半导体设备领域壁垒高，市场前景广阔，本土厂商在国产替代趋势下长期成长属性凸显。

2013年以来，全球半导体行业景气度提升，半导体设备市场也相应地呈现增长趋势，根据SEMI统计，全球半导体销售额从2013年的318亿美元增长至2021年的1026亿美元，期间CAGR约为15.8%。同时期国内半导体销售额CAGR为31.1%，远超全球水平。#半导体#

全球半导体设备销售额及增速：

半导体设备行业概览

半导体设备主要包括前道工艺设备和后道工艺设备，前道工艺设备为晶圆制造设备，后道工艺设备包括封装设备和测试设备。

其中晶圆前道工艺设备整体占比超过80%，是半导体设备行业最核心的组成部分。

从前道工艺晶圆厂的设备投资构成来看，刻蚀设备、光刻设备、薄膜沉积设备是最重要的三类设备。

全球半导体设备市场格局

全球半导体设备市场高度集中，海外龙头企业处于垄断地位。

美国的半导体厂商主要有应用材料、泛林半导体和科磊，应用材料是全球最大的半导体设备制造厂商，产品覆盖除光刻以外的半导体前道工艺，占全球半导体设备的21%。

日本的半导体厂商主要包括东京电子和迪恩士，东京电子的产品覆盖非常全面，在全球半导体设备市场占15%份额，迪恩士的清洗设备处于全球领先地位，在全球半导体设备厂商中排名第六；荷兰的半导体厂商主要为ASML(阿斯麦)，阿斯麦垄断了全球的高端光刻机市场，在半导体设备市场中占有21%的份额。

ASML是全球光刻机龙头，占据75%份额；LAM（泛林半导体）是全球刻蚀领域龙头，占据50%份额；AMAT（ 应 用 材 料 ） 是 薄 膜 沉 积 、 离 子 注 入 、CMP多 领 域 龙 头 ， 分 别 占 据85%(PVD)/30%(CVD)、50%、50%市场份额。

DNS（迪恩士）是全球清洗机龙头，占据45%份额；TEL是全球涂胶显影机、原子层沉积（ALD）龙头，占据87%、30%份额；KLA（科磊）是全球检测量测设备龙头，占据54%份额。#3月财经新势力#

资料来源：中芯国际招股书，方正证券

国内半导体设备公司已进入多个细分领域，但国产替代仍处于早期。

当前重要的国内半导体设备公司涵盖产品已涵盖半导体全产业链，包括清洗设备（盛美上海、北方华创、至纯科技）、氧化设备（屹唐股份、北方华创）、光刻设备（上海微电子）、涂光显影设备（芯源微）、刻蚀设备（屹唐股份、北方华创、中微公司）、去胶设备（屹唐股份、北方华创）、离子注入设备（万业企业）、CMP设备（华海清科）、过程控制设备（上海睿励、中科飞测）等。

2021年半导体制造设备产业链地图：

资料来源：Gartner，SEMI, 华泰研究

刻蚀设备

在刻蚀工艺中，最核心的设备就是刻蚀机。

刻蚀机产业链上游为四大组成部分，包括预真空室、刻蚀腔体、供气系统及真空系统；中游为刻蚀机的制造，分为湿法刻蚀及干法刻蚀两种；下游应用包括半导体器件、太阳能电池及其他微机械制造等。

全球刻蚀设备厂商竞争激烈，中国企业崭露头角。

据Gartner的数据，2021年全球刻蚀机的市场份额仍被泛林半导体（46.71%）、东京电子（26.57%）和应用材料（16.96%）三巨头主导。日立高新和细美事分别占据全球3.45%和2.53%的市场份额。

中微公司在全球市场的占有率为1.37%，科磊占比1.23%，北方华创占比0.89%，爱发科占比0.19%，屹唐股份占比0.10%。

中美贸易摩擦凸显自主可控重要性，可以认为国内晶圆厂考虑到产线稳定性，会将其设备需求根据重要性程度逐步向我国设备企业做转移尝试，中微和北方华创作为具备核心技术壁垒的龙头企业，国产替代空间广阔。

