《電子技術(shù)應(yīng)用》
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設(shè)備·零部件:需求測(cè)算(附深度)

2022-03-09
來(lái)源:半導(dǎo)體風(fēng)向標(biāo)

一、行業(yè)特點(diǎn):分散化,、技術(shù)壁壘高

半導(dǎo)體設(shè)備根據(jù)功能分區(qū),,其零部件通常可分為:光學(xué)系統(tǒng),、機(jī)械類,、電氣類、機(jī)電一體類,、氣體輸送系統(tǒng),、真空系統(tǒng)、附屬設(shè)備,、儀器儀表,、氣動(dòng)系統(tǒng)類、二次配設(shè)施,、工藝材料類,。

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半導(dǎo)體設(shè)備零部件因種類繁多且工藝差別較大,行業(yè)相對(duì)分散,,其高壁壘主要體現(xiàn)為:技術(shù)壁壘,、認(rèn)證壁壘和原材料壁壘。

二,、中國(guó)市場(chǎng):國(guó)產(chǎn)化率低,,核心零部件卡脖子風(fēng)險(xiǎn)高

由于行業(yè)技術(shù)壁壘高,且國(guó)產(chǎn)廠商起步晚,,目前半導(dǎo)體零部件行業(yè)內(nèi)各細(xì)分產(chǎn)品主要份額被美國(guó),、日本,、歐洲、韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣少數(shù)企業(yè)所壟斷,,國(guó)產(chǎn)化率較低,。

需求角度看,國(guó)內(nèi)零部件采購(gòu)中,,石英件,、RF射頻發(fā)生器、泵,、閥門(mén),、靜電卡盤(pán)、噴淋頭,、邊緣環(huán)的需求占比較大,,分別為11%、10%,、10%,、9%、9%,、8%,、6%。

國(guó)產(chǎn)化角度看,,石英,、噴淋頭、邊緣環(huán)國(guó)產(chǎn)廠商已經(jīng)可以覆蓋10%以上的市場(chǎng),;射頻發(fā)生器,、MFC、機(jī)械臂的國(guó)產(chǎn)化率在1%-5%之間,;而閥門(mén),、靜電卡盤(pán)、測(cè)量?jī)x表,、O-ring的國(guó)產(chǎn)化率不足1%,。

三、設(shè)備廠視角看零部件需求

成本視角:國(guó)內(nèi)設(shè)備廠商材料費(fèi)占營(yíng)收比例約為60%,;全球材料費(fèi)占營(yíng)收比重預(yù)計(jì)在40%左右,。我們由此測(cè)算出:2022年全球半導(dǎo)體設(shè)備零部件需求將增長(zhǎng)至400億美元量級(jí);國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備廠商的采購(gòu)需求將近141億元,。

采購(gòu)視角:多家國(guó)產(chǎn)設(shè)備廠商2020年采購(gòu)總額為材料成本的2倍之多,,設(shè)備廠在手訂單充沛,超前采購(gòu)趨勢(shì)顯著。采購(gòu)結(jié)構(gòu)上,,氣體輸送系統(tǒng),、機(jī)械類、電氣類,、機(jī)電一體類采購(gòu)比例高,。

建議關(guān)注:北方華創(chuàng)、萬(wàn)業(yè)企業(yè),、江豐電子,、光力科技、神工股份,、新萊應(yīng)材、華亞智能,、石英股份,、華卓精科(未上市)、富創(chuàng)精密(未上市),。

風(fēng)險(xiǎn)提示:(1)下游擴(kuò)產(chǎn)不及預(yù)期,;(2)國(guó)產(chǎn)設(shè)備放量不及預(yù)期;(3)貿(mào)易爭(zhēng)端影響上游供應(yīng),。

1    行業(yè)特點(diǎn):分散化,、技術(shù)壁壘高

半導(dǎo)體設(shè)備作為全球最尖端設(shè)備之一,設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜,,所需零部件種類繁多,,且對(duì)技術(shù)要求極高。根據(jù)功能分區(qū),,半導(dǎo)體設(shè)備零部件通常分為:

光學(xué)系統(tǒng):光學(xué)元件,、光柵、物鏡等,;

機(jī)械類:可分為金屬結(jié)構(gòu)件/工藝件和非金屬件,;

電氣類:射頻電源、遠(yuǎn)程等離子源,、射頻匹配器等,;

機(jī)電一體類:EFEM、機(jī)械手,、加熱器等,;

氣體輸送系統(tǒng):供氣系統(tǒng)、氣柜等,;

