。

2.1.3 三巨头垄断下的全球 EDA 市场竞争格局

EDA 行业集中度高，三巨头垄断优势明显。按照收入规模划分，当前全球 EDA 企业主要分为 三个梯队：1）Cadence、Synopsys 和 Siemens EDA 三者凭借全流程 EDA 工具居于垄断地 位，稳居第一梯队，约占全球市场营收的 75%；2）Ansys、Silvaco、Aldec、ZUKE N、华大 九天等，在市场耕耘较长时间，拥有部分全流程工具和部分特色点工具，居于第二梯队，约占 全球市场营收的 15%；3）国内大部分拥有部分仿真验证点工具的 EDA 公司主要集中在第三 梯队，如概伦电子、广立微、国微思尔芯、芯愿景等，约占全球市场营收的 7%。

EDA 行业发展 40 年来，“三足鼎立”格局逐步稳固。1984-2021 年，Synopsys、Cadenc e 和 Mentor Graphics 三家企业的合计营收从 11%提升至 75%。2021 年，Synopsys 营收 42.04 亿美元，较上年同比增长 14.08%，约占全球市场份额的 32%，过去 10 年营收年均复合增长 率为 10.60%。Cadence 营收 29.88 亿美元，较上年同比增长 13.37%，约占全球市场份额的 23%，过去 10 年营收年均复合增长率为 10.02%。Mentor Graphics 于 2017 年 3 月，被西门 子以 45 亿美元收购，并加入了西门子的 PLM 软件部门。根据 TrendForce 于 2022 年 8 月发布的 EDA 软件报告显示，2021 年，Siemens EDA 约占据全球 13%的市场份额，由此推测出 2021 年 Siemens EDA 2021 年营收约为 17.25 亿美元，过去 10 年营收年均复合增长率约为 5.45%。

三巨头在实现 EDA 工具全流程覆盖的同时，凭借其强项各占一隅。Synopsys、Cadence、 Siemens EDA 三家巨头提供的EDA 工具覆盖半导体产业链所有环节，且各自拥有拳头产品， 并与全球领先半导体企业合作；Synopsys 主攻数字芯片设计、静态时序验证确认以及 S IP 产 品，长期与台积电、英特尔、三星、Ansys、是德科技等客户合作；Cadence 主攻模拟/数模 混合平台、数字后端、DDR4 IP 等，长期与台积电、FDXcelerator、Global Foundries、ARM 等客户合作；Siemens EDA 主攻后端验证、可测试性设计、光学临近修正等环节，长期与台 积电、ARM、XILINX、AMD 等客户合作。

兼并收购是 EDA 行业寡头垄断局面形成的重要因素，也是 EDA 三巨头持续推陈出新的重要 动力来源。EDA 企业通过兼并收购能够快速获得互补产品，并与已有的 IC 设计工具串联，不 断完善产品矩阵，提供更加完备的解决方案，并将潜在挑战者扼杀在萌芽状态，进而进一步 巩固垄断地位。其次，兼并收购能够通过多元化经营的方式分散风险，例如 Synopsys 和 Cadence 的 SIP 业务一定程度上跳脱了 EDA 工具软件，以增加经营项目的方式实现增收， 且有利于促进 EDA 产品与集成电路设计、制造之间的关联。

“自研+并购”的结合是 EDA 企业有效整合资源，迅速补齐短板的重要手段。高额的研发投 入是 EDA 软件技术进步的重要保障，也是头部 EDA 软件企业保持市场竞争力的关键。 Cadence 和 Synopsys 研发费用率长期保持在 30%以上，Siemens EDA 原身为 Mentor Graphics，在 2016 年被西门子收购后，不再公开具体研发投入数据，但根据 2006 年至 2016 年数据可知，Mentor Graphics 的研发费用率也长期保持在 30%以上。2021 年中国华大九天、 概伦电子、广立微等部分 EDA 企业研发费用率也保持在 30%以上，但由于在营收规模上存 在差距，中国 EDA 企业在研发费用上仍显不足。2021 年，Synopsys 研发费用投入为 15.05 亿美元，研发费用率为 35.79%；Cadence 研发费用投入为 11.34 亿美元，研发费用率为 37.96%；华大九天研发费用为 3.05 亿元，研发费用率为 52.57%；概伦电子研发费用为 0.79 亿元，研发费用率为 40.99%；广立微研发费用为 0.65 亿元，研发费用率为 33.05%。

2.1.4 美国政策趋严，EDA 国产替代加速

美国对面向中国出口 EDA 产品的政策趋严。21 世纪以来，美国政府对中国在 EDA 领域共发 起三次出口管制，管制手段从个别企业扩大到面向先进制程的所有中国企业。第一次是针对 中兴，2018 年美国商务部将中兴通讯列入实体清单，禁止中兴通讯从美国购买零部件。第二 次是针对华为，2019 年 EDA 三巨头终止了与华为海思的合作，2020 年美国商务部提升对华 为及海思的出口管制要求，要求使用美国软件、设备和技术的半导体公司须获美国政府许可 才能向华为供货。第三次于 2022 年 8 月，美国商务部工业和安全局把开发 GAAFE T（全栅 场效应晶体管）必需的 EDA 软件纳入出口管制。此外，美国对集成电路行业的政策封锁也会 对中国 EDA 产业造成不利影响，例如 2022 年 10 月禁止美国籍人才为中国半导体行业工作 的政策，会直接影响部分 EDA 企业的核心高管、技术人员和相关专利。 国产 EDA 工具相较于国际龙头企业，在全流程和先进制程上仍有不小差距，国产化率水平较 低。从市场竞争格局来看，2021 年，Synopsys 在中国地区的营收 36.58 亿元，约为同年华 大九天在中国地区营收的 6.31 倍。从产品线来看，国产 EDA 企业主要集中在点工具的供给 上，尤其是在数字电路 EDA 工具方面尚未实现全流程覆盖。其次，从制程工艺上来看，中国 仅有部分 EDA 企业的部分点工具能够满足 3nm 先进制程的需要，尚未实现先进制程全流程 EDA 工具国产化，而根据台积电官网显示，Ansys、Cadence、Siemens EDA 和 Synopsys 分别有多类产品经过台积电 N3E 制程节点的认证，并已经有部分工具正在使用中。

国家政策对 EDA 企业的支持是推动国产 EDA 软件发展的重要力量。国家政策对 E DA 企业 的支持主要来自两方面，一是各层级政府政策支持、激励与补助。政府政策支持从顶层设计 向各省市、各行业细化。2022 年 10 月，《深圳市关于促进半导体与集成电路产业高质量发展 的若干措施（征求意见稿）》中提到，对购买国产 EDA 工具软件的企业或科研机构，按照不 超过实际支出费用的 70%给予补助，每年最高 1000 万元；对租用国产 EDA 工具软件的企业 或科研机构，按照不超过实际支出费用的 50%给予补助，每年最高 500 万元。2022 年 11 月 13 日，上海市经济信息化委、市财政局印发《上海市集成电路和软件企业核心团队专项奖励 办法》，对于年度主营业务收入首次突破 15 亿元/10 亿元/5 亿元/2.5 亿元的集成电路电子设 计自动化（EDA）工具开发企业,分别给予核心团队累计不超过 3000 万元/2000 万元/1000 万 元/500 万元的奖励。另一方面是大基金的投资，截至 2022 年三季度，国家集成电路产业投 资基金股份有限公司在华大九天持股 8.88%，在鸿芯微纳通过大股东深圳鸿泰鸿芯股权投资 基金合伙企业，持股 38.68%。