光刻设备

光刻定义了晶体管尺寸，是集成电路生产中的最核心工艺，占晶圆制造耗时的40%-50%。

光刻机的制造研发并不是某一个企业能够单独完成的，光刻作为晶圆制造过程中最复杂的步聚，主要体现在光刻产业链高端复杂，需要很多顶尖的企业相互配合才可以完成。

光刻产业链主要体现在两点上，一是作为光刻核心设备的光刻机组件复杂，包括光源、镜头、激光器、工作台等组件技术往往只被全球少数几家公司掌握，二是作为与光刻机配套的光刻胶、光刻气体、光罩（光掩膜版）等半导体材料和涂胶显影设备等同样拥有较高的科技含量。

市场格局方面来看，目前IC前道制造掩膜光刻设备市场被荷兰ASML、日本Nikon、Canon所垄断，荷兰ASML市占率接近80%。

目前国内高端光刻机几乎依赖进口，荷兰的ASML在高端光刻机市场处于垄断地位，EUV光刻机销售价格持续上升。

目前我国半导体光刻胶自给率低，主要依赖于外资企业，2021年外资企业在光刻胶领域的市场份额超过70%，核心技术几乎被TOK、JSR、信越化学等日本企业垄断。

半导体材料领域的高端光刻机和光刻胶尽管国产化率较低，空间相对较大，但由于成本较高、技术壁垒较高、国内相关企业数量少、研发经验匮乏等原因，目前仍处于国产化初级阶段。

薄膜沉积设备

薄膜沉积是指采用物理或者化学的方法使物质附着于衬底材料表面的过程。按工艺原理的不同，集成电路薄膜沉积可分为物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）和原子层沉积（ALD）设备。

全球薄膜沉积设备由美日荷兰高度垄断。

ALD设备市场中，东京电子（TEL）和先晶半导体（ASMI）分别占据了31%和29%的市场份额；PVD市场中，应用材料（AMAT）占85%的比重；CVD市场中，应用材料（AMAT）全球占比约为30%，泛林半导体（Lam）、TEL分别占21%和19%，三大厂商占据了全球70%的市场份额。

全球半导体设备市场呈现快速增长态势，拉动市场对薄膜沉积设备需求的增加，国产替代空间广阔。

根据Maximize Market Research 数据，预计全球半导体薄膜沉积设备市场规模在2025年将从2020年的172亿美元扩大至340亿美元，CAGR约15%。

全球主要薄膜沉积设备公司：

ALD设备是芯片微缩的核心动力之一，其市场增速显著快于其他设备，2020-2025年CAGR26.3%。根据SEMI预计，2020-2025年全球ALD设备年复合增速达26.3%，所有晶圆制造设备中增速最快。

目前半导体ALD设备仍基本由境外厂商垄断，国内ALD设备公司主要包括微导纳米、拓荆科技和北方华创。微导纳米设备主要为TALD，主要用于沉积金属薄膜，拓荆科技为PEALD设备，主要沉积SiO2等非金属薄膜。

国内厂商中，北方华创布局PVD、APCVD、APCVD以及用于功率等的PECVD、ALD，其中PVD设备独领风骚。

沈阳拓荆布局PECVD、SACVD以及ALD，产品已广泛应用于国内14nm以上晶圆制造产线。

中微公司2022年新的针对MiniLED市场的MOCVD将实现0-1放量，WLPCVD研发也取得突出进展。

盛美上海前道大马士革ECD设备已实现批量订单；SiNLPCVD客户端进行量产认证，未来有望放量赋能。

SEMI预计2020-2025年ALD设备市场空间增速超越其他IC关键设备，CAGR达26.3%：

资料来源：SEMI2021

当前干法刻蚀、清洗、去胶设备等均已实现较高国产化率，CMP、薄膜沉积、量测等设备成熟制程均有产品推出。

国内尚未获得突破的设备主要为光刻设备，另外，28nm及以下薄膜沉积、刻蚀、量测检测、离子注入和涂胶显影等环节国产设备仅覆盖部分步骤。在内因及外因推动下，下游厂商加快国产设备认证，增量空间较大如刻蚀、CVD等领域，以及此前国产化率较低量测、涂胶显影等设备国产化率有望提升，半导体设备整体国产替代空间广阔。

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