真空系統(tǒng):真空閥門(mén),、真空節(jié)流閥、氣體管路閥等;

附屬設(shè)備:泵,、LDS,、熱水機(jī)等;

儀器儀表:壓力計(jì),、氣體測(cè)量?jī)x器,、液體流量控制器等;

氣動(dòng)系統(tǒng)類:閥門(mén),、接頭,、氣管等;

二次配設(shè)施:電力系統(tǒng),、工藝氣體系統(tǒng)等,;

工藝材料類:硅片、氣源,、硅電極等,。

半導(dǎo)體設(shè)備零部件不僅種類繁多,且同種類別產(chǎn)品因工藝,、材料等不同技術(shù)上也有很大差異,,因此零部件行業(yè)內(nèi)多數(shù)企業(yè)只專注于特定生產(chǎn)工藝或特定材料,行業(yè)相對(duì)分散,,且壁壘很高,;主要體現(xiàn)為:

(1)技術(shù)壁壘:半導(dǎo)體設(shè)備零部件在材料特性、加工工藝,、表面處理,、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面都有極高的要求,需要相關(guān)企業(yè)長(zhǎng)期的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用積累,。

(2)認(rèn)證壁壘:通常情況下,,半導(dǎo)體設(shè)備零部件需要經(jīng)過(guò)質(zhì)量、工藝,、性能等多指標(biāo)認(rèn)證,,認(rèn)證時(shí)間通常需要2-3年;且一旦通過(guò)認(rèn)證,,雙方一般長(zhǎng)期深度綁定,,不會(huì)輕易更換。

(3)原材料壁壘:晶圓制造涉及多種氣體及化學(xué)反應(yīng),,對(duì)設(shè)備內(nèi)部構(gòu)件的應(yīng)變,、抗腐蝕、電子特性等要求極高,,部分則體現(xiàn)為對(duì)原材料純度等的高要求,。因此,,擁有長(zhǎng)期、穩(wěn)定,、優(yōu)質(zhì)的原材料供應(yīng)對(duì)關(guān)鍵零部件廠來(lái)說(shuō)非常重要,。

2  中國(guó)市場(chǎng):國(guó)產(chǎn)化率低,核心零部件卡脖子風(fēng)險(xiǎn)高

由于行業(yè)技術(shù)壁壘高,,且國(guó)產(chǎn)廠商起步晚,,目前半導(dǎo)體零部件行業(yè)內(nèi)各細(xì)分產(chǎn)品主要份額被美國(guó)、日本,、歐洲,、韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣少數(shù)企業(yè)所壟斷,國(guó)產(chǎn)化率較低,。

根據(jù)芯謀研究數(shù)據(jù),,2020年國(guó)內(nèi)12吋和8吋晶圓線前道設(shè)備零部件采購(gòu)金額超10億美元,除臺(tái)積電,、三星,、海力士等在大陸的產(chǎn)線,本土制造廠商采購(gòu)金額約為4.3億美元,。

需求角度看,國(guó)內(nèi)零部件采購(gòu)中,,石英件,、RF射頻發(fā)生器、泵,、閥門(mén),、靜電卡盤(pán)、噴淋頭,、邊緣環(huán)的需求占比較大,,分別為11%、10%,、10%,、9%、9%,、8%,、6%。

國(guó)產(chǎn)化角度看,,石英,、噴淋頭、邊緣環(huán)國(guó)產(chǎn)廠商已經(jīng)可以覆蓋10%以上的市場(chǎng),;射頻發(fā)生器,、MFC、機(jī)械臂的國(guó)產(chǎn)化率在1%-5%之間;而閥門(mén),、靜電卡盤(pán),、測(cè)量?jī)x表、O-ring的國(guó)產(chǎn)化率不足1%,。

(1)閥門(mén):閥門(mén)大量應(yīng)用于設(shè)備的氣路和真空系統(tǒng)中,,大都采用超高純應(yīng)用材料。國(guó)內(nèi)新萊應(yīng)材2012年獲AMAT工藝認(rèn)證,,進(jìn)入國(guó)際大廠AMAT,、Lam供應(yīng)鏈;目前進(jìn)一步覆蓋北方華創(chuàng),、中微等國(guó)內(nèi)設(shè)備廠商,,其產(chǎn)品可覆蓋廠務(wù)端投資額的3%-5%,設(shè)備端采購(gòu)額的5%-10%,。

