看着镜子搞死你小荡货

新闻中心

News Center

转载—半导体系列报告:国内前道设备迎本土扩产东风(一)

2022-02-24 by Super User

● 前道晶圆制造设备是半导体制造核心设备,市场规模近千亿美元

半导体制造分为前道工艺(晶圆制造)和后道工艺(封装),前道工艺通过循环重复氧化/扩散、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜生长、清洗与抛光、金属化等工艺步骤在晶圆上形成器件并连接成电路。根据 SEMI 数据,全球半导体设备市场中前道设备占比约为86%,市场规模达到914亿美元,预计 2022年全球用于晶圆制造的前道设备市场规模将达到980亿美元。根据 Gartner 数据,2020年前道设备市场中薄膜沉积、刻蚀、光刻设备占比分别为 21.45%、21.2%、20.8%。

●?半导体需求持续走高,全球晶圆制造扩产大潮推动设备市场繁荣

当前5G、AIoT、工业数字化等新应用普及推动半导体需求持续走高,根据WSTS 预测,全球半导体销售额将在2020年的4404亿美元基础上,在2021、2022年分别增长19.7%、8.8%,达到5272亿美元、5734亿美元。结合历史资本开支、产能增长及供需结构分析,以台积电为龙头的晶圆代工厂以及三星、海力士、美光为龙头的先进存储芯片IDM产能扩张有望再次成为推动前道设备市场繁荣的主要因素。

●?美、日、欧主导全球市。夜暗郎璞腹侍嵘占涔憷

根据Gartner数据,2020年全球前十大前道半导体设备厂商中3家来自美国,总计市占率40%,4家来自日本,总计市占率19.5%。其中美国的应用材料占据18.6%市场份额排名第一,荷兰的ASML由于其在浸润式DUV光刻机及EUV垄断地位,以18.1%市场份额占据全球第二,泛林(美)、东京电子(日)、科磊(美)分别占据三至五位。中国主要前 道半导体设备厂商北方华创、屹唐、中微公司和盛美总计仅占全球1.5%市场份额。根据芯谋研究的统计,2020年中国晶圆厂设备采购中仅7%来自于中国企业,国产化率提升空间广阔。

●?国产替代加速,推荐产品通过验证进入商业量产周期的设备公司

我国正开启晶圆制造产能大规模扩张的周期,在国际环境不确定性增加、 政策、资本、本土客户的支持下,我国国产半导体设备在本土客户验证和导入进度得到提速。我们认为产品已通过验证、正在或即将量产导入的本土公司有望在本轮国内晶圆制造产能扩张周期内实现业绩显著提升。我们看好在刻蚀、薄膜沉积、氧化扩散、清洗等多领域协同布局的北方华创、在刻蚀领域已进入国内外一线晶圆代工、存储大厂的中微公司以及有望打破国外垄断,大规模出货集成电路制造离子注入机的万业企业。产业链相关公司包括盛美上海、至纯科技、拓荆科技(未上市)、屹 唐半导体(未上市)、华海清科(未上市)、上海微电子(未上市)。

●?风险提示:需求不及预期,行业扩产不及预期,新产品开发不及预期。

?一、前道半导体设备:半导体制造核心工艺设备?

半导体制造分为前道工艺(Front ?End)和后道工艺(Back ?End),其中前道工艺指在晶圆上形成器件的工艺过程,也称晶圆制造,后道工艺指将晶圆上的 器件分离, 封装的工艺过程。当前半导体产业界 IDM ( 垂直整合) 和“fabless+foundry+OSAT”分工两大模式中,IDM 和 foundry 具备前道工艺生产线,其中头部代表企业如 IDM 英特尔、三星、海力士、美光、德州仪器,foundry如台积电、联电、格罗方德、中芯国际、华虹半导体等。前道制造工艺通过物理、化学工艺步骤在晶圆表面形成器件,并生成金属导线 将器件相互连接形成集成电路。前道工艺共有七大工艺步骤,分别为氧化/扩散(Thermal Process)、光刻(Photo-lithography)、刻蚀(Etch)、离子注入(Ion Implant)、薄膜生长(Dielectric and Metal Deposition)、清洗与抛光(Clean & CMP)、金属化(Metalization),通过循环重复上述工艺,最终在晶圆表面形成立体的多层结构,实现整个集成电路的制造。由于制程提升,晶圆上集成的器 件和电路复杂度和密度随之提升,先进逻辑芯片和存储芯片需要上千道工序去完成芯片的制造。

