详解半导体前道7大类设备

本周，SEMI发布了半导体设备市场年终预测报告，预计2020年全球半导体制造设备销售总额将在2019年596亿美元的基础上增长16%，创下689亿美元的业界新纪录。而且，全球半导体设备市场在明、后两年的增长后劲也很强，预估2021年将实现719亿美元的销售额，2022年将进一步升至761亿美元。

相比于今年的状况，2019年明显疲软。据统计，2019年全球排名前10的半导体设备商的总销售额为590.4亿美元，与2018年的615.4亿美元相比，下降了4.07%。这其中，美国的应用材料以134.7亿美元的销售额位列全球第一，该公司从2007年开始就一直占据首位，不过，2011年，头名位置曾被光刻机龙头ASML夺得，那之后，应用材料又夺回了龙头宝座。

从今年3月开始，虽然全球疫情还很严重，但半导体设备市场就一直呈现快速增长态势，同比都实现了较大幅度的增长，如下图所示。

特别是到了8月，北美半导体设备制造商出货金额达到26.53亿美元，环比增长3%，同比增长了32.5%，为2018年5月来的新高，并创下连续11个月超过20亿美元的佳绩。

在整个半导体设备市场中，晶圆制造设备大约占整体的80%，封装及组装设备大约占 7%，测试设备大约占 9%，其他设备大约占 4%。而在晶圆制造设备中，光刻机，刻蚀机，薄膜沉积设备为核心设备，分别占晶圆制造环节设备成本的30%，25%，25%。

而火爆的市场对半导体前道和后道设备都提出了更多的需求。其中，前道设备（如晶圆制造、晶圆厂设施和光罩设备等）2020年将增长15%，达到594亿美元，预计2021和2022年将分别增长4%和6%。而占晶圆制造设备总销售约一半的代工和逻辑芯片业务，拜先进技术大量投资所赐，今年支出出现两位数增长，达到300亿美元；NAND闪存制造设备支出则有30%的大幅增长，超过140亿美元，DRAM则有望在2021和2022年成为带动增长的火车头。

后道设备方面，组装和封装设备在先进封装应用的助长下，预估2020年增长20%，达到35亿美元，2021和2022年也有望分别增长8%和5%。半导体测试设备市场2020年将大涨20%，达到60亿美元，2021和2022年也有望在5G和高性能运算（HPC）应用需求带动下延续增长态势。

半导体设备厂商方面，据Gartner统计，全球规模以上晶圆制造设备商共计58家，其中日本的企业最多，达到 21 家，占36%，其次是欧洲13家、北美10家、韩国7家，而中国大陆仅4家，分别是上海盛美、上海中微、Mattson（亦庄国投收购）和北方华创等。半导体设备是一个高度垄断的市场。根据各细分设备市场占有率统计数据，在光刻机、PVD、刻蚀机、氧化/扩散设备上，前三家设备商的总市占率都达 90%以上，而且行业龙头都能占据一半左右的市场。

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报告全文164页，系统、深入分析了半导体设备产业链全貌、市场前景、竞争格局和投资策略，具有极高的参考价值。

报告提纲：

一、全球半导体设备市场规模及竞争格局

二、全球半导体设备详细拆分及国产化率分析

• 光刻机市场及国产化率情况

• 刻蚀机市场及国产化率情况

• 镀膜设备市场及国产化率情况

• 量测设备市场及国产化率情况

• 清洗设备市场及国产化率情况

• 离子注入设备市场及国产化率情况

• 其他设备市场及国产化率情况

三、半导体设备核心标的推荐逻辑

报告摘要：

半导体市场不同阶段需求推动力

• 1990s-2005，PC机、互联网时代，2010 年后成存量市场;

• 2005-2018:移动手机、社交媒体时代， 2020年后成存量市场;

• 2018-未来:人工智能、大数据时代，AI 成行业需求核心驱动力

• 2017-2020，移动消费市场缓慢增长 AI 市场大幅增长;