(2)靜電卡盤(pán):靜電卡盤(pán)利用靜電吸附原理,,在高真空等離子體或特氣環(huán)境中實(shí)現(xiàn)對(duì)晶圓的夾持和溫度控制;其技術(shù)難點(diǎn)在于通過(guò)多達(dá)100個(gè)溫控分區(qū)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的均勻控制,。目前該市場(chǎng)主要由美國(guó),、日本等企業(yè)高度壟斷,比如AMAT,、LAM,、新光電氣、TOTO,、NTK等,;

國(guó)內(nèi)廠商取得突破進(jìn)展的有海拓創(chuàng)新和華卓精科。華卓精科開(kāi)發(fā)出12吋PVD氮化鋁靜電卡盤(pán),,主要客戶為北方華創(chuàng)和魯汶儀器,。海拓創(chuàng)新2014年左右開(kāi)始半導(dǎo)體研發(fā)靜電吸附系統(tǒng),目前可提供性能陶瓷和薄膜涂層兩大類產(chǎn)品,,可用于PVD,、CVD、干法刻蝕等設(shè)備上,。

(3)O-ring:半導(dǎo)體工藝中存在大量含氟,、含氫等高能態(tài)氣體,高溫環(huán)境下極易引起材料表面化學(xué)及物理反應(yīng),,因此對(duì)密封件的超潔凈,、耐高溫、抗腐蝕性能要求很高,。目前,,O-ring市場(chǎng)主要被法國(guó)杜邦(Dupont)壟斷,,國(guó)產(chǎn)廠商芯密科技2020年初成立于臨港,8月實(shí)現(xiàn)一期量產(chǎn),,取得國(guó)產(chǎn)密封圈的突破性進(jìn)展,。

(4)測(cè)量?jī)x器:工藝制造需要半導(dǎo)體設(shè)備內(nèi)部整合壓力檢測(cè)、流量檢測(cè),、氣體分析,、光子數(shù)分析等測(cè)量系統(tǒng),種類復(fù)雜且要求高,。目前此部分市場(chǎng)主要被美國(guó)萬(wàn)機(jī)儀器(MKS)壟斷,。

(5)射頻發(fā)生器:射頻發(fā)生器主要用來(lái)產(chǎn)生等離子體炬,比如ICP中產(chǎn)生高頻電流輸送給電感線圈,。其關(guān)鍵指標(biāo)在于其工作頻率,、輸出功率以及頻率和功率的穩(wěn)定性。國(guó)際市場(chǎng)主要被AE,、MKS等壟斷,,國(guó)內(nèi)北廣科技承擔(dān)國(guó)家02專項(xiàng)“射頻發(fā)生器研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”課題,2019年通過(guò)驗(yàn)收,。后續(xù),,北方華創(chuàng)2020年收購(gòu)北廣科技射頻應(yīng)用相關(guān)資產(chǎn)。

(6)機(jī)械臂:半導(dǎo)體設(shè)備對(duì)于機(jī)械臂的穩(wěn)定性,、傳片速率和準(zhǔn)確性要求很高,。目前,美國(guó)布魯克斯(Brooks)的真空機(jī)械手和真空傳輸平臺(tái)產(chǎn)品幾乎壟斷了全球市場(chǎng),。日本RORZE在日本晶圓手搬送機(jī)排名第一。國(guó)內(nèi)廠商有沈陽(yáng)新松,,2020年其EFEM和真空傳輸平臺(tái)等集束型設(shè)備實(shí)現(xiàn)小批量銷(xiāo)售,。

3  設(shè)備廠視角看零部件需求

3.1  成本視角:22年全球400億美元,國(guó)產(chǎn)廠商141億元需求

我們摘取主要國(guó)產(chǎn)設(shè)備廠商其設(shè)備及備品備件相關(guān)業(yè)務(wù)的收入及成本結(jié)構(gòu),,發(fā)現(xiàn):

(1) 2020年國(guó)內(nèi)主要半導(dǎo)體設(shè)備廠商的材料成本合計(jì)約為66.6億元,,即當(dāng)年采購(gòu)需求約為67億元;材料占成本比例一般在90%上下,,綜合毛利率來(lái)看,,國(guó)內(nèi)設(shè)備廠商材料費(fèi)占營(yíng)收比例約為60%??紤]到泛林,、應(yīng)用材料等國(guó)際設(shè)備大廠的毛利率水平差不多在40%-50%之間,高于國(guó)內(nèi)設(shè)備廠商,,且其市占率很高,,則45%毛利率假設(shè)下,,全球材料費(fèi)占營(yíng)收比重預(yù)計(jì)在40%左右。