1、前道设备为投资重点,供给端高度集中于美、日、欧头部厂商

半导体前道制造设备是半导体制造设备的投资重点。根据半导体制造中前道工艺(晶圆制造)和后道工艺(封装测试)之分,应用于集成电路领域的设备通常可分为前道工艺设备和后道工艺设备两大类,其中前道设备市场占半导体设 备主要市场份额,根据SEMI数据,2020年全球晶圆制造(前道)设备市场占比为86.1%,后道封装及测试设备分占5.4%和8.5%,预计 2021-2023年该比重也将维持在 86%左右。薄膜生长、刻蚀和光刻设备为半导体前道制造核心设备,其市场规模最大。对应主要工艺,半导体前道设备主要包括氧化/扩散设备、光刻设备、刻蚀设备、 清洗设备、离子注入设备、薄膜沉积设备、机械抛光设备等,其中光刻、刻蚀和薄膜生长设备市场规模最大。根据Gartner数据,2020年全球半导体前道薄膜生长、刻蚀和光刻设备市场规模分别为 139.2亿美元、136.9亿美元和135.4亿美元,分别以21.5%、21.1%和21.9%市占率位居前三。

全球半导体前道设备由美、日、欧企业主导供给端,中国厂商市场占比较低。根据Gartner数据,2020年前十大前道半导体设备厂商中3家来自美国,总计市占率 40%;4家来自日本,市占率 19.5%;荷兰的ASML由于其在浸润式DUV光刻机及EUV垄断地位,以18.1%市场份额占据全球第二。中国主要前道半导体设备厂商北方华创、屹唐旗下Mattson、中微公司和盛美总计仅占全球 1.5%市场份额。扩产周期内,半导体设备龙头有望迎戴维斯双击。根据历年财报数据,2016年至2021年,全球前道半导体设备龙头应用材料、ASML和泛林营收分别增长1.1、2.1、1.5倍,净利润增长2.4、3.3、3.3 倍,同期(2016年12月31日至2021年12月31 日),市值分别增长3、5.8、4.9倍。

2、2022年全球半导体设备市场规模有望再创新高

半导体设备行业随半导体整体需求呈显著周期成长性。半导体下游需求的周期性成长是半导体设备行业周期性主要因素,根据SEMI和WSTS数据,2005年至2020年二十一年间,有十九年全球半导体设备销售额同比增长方向与全球半导体销售额同比增长方向相同,且设备增长/下降幅度均显著高于半导体销售额幅度,显示更强弹性。2022年全球半导体销售额有望再次突破新高。根据 WSTS的数据,全球半导体销售额由1999年的 1494亿美元提高到了2020年的4404亿美元,预计 2021、2022年还将分别增长19.7%、8.8%,达到 5272亿美元、5734亿美元。2022年全球半导体设备销售额有望连续刷新历史记录。根据SEMI预计,2021年原始设备制造商的半导体制造设备全球销售总额将达到1030亿美元的新高,比2020的710亿美元的历史记录增长44.7%。预计2022年全球半导体制造设备市场总额将扩大到1140亿美元,有望连续第三年创历史新高。从供给端来看,2021年北美半导体设备销售额单月连续创历史新高,日本半导体设备销售额大幅增长。根据SEMI数据,2021年北美半导体设备销售额为429.93亿美元,相较 2020年、2019年的 297.83亿美元、242.89亿美元增长44.4%和 77.0%,其中1-7月连续刷新单月历史新高。根据SEMI和SEAJ数据,2021年日本半导体设备销售额达到30767.56亿日元(约合267.1亿美元),较2020年和2019年增长37.1%和51.3%。从需求端来看,中国大陆、中国台湾和韩国成为全球前三大半导体设备市场。根据SEMI及SEAJ数据,2020年中国半导体设备销售额从2005年的13.3亿美元增加到2020年的187.2 亿美元,占全球比例由12%提升到26%,首次成为全球半导体设备第一大销售市场。2021年前三季度中国半导体设备销售额为211.1亿美元,占比30%,继续维持全球第一。中国台湾和韩国占比24%和23%分列第二三。北美、欧洲、日本占比从2005年17.5%、9.9%、24.9%分别下滑至7.5%、3.0%和8.6%。中国大陆自2013年本土和外资的晶圆代工、存储器项目以及封测项目同时新建、扩建推动设备市场总体保持快速增长;中国台湾主要由台积电对先进制程不断投入拉动设备投资;韩国设备投资主要由全球存储巨头三星和海力士拉动,因此设备市场规模随存储需求波动,且波动幅达较大。