2.2 半导体设备零部件：设备上游核心支柱，自主可控刻不容缓

2.2.1 分类方式多，广泛应用于前道设备及工艺

半导体设备零部件是指在材料、结构、工艺、品质和精度、可靠性及稳定性等性能方面达到了 半导体设备及技术要求的零部件，作为半导体设备的重要组成部分，零部件的质量、性能和 进度优劣直接决定了半导体设备的可靠性和稳定性，重要性不言而喻。从产业链角度，零部 件位于半导体设备上游，零部件上游则为铝合金材料以及其他金属非金属原材料等。

零部件种类众多，分类方式也多种多样： 按照集成电路设备腔体内部流程分，可以分为 5 大类：分别为电源和射频控制类、气体输送 类、真空控制类、温度控制类、传送装置类。 按照主要材料和使用功能分，可以分为 12 大类：分别为硅/碳化硅件、石英件、陶瓷件、金属 件、石墨件、塑料件、真空件、密封件、过滤部件、运动部件、电控部件、其他部件。 按照服务对象分，可以分为 2 类：分别为精密机加件、通用外购件。 按照类型分，可以分为 6 类：分别为机械类、电气类、机电一体类、气体/液体/真空系统类、 仪器仪表类、光学类。

具体产品方面，在设备及产线上应用数量较多的主要零部件产品有 O-Ring 密封圈、精密轴 承、金属零部件、Valve 阀、泵、MFC 流量计等，基本涉及了包括光刻、刻蚀、薄膜沉积、 CMP 抛光、氧化、清洗、离子注入、RTP 等在内的全部主流工艺步骤。因此零部件的性能直 接决定了设备的性能，是半导体设备制造过程中非常重要的一环。

半导体零部件行业特点同样明显，表现为高技术密集、学科交叉融合、市场规模占比小且分 散，但在价值链上却举足轻重等特点。 1）技术密集型行业，对精度和可靠性要求高：由于需要组成半导体设备，用于芯片生产，因 此其尖端技术密集的特性尤其明显，有着精度高、批量小、多品种、尺寸特殊、工艺复杂、要 求苛刻等特点。此外，还需要兼顾强度、应变、抗腐蚀、电子特性、电磁特性、材料纯度等复 合功能要求；2）多学科交叉融合，对复合型人才需求大：零部件行业往往涉及到材料、机械、物理、电子、 精密仪器等多学科知识，因此对复合型、交叉型人才的需求较为迫切； 3）行业碎片化特征明显，企业多采用并购及多产品线发展策略：半导体零部件种类多，单一 细分领域市场规模小，呈现出碎片化特点。此外，由于零部件技术门槛高、制造工序繁琐，行 业内多数企业只专注于个别生产工艺，或专注于特定精密零部件产品，行业相对分散，因此 企业多通过并购方式做大做强，半导体零部件往往只是公司整体零部件业务中的一块。

2.2.2 欧洲、美国、日本厂商主导市场

2005-2020 年，受消费电子、PC 等下游景气度提升拉动，全球半导体需求整体向好，根据 SEMI 及 SEAJ 数据，全球半导体设备市场规模呈现总体上升趋势，2005 年为 328.8 亿美元； 2021 年达到历史最高的 1025 亿美元，同比增长 44%；SEMI 预计 2022 年将达到 1085. 4 亿 美元，同比增长 5.9%，2023 年将达到 912 亿美元，2024 年将达到 1071.6 亿美元。

在半导体设备成本构成中，零部件产品占比超过 90%，国际半导体设备厂商毛利率普遍在 40- 45%，因此零部件市场规模约为半导体设备市场规模的 50-55%，因此 2021 年全球半导体设 备零部件市场规模约为 513 亿美元，中国大陆半导体设备零部件市场规模约为 148 亿美元。 根据 SEMI 关于全球半导体设备市场规模的预测，预计半导体设备零部件市场规模 2022 年 约为 542.7 亿美元，2023 年约为 456 亿美元，2024 年约为 535.8 亿美元。 全球半导体零部件厂商市场格局中，主要以欧洲、美国、日本企业为主。根据 TechInsights 数 据，2021 年全球 Top 10 零部件厂商分别为蔡司、MKS、爱德华、先进能源、Horiba、VAT、 Ichor、超科林、ASML、荏原。

2.2.3 技术难度大，国产化率低

根据芯谋研究数据，2020 年中国大陆晶圆厂采购的 8-12 英寸设备零部件产品种类丰富，其 中石英（Quartz）、射频发生器（RF Generator）、泵（Pump）排名前 3，占 比分 别为 11%/10%/10%，阀门（Valve）、吸盘（Chuck）占比均为 9%，此外还包括反应腔喷淋头（Shower Head）、边缘环（Edge Ring）等。

零部件自给率仍然偏低。根据芯谋研究数据，石英（Quartz）、反应腔喷淋头（Shower Head）、 边缘环（Edge Ring）自给率超过 10%；泵（Pump）和陶瓷件（Ceramic）自给率 5-10%； 射频发生器（RF Generator）、机械臂（Robot）和气体流量计（MFC）自给率 1-5%；阀门 （Valve）、测量仪（Gauge）和 O 形密封圈（O-Ring）自给率不足 1%。整体而言，半导体 零部件国产替代空间大。 上述产品对应海外公司主要有 Ferrotec、Heraeus、Tokai Carbon、新鹤、MKS、VAT、Hori ba 等，中国厂商主要有菲利华、太平洋石英、神工半导体、靖江先锋、江丰电子、沈阳科仪、苏 州柯玛、新松机器人、北方华创等。

虽然目前零部件国产化率不高，但同样需要认识到，半导体零部件技术难度大，对 精密机械 制造技术、表面处理特种工艺技术、焊接技术等要求较高，因此，企业需要不断研发生产工艺 技术以满足产品高精密、高洁净、超强耐腐蚀能力、耐击穿电压的要求，并实现较高的生产效 率，从而满足半导体设备的工程化和量产化。 此外，半导体设备厂商为了降低成本和提升生产效率，将会简化零部件供应链，并对标准化、 模块化、流程化、精密度、洁净度等提出更高要求，未来能提供多种工艺、多品类产品、生产 更加智能化的零部件厂商将会具备更强的竞争力。