• 2017-2020，硅片制造设备全球需求量平均为450亿美元/年。

技术革新带来硅片制造设备资本支出大幅提升

• NAND从Planar发展到3D 64层结构，制造设备支出增加60%；

• DRAM从25纳米发展到14-16纳米，制造设备支出增加40% ;

• 晶圆代工厂加工工艺从28纳米发展到7纳米，制造设备支出增加100%;

• LCD发展到OLED技术，制造设备支出增加425%。

设备商每隔18-24个月推出更先进的制造设备

• 按照摩尔定律，每隔18-24个月集成电路的技术都要进步一代，那么相应的上游设备商也必须每隔 18-24个月推出更先进的制造设备;

• 50多年来，光刻机的分辨率从10微米发展到目前的10纳米，整整提升了1000倍。

半导体制造工艺流程

• 如今建设一条12英寸芯片生产线的投资已经很高，少则 30-50亿美元，其中仅半导体设备的投资占70%以上。

• 根据2017年美国加 州UC Berkeley大 学的理论数据，一 条月产12英寸硅片， 5万片的生产线， 需要50台光刻机， 10台大束流离子注 入机，8台中束流 离子注入机，40台 付蚀机以及30台薄 膜淀积设备等，估 计各类设备的总计 台(套)要超过500个。

新建产线资本支出中半导体设备支出占比高达80%

• 新晶圆制造厂从建立到生产的周期大概为2年;

• 一般在第20个月的时候开始进行设备搬入安装、测试、试生产;

• 一条新建产线最大的资本支出来自于半导体设备，资本支出占比高达80%，厂房建设占比仅20%。

晶圆制造设备占半导体设备比例达80%，其中光刻、刻蚀、镀膜占比最高

• 晶圆制造设备在整个半导体制造设备中占比最大，投资占比达80%;

• 晶圆制造设备种，光刻机占比最高(30%)，其次是刻蚀设备(20%)，PVD(15%)，CVD(10%)，量测设备(10%)，离子注入设备(5%)等。

全球半导体设备投资额呈上升趋势

• 2017年半导体设备市场总销售额达到566亿美元，相较于2016年的412亿美元，同比增长了37%。2018年有望达到超过600亿美元的规模，符合增长率7.7%。全球半导体设备投资额呈上升趋势;

• 2016年，中国大陆市场首次超过北美和日本，半导体设备销售额达到64.6亿美元，同比增长13%， 成为全球半导体设备销售第三大市场。2017年，中国大陆市场仍处于全球半导体设备销售第三大 市场，以27%的增速达到了82.3亿的市场规模。

全球半导体设备市场集中度高，美日厂商技术领先

• 产品市场集中度高，美日技术领先，以美国应用材料、荷兰阿斯麦、美国拉姆研究、日本东京电子、 美国科磊等为代表的Top10国际知名企业占据了全球集成电路装备市场的主要份额。2016年全球半 导体专用设备前 10 名制造商销售规模占全球市场的 79%，前 20 名销售占比87%，前10名销售占 比92%，市场集中度高。

半导体制造核心设备市场高度垄断

• 晶圆制造核心设备为光刻机、刻蚀机、PVD和CVD，四者总和占晶圆制造设备支出的75%;

• 光刻机被荷兰阿斯麦和日本的尼康及佳能垄断，TOP3 市占率高达92.8%;

• 刻蚀机被美国的拉姆研究、应用材料及日本的东京电子垄断，TOP3 市占率高达90.5%;

• PVD被美国的应用材料、Evatec、Ulvac垄断，TOP3 市占率高达96.2%;

• CVD被美国的应用材料、东京电子、拉姆研究垄断，TOP3 市占率高达70%;

• PVD被美国的应用材料、Evatec、Ulvac垄断，TOP3 市占率高达96.2%;

• 氧化/扩散设备主要被日本的日立、东电和ASM垄断， TOP3 市占率高达94.8%。

报告节选：

（转半导体观察  未来智库  今日半导体，综合整理发布）