(2)根據(jù)VLSI數(shù)據(jù),,2020年全球晶圓制造設(shè)備(WFE)市場(chǎng)規(guī)模為636億美元,;40%的材料費(fèi)/營(yíng)收的假設(shè)下,2020年全球半導(dǎo)體設(shè)備零部件需求約為254億美元,。

(3)根據(jù)AMAT判斷,,2021年全球WFE規(guī)模在800億美元上下,2022年則將上升到1000億美元量級(jí),,2020-2022年復(fù)合增速25%,;即同樣40%的材料/營(yíng)收假設(shè)下,對(duì)應(yīng)2022年全球半導(dǎo)體設(shè)備零部件需求將增長(zhǎng)至400億美元量級(jí),。

(4)國(guó)產(chǎn)化推動(dòng)下,,國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備廠商快速放量,從2021年收入增速上來(lái)看,,北方華創(chuàng),、盛美上海、屹唐股份預(yù)計(jì)同比增長(zhǎng)均超50%,,中微同比增長(zhǎng)37%等,,遠(yuǎn)高于全球WFE市場(chǎng)25%的復(fù)合增速。我們保守假設(shè)國(guó)內(nèi)設(shè)備廠商2020-2022年45%的收入復(fù)合增速,,同樣60%的材料/營(yíng)收占比,,則2022年國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備廠商的零部件采購(gòu)需求約為141億元。

3.2   采購(gòu)視角:2倍超前采購(gòu),,機(jī)械/電氣/氣體/機(jī)電占比大

從2020年主要國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備廠商采購(gòu)上看,,北方華創(chuàng)、中微,、屹唐股份,、精測(cè)電子等的實(shí)際采購(gòu)金額合計(jì)約156億元,遠(yuǎn)超成本角度看的當(dāng)年66.6億元的零部件需求,,驗(yàn)證下游擴(kuò)產(chǎn)及國(guó)產(chǎn)替代驅(qū)動(dòng)下,,半導(dǎo)體設(shè)備廠商在手訂單充裕,零部件超前采購(gòu)趨勢(shì)顯著,。其中,,北方華創(chuàng)、盛美上海,、華海清科和芯源微當(dāng)年采購(gòu)總額與材料成本的比例高達(dá)2倍之多,。

結(jié)構(gòu)上看,半導(dǎo)體設(shè)備廠商氣體輸送系統(tǒng),、機(jī)械類,、電氣類,、機(jī)電一體類采購(gòu)占比大。

(1)氣體輸送系統(tǒng):中微公司2018年前五大供應(yīng)商中,,供應(yīng)氣體輸送系統(tǒng)的超科林采購(gòu)占比第一,,達(dá)到10.5%;類似地,,屹唐股份21H1對(duì)超科林采購(gòu)比例達(dá)到6.2%,,拓荊科技2020年對(duì)超科林采購(gòu)比例為8.2%。國(guó)內(nèi)廠商華亞智能主營(yíng)金屬結(jié)構(gòu)件,,其大客戶即為超科林,。

(2)機(jī)械類:機(jī)械類的采購(gòu)大頭主要為石英、陶瓷件,、密封件等非金屬件,。從國(guó)內(nèi)設(shè)備廠采購(gòu)來(lái)看,中微公司2018年主要采購(gòu)自Ferrotec和靖江先鋒,;靖江先鋒主營(yíng)金屬結(jié)構(gòu)件和不銹鋼/鋁質(zhì)加熱器,,占其當(dāng)年采購(gòu)的5.2%。盛美上海和芯源微則采購(gòu)自蘇州兆恒,。

(3)電氣類:電氣類主要為射頻電源,、射頻匹配器等部件。中微公司2018年和拓荊科技2020年主要采購(gòu)自萬(wàn)機(jī)儀器(MKS),。

(4)機(jī)電一體類:包括EFEM,、機(jī)械手等;國(guó)內(nèi)設(shè)備廠主要采購(gòu)自日本的Rorze,,芯源微采購(gòu)自日本電產(chǎn)三協(xié)(NidecSankyo),;盛美上海采購(gòu)自其關(guān)聯(lián)企業(yè)NINEBELL。

建議關(guān)注:北方華創(chuàng),、萬(wàn)業(yè)企業(yè),、江豐電子、神工股份,、新萊應(yīng)材、華亞智能,、石英股份,、華卓精科(未上市)、富創(chuàng)精密(未上市),。

風(fēng)險(xiǎn)提示:(1)下游擴(kuò)產(chǎn)不及預(yù)期,;(2)國(guó)產(chǎn)設(shè)備放量不及預(yù)期;(3)貿(mào)易爭(zhēng)端影響上游供應(yīng),。



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