2.2.4 中国厂商积极布局

目前在晶圆代工厂日常运营过程中领用的零部件（括维保更换和失效更换的零部件）达到 2000 种以上，但国产占有率仅为 8%左右，美国和日本占有率分别为 59.7%和 26.7%。高端 零部件方面，主要被美国、日本、欧洲厂商主导，中低端零部件方面，主要被韩国、中国台湾 厂商占据。 近年来，随着美国对中国半导体行业的封锁愈演愈烈，国产替代已成为全行业共同呼声，对 应零部件厂商也积极加大研发力度，不断提升研发水平和产能，虽然仍然与国际龙头企业有 一定差距，但是国产厂商目前已经在多个领域实现了突破，包括北方华创、新莱应材、江丰电子、富创精密、华亚智能、华卓精科、万业企业（Compart）等众多厂商已经实现相关零部件 产品的量产，并且未来还将进一步拓宽品类、扩大产能、向先进制程精进，不断提升中国半导 体零部件技术水平和国产化率水平。

半导体晶圆厂扩产给上游设备带来发展机遇，进而有利于本土零部件厂商快速发展 ，叠加现 阶段国产化率较低的现状，我们认为未来零部件未来几年有望保持高景气，看好半导体零部 件行业在晶圆厂扩产及国产化率提升双轮驱动下的高成长。

2.3 半导体设备：半导体产业链核心支柱，全球需求有望继续扩大

半导体设备泛指用于制造各类半导体产品所用的生产设备，属于半导体产业链的关键支撑环 节。半导体设备的技术升级与半导体制造的工艺发展相辅相成。半导体设备的技术 升级为半 导体制造工艺创造了发展空间，而半导体制造工艺的改进是半导体设备实现技术突破的推动 力。在半导体制造的工艺流程中，半导体设备扮演着十分重要的角色。 半导体制造的步骤繁多且精细，主要可分为三大类：硅片制造、前道晶圆制造和后道封装测 试。在硅片制造流程中，首先需将多晶硅提纯后得到单晶硅棒，经过磨外圆、切片得到初始硅 片，之后再进行倒角、研磨、抛光、清洗和检测等工艺，最终得到可用于生产加工的半导体硅 片。其间主要设备包括单晶炉、滚圆机、切片机、倒角机、研磨机、抛光机、清洗设备和检测 设备等。在 IC 设计完成之后，就进入到正式的芯片制造环节。

晶圆制造流程是芯片制造中最为核心的环节，晶圆制造的七大步骤分别为热处理（氧化/扩散 /退火）、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积、清洗和抛光。通常热处理、光刻、刻蚀、离子注 入、薄膜沉积、清洗步骤需要重复进行若干次，之后进行 CMP 及金属化，最终还需要进行前 道量测，只有量测合格的晶圆才能进入封装测试环节。其间主要设备包括热处理设备（氧化 炉/扩散炉/退火炉）、光刻机、涂胶显影/去胶设备、刻蚀机、离子注入机、薄膜沉积设备 （PVD/CVD/ALD）、清洗机、CMP 设备和晶圆量测设备（厚膜/OCD 关键尺寸量测设备、电子书量测设备）等。 封装测试包括封装和测试两个环节，封装过程主要包括背面减薄、晶圆切割、贴片、引线键 合、模塑和切筋/成型，需用到减薄机、切割机、贴片机、烤箱、引线键合机、注塑机以及切 筋/成型设备等。封装结束后做最后的成品测试，主要用到测试机、探针台、分选机等。测试 合格后的芯片将被应用于消费电子、IoT、汽车电子、工控、医疗、通信等各下游领域。

根据 SEMI 数据，全球半导体设备销售额不断上升，2021 年销售额为 1205 亿美元，同比增 长 44%。根据 WSTS 数据，全球集成电路销售额在 17 年间整体趋势向上，2021 年销售额达 5559 亿美元；按区域分类，亚太区为全球最大的集成电路销售市场，2021 年销售额达 3429.67 亿美元，占比超 50%。在全球集成电路销售额不断突破前值的情境下，全球半导体设备销售 额与集成电路销售额之比从 2013 年的 10%稳步上升至 2021 年的 18%。 展望未来，受益于 5G、汽车电子、IoT、数据中心和 AI 的需求拉动，头部晶圆厂为应对各类 芯片缺货不断扩充产能，厂商纷纷扩大投资，带动大量半导体设备的采购需求，因此未来全 球半导体设备市场前景可期。据 SEMI 预测，2023 年和 2024 年的全球半导体设备销售额将 分别达到 912 亿美元和 1071.6 亿美元，同比增速分别为-16%和 18%。据 WSTS 预测，2022 年和 2023 年的全球集成电路销售额将达到 5801 亿美元和 5566 美元，其中亚太区的集成电 路销售额或将分别回落至 3361.51 亿美元和 3110.05 亿美元。

全球半导体设备市场主要由光刻相关设备、刻蚀设备和薄膜沉积设备所主导，合计市占率约 为 58%。总体来看，全球半导体设备的生产厂商主要集中在欧洲、美国和日本，中国本土的 半导体设备厂商的市占率有待提高，国产替代空间仍较大。目前中国半导体设备的国产化率 已接近 20%；其中已实现较高国产化率的设备为去胶设备（<70%）。展望未来，随着中国半 导体设备制造商持续扩充产能、加大研发以及拓宽品类，中国半导体设备行业有望充分受益。

2.3.1 硅片制造设备：需求持续上升，大硅片制造设备为未来主力

生产半导体硅片是实现半导体制造的第一步，主要设备涵盖单晶炉、滚磨机、切片机、倒角 机、研磨设备、CMP 抛光、清洗设备、检测设备等。每一项设备对于硅片生长都不可或缺。设备供应商以国外厂商为主，中国厂商由于起步晚，相对落后，但是在单晶炉、滚磨机、CMP 抛光机、清洗设备等环节也实现了一定的自主可控。 单晶炉是最重要的硅片制造设备。单晶炉在全球范围内的供应商主要有德国 PVA TePla AG 和 Gero，日本 Ferrotec、美国 Quantum Design 和 Kayex。其中德国 PVA TePla AG、美国 Kayex 与日本 Ferrotec 为主要的供应商，在全球的市场份额较高。PVA TePla AG 集团在欧洲晶圆生 长晶体设备市场的市占率高达九成以上。中国厂商已具备单晶炉生产能力，代表厂商为晶盛 机电。2022 年上半年，晶盛机电已实现 8 英寸晶体生长、切片、抛光和 CVD 等环节的设备 全线覆盖，12 英寸的长晶、切片、抛光和研磨等设备已实现批量销售。 半导体硅片是行业发展的基础，全球硅片出货面积有望持续上升，带动硅片制造设备的需求。 据 SEMI 数据，2020 年硅片约占据晶圆制造材料规模的 35%，为占比最多的材料。据 SEMI 数据，全球半导体硅片出货面积持续高升，从 2011 年的 9043 百万平方英寸上升至 2021 年 的 14017 百万平方英寸，总涨幅为 55.16%。SEMI 预计，2025 年全球半导体出货面积将上 升至 16490 百万平方英寸。

