机械设备行业半导体设备专题报告（一）：前道设备，扼喉之手，亟待突破！-20230516-天风证券-78页_2mb

半导体设备专题报告总结：前道设备——扼喉之手，亟待突破

核心内容

半导体设备是半导体制造的基石，其市场规模庞大，2024年有望迎来上行周期。全球半导体设备市场在技术和宏观环境的共同驱动下，呈现10年长周期和3-4年短周期的波动特征。前道设备占据总设备投资的约80%，其中薄膜沉积、刻蚀和光刻设备为三大核心工艺设备。随着制程进步和存储芯片3D化，前道设备需求持续增长。国内晶圆厂逆势扩产，推动国产设备替代进程。

主要观点

• 半导体设备市场增长：2022年全球半导体设备市场规模达1076.5亿美元，中国大陆市场增速远超全球。预计2024年全球半导体资本开支将上修。
• 前道设备的重要性：前道设备在半导体制造中占据主导地位，其价值量占比达80%，薄膜沉积、刻蚀和光刻是主要工艺模块。
• 国产替代需求迫切：受国际限制影响，我国半导体设备进口依赖严重，自给率仅11%。国内晶圆厂扩产带动国产设备需求上升。
• 关键设备市场格局：薄膜沉积、刻蚀和光刻设备市场由欧美和日系厂商主导，国产厂商在部分领域已有突破。

关键信息

1. 全球半导体设备市场趋势

• 2022年全球半导体设备销售额达到1076.5亿美元，同比增长5%。
• 中国大陆连续三年成为全球最大的半导体设备市场，2022年设备投资为282.7亿美元，增速高于全球。
• 国际限制下，国产设备替代成为必然趋势。

2. 前道设备细分市场分析

• 薄膜沉积：2022年全球市场达229亿美元，主要由欧美和日系厂商垄断。PECVD为最大细分市场，占比65亿美元。
• 刻蚀：2022年全球干法刻蚀设备市场约230亿美元，Lam、TEL和AMAT占据主导。国内中微公司和北方华创在该领域有突破。
• 光刻：ASML为全球龙头，掌握EUV技术，Nikon也提供DUV设备。国内光刻设备几乎空白。
• 涂胶显影：2021年全球市场超30亿美元，TEL占据近90%市场份额。中芯源微实现28nm以上工艺全覆盖。
• 离子注入：AMAT和Axcelis占据主导，凯世通和中科信为国产厂商。
• 热处理：AMAT占据主导，屹唐股份和北方华创在该领域有所突破。
• CMP：应用材料和荏原占据90%市场份额，华海清科和烁科精微为国内主要厂商。
• 清洗：迪恩士（SCREEN）占据50%以上市场份额，盛美上海、至纯科技和北方华创为国产厂商。
• 量测/检测：KLA占据半数以上市场份额，上海精测、中科飞测和上海睿励为国产厂商。

3. 前道工艺流程与设备需求

• 前道工艺包括FEOL、MOL、BEOL，涉及数百道工序。
• 主要工艺包括：衬底制备、有源区工艺、STI隔离工艺、双阱工艺、栅氧化工艺、多晶硅栅工艺、LDD离子注入、Salicide工艺、ILD工艺、接触孔工艺、IMD工艺、通孔工艺、顶层金属AI工艺、钝化层工艺。
• 每项工艺对应不同的设备，如光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备等。

4. 薄膜沉积设备详解

• CVD设备：包括APCVD、LPCVD、MOCVD等，其中PECVD为主流，适用于介质绝缘层和半导体材料的沉积。
• PVD设备：包括真空蒸镀、磁控溅射、离子化PVD等，磁控溅射PVD在金属薄膜沉积中应用广泛。
• ECD设备：用于铜互连填充，盛美上海在该领域有显著优势。
• EPI设备：用于外延生长，如SiGe外延，用于提高晶体管性能。

5. 全球市场格局

• CVD设备：AMAT、Lam、TEL主导，AMAT占比约30%，Lam约21%，TEL约19%。
• PVD设备：AMAT几乎垄断市场，占比85%。
• ALD设备：TEL和ASM占据主要市场份额，ALD适用于高深宽比结构和薄膜沉积。

风险提示

• 半导体行业景气度恢复不及预期
• 国产设备导入进度不及预期
• 国际上对我国半导体管制力度加大
• 上游零部件供应风险