8 英寸和 12 英寸硅片制造设备或将继续成为主力。目前 8 英寸和 12 英寸大硅片通常应用于 90-55nm 与 28-5nm 制程芯片的制备。据 SEMI 数据，8 英寸硅片占比为 24%，12 英寸硅片 占比为 69%。未来随着新增 12 英寸晶圆厂不断投产，12 英寸硅片仍将是主流，小尺寸硅片 将逐渐被淘汰（短期内 8 英寸硅片除外）。目前，量产硅片止步 300mm（12 英寸），450mm （18 英寸）硅片由于设备及制造成本过高仍未商用。据 SEMI 预测，每块 450mm 晶圆的单 位面积芯片成本只下降 8%，此时，晶圆尺寸不再是降低成本的主要途径，因此厂商难以有动 力投入 450mm 量产。

2.3.2 光刻机：ASML 为全球龙头，引领光刻机制程升级

光刻机被誉为半导体工业中“皇冠上的明珠”，是光刻工艺的核心设备。光刻工艺一般包括脱 水烘烤、旋转涂胶、软烘、曝光、曝光后烘焙、显影、坚膜烘焙、显影检查等 8 个步骤。光刻 机在曝光环节中使用。光刻机的功能在于利用光源系统将光束投射在光掩膜上，再通过物镜 组弥补光学误差并将光掩膜上的芯片蓝图缩小投射在涂有光刻胶的硅片上。在半导体复杂的 制造流程中，光刻工艺有着不可或缺的作用。光刻机作为实现光刻工艺的核心设备，是芯片产业蓬勃发展的基石。

随着光源、曝光方式不断改进，光刻机前后共经历了 5 代产品，每一代产品都在不断降低光 源波长，同时缩小芯片制程。第四代浸入步进式光刻机（ArFi 光刻机）的最低制程可实现 7nm。 第五代光刻机为 EUV 光刻机，其采用波长为 13.5nm 的 EUV 极紫外光源，制程节点为 7- 3nm，是目前最先进的光刻机。 由于光刻机制造具有高壁垒性，因此市场上的光刻机制造商寥寥无几。光刻机制造企业 中的 Top3 分别为 ASML、Nikon 和 Canon，三者市场集中度超过 90%。2011 至 2021 年，TOP3 光刻机制造商的出货量呈先降后升趋势，2021 年总出货量达 478 台，主要以 i-line、KrF 和 ArFi 光刻机为主。2011 至 2021 年，TOP3 厂商的销售额基本处于上涨趋势，2021 年的总规 模达 143.90 亿欧元，主要以 EUV 和 ArFi 光刻机为主。

在 TOP3 厂商中的市场竞争格局中，以出货量计算市场份额，ASML 十年间维持在第一水平， 2021 年占比为 65%。Nikon 的出货量市占率逐步走低，从 2011 年的 24%缩减至 2021 年的 6%。Canon 的出货量市占率稳步提高，从 2011 年的 14%增长至 2021 年的 29%。以销售额 计算市场份额，ASML 更显龙头地位，其市场份额从 2011 年的 78%提升至 2021 年的 91%。 Nikon 的销售额市占率从 2011 年的 19%跌至 2021 年的 3%。Canon 的销售额市占率基本维 持稳定在 6%的水平。

2.3.3 涂胶显影设备前景开阔，干法去胶设备实现份额优势

涂胶显影设备是与光刻机配套使用在光刻工艺中的关键设备，主要负责曝光前在硅片上涂覆 光刻胶，以及曝光后进行图像显影，期间通过机械手臂使晶圆在各系统之间传输和处理。涂 胶和显影不仅直接影响光刻工序曝光图案的形成，图形质量对后续刻蚀和离子注入等工艺中 图形转移的结果也有着重要影响。 涂胶显影设备可按照所处工艺环节的不同分为前道设备和后道设备，其中前道涂胶显影设备 为主要设备，被运用在晶圆制造环节；根据 VLSI 数据，2020 年前道涂胶显影设备占涂胶显 影设备总市场规模的 95.9%。根据 VLSI 数据，2020 年全球前道涂胶显影设备市场规模为 19.06 亿美元，2021 年约为 23.24 亿美元，预计到 2023 年将上升至 24.76 亿美元。据华经 产业研究院数据，2020 年中国前道涂胶显影设备市场规模为 7.55 亿美元，2021 年约为 9.35 亿美元，预计到 2021 年将上升至 10.26 亿美元。

目前国际上主流的涂胶显影设备生产商主要集中在日本、德国和韩国，分别是东京电子、迪 恩士、苏斯微、细美事等，其中东京电子的全球市占率达 88%，迪恩士、细美事和苏斯微合 计占比 10%，其他厂商占比 2%。在中国的涂胶显影设备市场中，东京电子和迪恩士分别占 据 91%和 5%的市场份额，芯源微的涂胶显影设备在中国的市占率达 4%。芯源微的前道涂胶 显影机 offline、i-line 和 KrF 机台均已实现批量销售，并已开始部分量产 28nm 技术节点的涂 胶显影设备。

去胶设备主要用于曝光后将光刻胶从晶圆上移除，以此来保证晶圆顺利进入下一步制造步骤 。 去胶工艺可分为湿法去胶和干法去胶，湿法去胶主要采用溶剂对光刻胶进行溶解；干法去胶 主要采用离子轰击的方法去除表面光刻胶，为当前主流技术。 据 Gartner 数据，2020 年全球干法去胶设备市场规模为 5.38 亿美元，2021 年约为 6.61 亿 美元，预计到 2025 年将增长至 6.99 亿美元，复合增长率为 5.40%。目前国际上主流的去胶 设备生产商主要集中在中国、韩国、日本和美国。据 Gartner 数据，2020 年屹唐股份去胶设 备市占率为 31.3%，为全球第一；北方华创的市占率为 1.7%，为全球第七；其余厂商以国外 企业为主，包括比思科、日立高新、泛林半导体、泰仕半导体等。2018 至 2020 年，屹唐股 份在干法去胶设备领域分别位于全球第三、全球第二和全球第一的市场地位，市场占有率逐 年提升，不断巩固在全球的领先地位。根据屹唐股份招股书公告，公司当前已量产的干法去 胶设备已可用于 90-5nm 逻辑芯片、1Y 到 2Xnm（约 14-29nm）系列 DRAM 芯片以及 32- 128 层 3D NAND 芯片的生产。

2.3.4 刻蚀设备：芯片升级带动刻蚀机需求，TSV 设备为先进封装加码

刻蚀工艺是 IC 前道制造中至关重要的一环，与光刻工艺和薄膜沉积并列为 IC 前道制造中的 三大核心工艺。在光刻工艺结束后，刻蚀工艺会以光刻胶所形成电路图为模板，通过物理或 化学的手段将硅片或薄膜腐蚀，从而在硅片或薄膜上形成电路图。同光刻工艺一道，刻蚀技 术也决定着集成电路图形的精细程度。

刻蚀工艺主要被分为两大类，湿法刻蚀和干法刻蚀。湿法刻蚀运用液态化学品（酸、碱溶液） 将硅片表面腐蚀出芯片的结构。干法刻蚀利用电子气体轰击硅片表面从而形成芯片结构。干 法刻蚀为当前最为主流的刻蚀方法，其市场规模约占全球刻蚀设备规模的 90%，湿法刻蚀约 占 10%。湿法刻蚀分为两大类，化学刻蚀和电解刻蚀。干法刻蚀主要分为三大类，等离子体 刻蚀（化学性刻蚀）、溅射刻蚀（物理性刻蚀）和反应离子刻蚀。湿法刻蚀在控制线宽和各向 异性度方面有所局限，无法实现 3μm 以下的线宽，同时只能保持各项同性（有一定程度的钻 蚀发生）。干法刻蚀的优点在于能够实现线宽 3μm 以下的刻蚀，同时能够较好的保持各向异 性，刻蚀均匀性和选择比都可控。将干法刻蚀按照刻蚀材料细分可分为三类，介质刻蚀、硅刻 蚀和金属刻蚀。根据 PW Consulting 的数据，2020 年介质刻蚀占据干法刻蚀市场 49%的份 额，硅刻蚀占比 48%，金属刻蚀占比 3%。 根据 Gartner 数据，2019 至 2021 年全球刻蚀设备市场规模分别为 110 亿美元、136 亿美元 和 172 亿美元，呈持续增长态势。据 Gartner 预测，2022 年全球刻蚀机的市场规模将达到 184 亿美元。

国外厂商方面，已能实现最小制程节点为 3nm 的覆盖，中国厂商起步较晚，因此技术实力仍 有待提高。中微公司开发的 12 英寸高端刻蚀设备已应用于部分国际先进产线上的若干 5nm 及 5nm 以下的关键步骤的加工；其 ICP 刻蚀设备未来将继续向 5nm 及以下的逻辑芯片、 1Xnm 的 DRAM 和 200 层以上的 3D NAND 上突破；其 CCP 刻蚀设备已取得 5nm 及以下逻 辑电路客户的重复订单，并在存储电路方面可应用于量产 64 层、128 层与更高层数的 3D NAND；公司未来还将继续开发用于逻辑器件制造的大马士革刻蚀技术与用于存储器件制造 的极高深宽比刻蚀设备。北方华创开发的刻蚀机已突破 14nm 技术节点，并在客户端通过多 道制程工艺验证，且已实现量产应用。屹唐股份的干法刻蚀设备主要可用于 65-5nm 逻辑芯 片、1Y 到 2Xnm（约 14-29nm）系列 DRAM 以及 32 层到 128 层 3D NAND 制造，设备已用 于三星电子、长江存储等国内外知名存储芯片制造企业。

2.3.5 薄膜沉积设备：芯片层数不断增加，薄膜沉积设备未来前景可期

薄膜沉积是半导体器件制造过程中的重要环节，主要让硅片表面形成各种导电薄膜层和绝缘 薄膜层，从而使晶圆拥有多层结构。按照工作原理分类，薄膜沉积工艺大体可分为三类， PVD （物理气相沉积设备）、CVD（化学气相沉积设备）和 ALD（原子层沉积设备）。根据 SEMI 数据，2021 年全球薄膜沉积设备市场规模为 210 亿美元，2022 年有望达 250 亿美元。其中， PECVD、溅射 PVD 和管式 CVD 为市场占比最多的设备，分别为 33%、19%和 12%。

薄膜沉积设备主要被日本、美国和欧洲的厂商主导。据 Gartner 数据，PVD 设备方面，应用 材料具有绝对份额优势，占据 85%的市场份额；应用材料、泛林半导体和东京电子是 CV D 设 备市场中的佼佼者，分别占比 30%、21%和 19%；ALD 设备中，东京电子和 ASMI 是行业龙 头，分别占有 31%和 29%的市场份额。

随着芯片线宽的不断缩小，薄膜沉积设备的需求量越大。当前芯片一直在朝着微小化、精密 化和复杂化的发展方向前进，随之带来了晶圆制造步骤的难度提升与工序增加。在 90nm CMOS 工艺中，大约需要 40 道薄膜沉积工序，在 3nm FinFET 工艺中，所需的薄膜沉积工 序则升至 100 道。在芯片制程更小的产线中，为了在工序变复杂的同时确保产能充裕，则需 要配备更多台薄膜沉积设备来增加单位时间吞吐量。 闪存芯片 3D 堆叠加速，薄膜沉积设备用量或将上升。3D NAND 芯片的每一层几乎都会进行 薄膜沉积。从首块 3D NAND 芯片发货至今，已经实现了从 24 层到 232 层的突破，多家存储 大厂都做出 200 层以上 3D NAND 的量产规划，因此未来层数不断突破是大趋势。随着 3D NAND 结构的复杂化，未来薄膜沉积设备需求有望扩大。 ALD 设备和 SACVD 设备或将成为未来应用趋势。芯片结构的复杂化和精密化也衍生出了对 薄膜均匀性、颗粒数量控制、金属污染控制要求的提高。ALD 设备的优点在于台阶覆盖力强 和薄膜厚度控制精准。SACVD 设备的优点在于高深宽比沟槽填充能力强和沉积速度快。因此 ALD 和 SACVD 设备更适应未来芯片制造演变趋势。

2.3.6 离子注入设备：掺杂工艺核心设备，中国厂商进展不俗

在晶圆制造中，由于纯硅材料的导电性能较差，须采用掺杂工序，通过加入部分杂质来改变 半导体载流子浓度和导电类型，从而达到提升硅片导电性能的目的。通常有两种掺杂方法， 高温扩散法和离子注入法。 高温扩散法：将掺杂气体导入放有硅片的高温炉，并将杂质扩散到硅片内。由于高温扩散存 在精度控制的缺陷以及均匀性和重复性较差，现已较少使用。 离子注入法：通过离子注入机的加速和引导，将要掺杂的离子以离子束形式射入材料。与高 温扩散工艺相比，离子注入的优势在于可对注入剂量、角度、深度、横向扩散等方面进行精确 控制，同时还拥有纯度高和均匀性好的特点，使得离子注入法在半导体制造中被广泛应用。 离子注入设备大体可分为三类，低能大束流离子注入机、中低束离子注入机和高能离子注入 机，市场占比分别为 61%、20%和 18%。不同设备的运行原理相似，但主要应用范围有所区 分。

全球共有 6 家企业以集成电路用离子注入机为主要业务，分别为应用材料、Axcelis、SMIT、 Nissin、AIBT 和中科信。中科信已成功实现离子注入机全谱系产品国产化，包括中束流、大 束流、高能、特种应用及第三代半导体等离子注入机，工艺覆盖至 28nm，目前正在进行先进 制程工艺设备的研发。此外，万业企业（凯世通）积极布局低能大束离子注入机和高能离子注 入机等设备的研发与生产，目前已经覆盖 28nm 及更先进制程到成熟制程的多个节点的技术 需求。万业企业（凯世通）已与多家 12 英寸晶圆厂签署离子注入机（含低能大束流离子注入 机和低能大束流超低温离子注入机）的订单，并已将首批多套大束流离子注入机交付重要客 户。 中科信与万业企业（凯世通）的离子注入设备满足中国多数晶圆产线需求，未来中国下游客 户有望加速导入。当前中科信与万业企业（凯世通）的离子注入设备均能覆盖 28nm 的技术 需求，并且都已实现低能大束流离子注入机的国产化，未来中国离子注入设备市场有望迎来 加速国产替代。

2.3.7 热处理设备实现部分国产化，清洗设备与 CMP 设备保证芯片良率

晶圆前道制造工艺中还包括热处理设备、清洗设备和 CMP 设备。热处理设备可对晶圆在高温 环境中进行氧化/扩散/退火工艺加工。清洗设备可将晶圆表面的残留物或多余颗粒清除以保证 晶圆的洁净度。CMP 设备可使晶圆平坦化。

据 Gartner 数据，2020 年全球快速热处理设备市场规模为 7.19 亿美元，氧化/扩散炉市场规 模为 5.52 亿美元，栅极堆叠设备市场规模为 2.66 亿美元；2021 年全球快速热处理设备市场 规模约为 8.87 亿美元，氧化/扩散炉市场规模约为 6.83 亿美元，栅极堆叠设备市场规模约为 3.25 亿美元。Gartner 预计，2025 年全球快速热处理设备、氧化/扩散炉和栅极堆叠设备的市 场规模将分别增至 9.37/7.10/3.44 亿美元。据 Gartner 数据，2021 年全球半导体清洗设备的 市场规模为 27 亿美元，2024 年预计将增长至 31.93 亿美元。据 Research and Market 的 CMP 市场报告，2020 年全球 CMP 设备市场规模达 24 亿美元，预计 2027 年将增长至 37 亿 美元，2020 至 2027 年的复合增长率为 5.9%。

全球快速热处理设备和 CMP 设备市场集中度高，应用材料分别占据两种设备市场 69. 72%和 70%的市场份额。屹唐股份在全球快速热处理设备市场中的占有率为 11.50%。半导体清洗设 备市场的行业龙头为迪恩士，市占率达 45.1%。盛美上海在全球半导体清洗设备市场的占有 率小于 2.30%。

2.3.8 后道封装测试设备：厂商集中海外，Chiplet 加速封装设备需求攀升

据SEMI数据，2021年全球半导体封装和测试设备的规模分别为 71.7亿美元和78.3 亿美元， 预计 2024 年全球半导体封装和测试设备的规模将分别达到 65.7 亿美元和 81.9 亿美元。

全球半导体封装设备市场主要以贴片机、划片机/检测设备、引线焊接设备和塑封/切筋成型设 备为主；2018 年，贴片机占比 30%，划片机/检测设备占比 28%，引线焊接设备占比 23%， 塑封/切筋成型设备占比 18%，电镀设备占比 1%。全球测试设备市场主要以测试机、分选机 和探针台为主；2021 年，测试机占比 63.1%，分选机占比 17.4%，探针台占比 15.2%，其他 设备占比 4.3%。

封装设备的生产商主要集中在国外，中国只有少量企业覆盖。贴片机厂商有荷兰 Besi、新加 坡 ASM Pacific、美国 K&S 等，中国厂商有艾科瑞思、大连佳峰等；划片机/检测设备和引线 焊接设备厂商有 ASM Pacific、K&S 等，中国厂商有中电科 45 所等；塑封/切筋成型设备厂商 有 Town、YAMADA、Besi、ASM Pacific 等，中国厂商有富士三佳等。 目前全球先进测试设备制造技术基本掌握在美国、日本等厂商手中。全球后道测试机厂商中， 爱德万和泰瑞达占据全球垄断地位，合计占比超过 90%。中国测试机厂商有长川科技、华峰 测控、联动科技等，其中华峰测控和长川科技分别占中国测试机市场份额的 6.1%和 2.4%。 全球探针台厂商中，东京精密占和东京电子为全球龙头企业，占比分别为 46%和 27%，中国 探针台厂商主要有中国台湾旺矽、惠特、深圳矽电、长川科技、中电科 45 所等。全球分选机 厂商中，爱德万、科休和 Xcerra 合计市占率约 59%，中国企业主要有长川科技，其全球市占 率达 2%。

2.4 半导体材料：半导体制造核心上游支柱

2.4.1 材料种类丰富多样，工艺制造不可或缺

作为芯片制造上游重要支柱，半导体材料决定了芯片性能优劣，目前全球半导体材料依然由 日本、美国、韩国、德国等厂商主导，整体国产化率不足 15%，未来国产替代空间大。我们 认为，伴随着国产晶圆厂扩产，将加速国产半导体材料向本土晶圆厂/IDM 厂导入，半导体材 料厂商有望深度受益。 半导体材料分为晶圆制造材料和封装材料。在半导体制作过程中，晶圆制造材料主要用于前 道工艺，包括氧化、光刻、刻蚀、离子注入、退火、薄膜沉积、清洗、CMP 抛光等，封装材 料主要用于后道工艺，包括晶圆切割、贴片、引线键合、模塑等。

晶圆制造材料包括硅片、电子气体、掩膜版、光刻胶及配套材料、湿电子化学品、CMP 抛光 材料以及靶材等，根据 SEMI 数据，硅片、电子气体、掩膜版占比最高，分别为 35%、13%、 12%；封装材料则包括封装基板、引线框架、键合丝、包封材料、陶瓷基板、芯片粘接材料等， 根据 SEMI 数据，封装基板、引线框架、键合丝占比最高，分别为 48%、15%、15%。

各类半导体材料的作用不尽相同，硅片是晶圆制造基底材料，电子气体用于氧化、还原、除杂 工艺，掩膜版是微电子制造过程中的图形转移工具或母版，光刻胶则是将掩膜版上的图形转 移到硅片上的关键材料，封装基板用于保护、支撑、散热，连接芯片与 PCB，引线框架可以 保护、支撑，连接芯片与 PCB，键合丝是芯片和引线框架、基板间连接线。

2.4.2 中高端依然由国外厂商主导，中国厂商积极研发布局

半导体重点材料领域，中国大陆目前已经基本实现了布局或量产，整体自主化率 10-15%，其 中晶圆制造材料自主化率<15%，封装材料自主化率<30%。具体产品来看，自主化率较高的 产品中，电子气体 30%、光刻胶配套材料<25%、（通用）湿电子化学品 23%、引线框架 40%， 自主化率较低的产品中，掩膜版 1%，KrF/ArF/EUV 光刻胶 1%/1%/0%，硅片（含 SO I 硅片） 5-10%，封装基板 5%，国产替代需求迫切。 从工艺制程技术水平看，中国大陆厂商整体仍然以中低端产品为主，高端材料依然被海外厂 商主导，并且在产能及市场规模方面与海外厂商也有较大差距。比如晶圆制造材料方面，12英寸 SOI 片还未实现量产，ArF/EUV 光刻胶仍然高度依赖进口，独立第三方掩膜版主要集中 在 100nm 节点以上的晶圆制造用掩膜版以及 IC 封装/IC 器件掩膜版；封装材料方面，ABF 载 板还未能量产，芯片粘接材料 DAF 和 CADF 基本依赖进口。

3. 汽车电动化：电动化推动 IGBT 和 SiC 充分受益

3.1 全球电动车渗透率持续提升

汽车工业发展到今日，电动化和智能化已经成为大趋势，全球主要国家/地区也陆续公布了 CO2 排放量及规划，整体计划是逐步降低。根据 ICCT 数据，美国计划 2020-2026 年从 125g/km 降至 108g/km，2050 年碳中和；日本计划 2020-2026 年从 122g/km 降至 73.5g/km，2050 年碳中和；中国计划 2020-2026 年从 117g/km 降至 93.4g/km，2060 年碳中和；欧盟计划 2021-2026 年从 95g/km 降至 81g/km，2030 年降至 59g/km，2050 年碳中和。 在资源与环境双重压力下，在政策和技术进步的驱动下，新能源汽车已成为未来汽车工业发 展的方向，传统动力系统将会逐渐被驱动电机、动力电池与控制器所取代。汽车电动化已是 大势所趋。根据 ICCT 数据，ICE 排放量 120 g/km；48V 轻混（MHEV）为 102g/km；全混 （FHEV）为 84g/km；插混（PHEV）为 28g/km；纯电动（BEV）与燃料电池（FCEV）均 能实现 CO2零排放。

伴随着全球 CO2 排放量逐步减少，电动车普及计划也相继出炉，根据 PwC 数据，全球主要 国家/地区中，大部分将在 2030-2040 年间，通过仅可销售零排放车辆或者禁止销售燃油车等 方式，来实现 CO2减排。

汽车电动化已成为全球汽车产业大趋势，根据 IHS Markit 数据，全球主要国家/地区电动车 （PHEV+BEV）渗透率持续稳步提升，截止 2022Q2，全球渗透率为 12.4%，美国渗透率为 6.8%，欧盟渗透率为 15.8%，中国渗透率为 26.5%，中国已大幅超越美国和欧洲电动车渗透 率水平，汽车产业电动化升级领先全球。

3.2 IGBT 最为受益

受益于汽车行业发展全球汽车半导体市场规模整体保持增长。根据 Gartner 和 Statista 数据， 2021 年为 460 亿美元，随着近年来电动车出货量及渗透率快速提升，预计到 2022 年和 2023 年，全球汽车半导体市场规模将分别达到 505 和 555 亿美元。

全球汽车半导体厂商主要分布在欧洲、美国和日本。根据 Strategy Analytics 数据，2021 年 全球汽车半导体市场规模 467 亿美元，同比+31.5%，其中英飞凌、恩智浦、瑞萨、德州仪器、 意法半导体排名前 5，市占率分别为 12.7%、11.8%、8.4%、8.1%、7.5%。 汽车传感器方面，博世、英飞凌、安森美、亚德诺、迈来芯排名前 5，市占率分别为 21.4%、 14.1%、10.6%、9.0%、8.6%。微控制器（MCU）方面，瑞萨、恩智浦、英飞凌、德州仪器、 微芯分列前 5 名，市占率分别为 28.8%、24.9%、21.9%、7.5%、7.4%。功率半导体方面， 英飞凌、意法半导体、德州仪器、安森美、罗姆排名前 5，市占率分别为 31.7%、16.2%、 10.8%、8.0%、6.0%。

根据 Infineon 和 Strategy Analytics 数据，传统燃油车半导体价值量为 417 美元/辆，其中 MCU 价值量为 96 美元/辆，功率半导体价值量为 88 美元/辆，传感器价值量为 54 美元/辆。48V 轻 混半导体价值量为 572 美元。纯电动车半导体价值量为 834 美元/辆，其中 MCU 价值量为 92 美元/辆，功率半导体价值量为 459 美元/辆，传感器价值量为 58 美元/辆。因此，在从燃油车 向纯电动车升级过程中，半导体价值量提升幅度明显，整车半导体价值量增长 100%，功率半 导体价值量提升幅度最大，增幅高达 421.6%。 功率半导体在电动车中主要用于逆变器、车载充电机（OBC）、DC/DC 转换器、电池管理系 统（BMS）等，根据 Infineon 数据，逆变器用量最大，占比 70%；车载充电机（OBC）、DC/DC 转换器、电池管理系统（BMS）等合计占比 30%。

在电动车中，逆变器通过将直流电转变为交流电，从而驱动交流电机工作，进而驱动汽车行 驶，因此，逆变器直接关系到驱动电机能否可靠和高效的运行。IGBT 作为逆变器的核心器件， 将深度受益汽车电动化发展浪潮。 根据 Yole 数据，全球 IGBT 市场规模，2020 年为 54 亿美元，2026 年将增长到 84 亿美元， CAGR 为 7.5%。各下游应用中，全球市场前三大下游应用中，工控占比 31.5%，家电占比 24%，新能源车占比 9.4%；中国市场前三大下游应用中，新能源车占比 31%，家电占比 27%， 工控占比 20%。

3.3 动力电池向 800V 升级，SiC 有望大放异彩

如今电动车续航里程已经能和燃油车媲美，甚至有的已经超过燃油车里程，但是充电一直是 瓶颈，往往充电时间要远高于燃油车加油时间，所以提高充电时间就成为了必须要解决的问 题，也是影响电动车渗透率进一步提升的关键。目前的解决方法是采用大功率快充来缩短充 电时间，而对于电动车来说，就需要更高电压来匹配大功率快充，因此，电动车电压平台将从 400V 向 800V 及以上升级。 根据英飞凌数据，对于直流充电桩，20kW 充电桩充满电需要 120min，150kW 需要 16min， 而 350kW 仅需要 7min，因此 800V 高压平台+超级充电桩已成为趋势，而在 800V 及以上高 压情况下，Si 基材料由于其材料的局限性，SiC 等第三代半导体将有望大放异彩。

SiC 在电动车中主要用在逆变器中，此外还有车载充电机（OBC）、DC/DC 转换器等，绝大部 分将用于逆变器，SiC 在上述零组件中的应用将越来越多。目前包括特斯拉 Model 3、比亚迪 汉以及蔚来 ET7 等车型都已经采用了 SiC 器件，未来有望会有更多车型采用 SiC 器件，带动 SiC 器件市场规模持续提升。 根据 Yole 数据，2021-2027 年，全球 SiC 功率器件市场规模将由 10.9 亿美元增长到 62.97 亿美元，CAGR 为 34%；其中电动车用 SiC 市场规模将由 6.85 亿美元增长到 49.86 亿美元， CAGR 为 39.2%，电动车（逆变器+OBC+DC/DC 转换器）是 SiC 最大的下游应用，占比由 62.8%增长到 79.2%，市场份额持续提升。

根据 Wolfspeed 数据，全球 SiC 衬底厂商中，Wolfspeed 占比 62%，排名第 1；II-VI 占比 14%，排名第 2；ROHM（SiCrystal）占比 13%，排名第 3；中国厂商天科合达占比 4% ，排 名第 5。CR3 占比达到 89%，市场集中度高。 根据 Yole 数据，2021 年全球 SiC 器件厂商中，意法半导体占比 40%，排名第 1；英飞凌占 比 22%，排名第 2；Wolfspeed 占比 14%，排名第 3；罗姆、安森美和三菱分列 4-6 名，占 比分别为 10%、7%和 2%。

4. 汽车智能化：传感器是智能化快速发展的关键一环

4.1 L0 向 L5 逐步升级，高等级自动驾驶渗透率将持续提升

伴随着汽车工业电动化发展，汽车智能化重要性也日益凸显。汽车电动化改变了汽车动力模 式，而智能化则将汽车从传统的交通工具升级成为了智能终端，相比于智能手机等其他类型 的智能终端，汽车由于体积大，单个产品对智能化零部件的需求量更大，种类也更多，此外， 由于关系到驾驶员及乘客的人身安全，对零部件的可靠性要求也更高。 在汽车智能化趋势下，汽车自动驾驶功能也将逐步提升，在自动驾驶等级划分上，SAE（国际 汽车工程师学会）将自动驾驶技术分为 L0-L5，共 6 个等级，NHTSA（美国国家公路交通安 全管理局）将自动驾驶分为 L0-L4 共 5 个等级。目前部分车企已经推出了具有 L2 功能的车 型，L1 和 L2 仍然需要驾驶员驾驶，属于 ADAS（高级辅助驾驶系统）范畴。而 L3 将是一个 分水岭，从 L3 开始，汽车才真正进入到自动驾驶范畴，L3 指在特定场景下，系统可以实现 对车辆的完全接管，当系统失效时，驾驶员取得驾驶权。

未来自动驾驶渗透率有望持续提升，并且高级别自动驾驶占比将逐步增大。根据 Strategy Analytics 数据，全球自动驾驶汽车渗透率方面，预计到 2025 年，L2 渗透率将达到 27%，L3 渗透率将达到 1%；2035 年，L2 渗透率将达到 59%，L3 渗透率将达到 10%，L4 渗透率将达 到 9%，L5 渗透率将达到 1%。

4.2 多传感器融合取长补短，数量及质量将持续增加

为了实现自动驾驶功能，其中感知层的作用非常重要，用于收集周围环境，如车辆、行人、交 通标识等信息，以便决策层做出最准确、最合理的判断，实现安全驾驶。感知层主要包括 摄像 头、超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达等几类常用自动驾驶传感器，根据工作原理不同，性 能方面各有优劣。 摄像头技术成熟、造价低，也是唯一能识别颜色和标识的传感器，但是受光照、天气影响大， 机器学习数据库训练样本大、周期长；超声波雷达受天气干扰小，但是测量精度差，距离短； 毫米波雷达不受天气影响，穿透烟雾、雨雪、灰尘能力强，探测距离远，但无法识别物体颜 色，视场角较小，对金属表面非常敏感，在隧道里效果不佳；激光雷达能够很好的探测障碍物 的距离、大小、表面形状，算法简单，但是在雨雪云雾天气下衰减严重，技术门槛和成本较 高。从频谱角度讲，主动传感器从超声波雷达到毫米波雷达，再到激光雷达，工作频率越来越 高，波长越来越短；被动传感器摄像头则工作在可见光（VIS，visible）及红外线（IR，infrared） 范围，红外又分为近红外（NIR，near-infrared）和中红外（MIR，mid-infrared），中红外就是 熟知的热成像（thermal camera）。

从覆盖范围和功能上，各类传感器各有专长。长距毫米波雷达位于车头，探测距离最远，主要 用于自适应巡航控制；激光雷达一般位于车顶前方，探测距离次之，主要用于车辆紧急制动、 行人检测和碰撞避免；摄像头位于车身四周，探测距离更短一些，但是能覆盖周围 360°范围， 前视摄像头主要用于交通标志识别和车道偏离报警，侧视摄像头主要用于车身两侧环视，后 视摄像头主要用于停车辅助和车身后方环视；中短距毫米波雷达位于车头和车尾，探测距离 比摄像头稍短，前置主要用于倒车横向车流预警，侧后方主要用于盲点检测，后置主要用于 后方碰撞预警；覆盖范围最小的是超声波雷达，位于车头和车尾，主要用于停车辅助；全球卫 星导航系统位于车顶，主要用于车辆定位和导航。

随着自动驾驶级别逐步提升，功能逐渐丰富，传感器用量及价值量也水涨船高。根据 Deloitte 数据： L1 级别具备主动巡航控制（ACC）、车道偏离警告系统（LDWAS）功能； L2 级别增加了停车辅助（PA）、车道维持辅助（LKA）功能，需要 6 颗传感器，包括 4 颗超 声波雷达、1 颗毫米波雷达（长距）、1 颗摄像头； L3 级别增加了自动紧急制动（AEB）、驾驶员监控（DM）、交通堵塞辅助（TJA）功能，需要 13 颗传感器，包括 4 颗超声波雷达、5 颗毫米波雷达（1 颗长距+4 颗短距）、4 颗摄像头； L4 级别增加了传感器融合（Sensor Fusion）、高速自动驾驶（AP Highway）功能，需要 29 颗传感器，包括 10 颗超声波雷达、8 颗毫米波雷达（2 颗长距+6 颗短距）、8 颗摄像头、1 颗 激光雷达等； L5 级别增加了随时随地自动驾驶（AP Anywhere）功能，需要 32 颗传感器，包括 10 颗超声 波雷达、8 颗毫米波雷达（2 颗长距+6 颗短距）、11 颗摄像头、1 颗激光雷达等。

因此，随着汽车智能化程度及普及率提升，传感器作为感知层的核心零部件，起到探测收集 周围一手环境信息的重要作用，未来将扮演更加重要的角色。传感器的重要性不仅仅体现在 数量上，而且体现在信息融合上，多种传感器可以分别探测收集多种周围环境、路况信息，从 而帮助决策层做出更加准确与合理的判断，而且在质量上，对单个传感器的性能要求也将不 断提升，以求做出更为快速、准确的信息采集和反馈，因此，我们认为传感器将深度受益汽车 智能化发展浪潮，在汽车智能化过程中大放异彩。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。「链接」