3、前道设备规模近千亿美元,Memory和foundry扩产是投资主推力

2022年全球前道晶圆厂设备支出有望连续第三年创历史新高。根据SEMI数据,2019由于存储器投资合理回落造成负增长外,在 2016年至2021年全球前道晶圆厂设备支出呈现总体持续增长趋势(CAGR18%),并于2020和2021年连续创历史新高(635亿美元、914亿美元)。SEMI在其季度《世界晶圆厂预测报告》(World Fab Forecast)中强调,全球前端晶圆厂设备支出预计将在2022年同比增长10%,达到超过980亿美元的历史新高,标志着连续第三年的增长。

从资本开支来看,存储芯片制造商(主要为IDM)和foundry是主要投资方。根据Omdia数据,2009年至2016年,存储芯片制造商平均每年资本开支占比为33.7%,在2018年存储芯片扩产最高峰时攀升至60.3%,对应666亿美元资本开支,Omdia预计 2022-2025年存储芯片资本开支将触底后逐步回升,占据年均43.9%资本开支,对应520亿美元/年。全球foundry资本开支占比从2009年20.4%提升至2020年24.1%,Omdia预计2022 年-2025年 foundry资本开支占比将提升至年均33.1%,对应 390亿美元/年。SEMI则预计foundry部分占2022 的总支出的46%,超过memory的37%。从晶圆产能增长看,本轮产能扩产幅度最大亦为oundry和存储器制造商。根据SEMI数据,截止 2021年第三季度,全球Memory和foundry月产能为768.9万片和821.6万片折合8寸晶圆,较2019年第一季度分别增长58.6万片和114.8万片折合8寸晶圆,分别占全行业新增产能的21.9%和42.9%。

先进制程推动foundry单位产能设备投资大幅增长。在摩尔定律的推动下,元器件集成度的大幅提高要求集成电路线宽不断缩。贾律际跤胫圃旃ば蛴丛,制造成本呈指数级上升趋势。例如采用昂贵的极紫外光刻机(EUV),或采用多重模板工艺,重复多次薄膜沉积和刻蚀工序以实现更小的线宽,使得薄膜沉积和刻蚀次数显著增加,意味着集成电路制造企业需要投入更多且更先进的光刻机、刻蚀设备和薄膜沉积设备等,造成巨额的设备投入。根据IBS统计,随着技术节点的不断缩。傻缏分圃斓纳璞竿度氤蚀蠓仙那魇。以5纳米技术节点为例,其投资成本高达数百亿美元,是14纳米的两倍以上,28纳米的四倍左右。新兴应用的推陈出新扩大了foundry成熟制程、特色工艺的市场需求。特色工艺主要包括图像传感器、指纹识别、特殊存储、嵌入式非易失性存储器、功率 分立器件、模拟和电源管理IC、高压、射频和微机电系统等,一般以28nm及以上工艺制造。特色工艺多数具备产品研发投入较低,不依赖于先进设备和先进技术,以及产品门类繁多等特点。特色工艺正得到全球主要晶圆代工厂的关注,成为半导体制造领域的另一个重要发展机遇。

根据Yole数据显示,成熟制程的需求增长主要由电源管理、CIS、射频器件等需求驱动。随着5G、新能源汽车、物联网的渗透率提升将带动射频器件、CIS芯片和电源管理芯片市场规模提升,加大成熟制程的晶圆需求。根据Yole预计到 2023 年全球成熟制程晶圆需求为6640万片(以8英寸计),其中电源管理芯片消耗最多占比为57%,其次为CIS芯片占比为27%,射频器件占比为11%,而增速最快的主要为射频及CIS芯片需求。全球成熟制程强需求促使全球主要晶圆代工企业进入成熟制程扩产周期。IHS Markit预测,28nm及以上成熟制程2025年市场规模可达431亿美元,主要应用于MCU、移动设备、物联网、汽车电子等领域。应对新兴领域成熟制程芯片需求提升,台积电、联电、格芯、力积电、中芯国际、华虹半导体等全球主要晶圆代工企业正在进行或规划成熟制程产能扩充。

存储芯片方面,DRAM工艺节点进入10纳米级别及 3D NAND层数增长推动产能扩充的资本开支和设备投资不断增长。DRAM方面,DRAM最小特征尺寸(内存单元阵列激活区的“半间距”的尺寸)自2017 年开进入10nm级别,目前已进入1znm节点,随着节点的不断缩小如同先进逻辑制程一样设备投入亦大幅增长。NAND方面,随着3D NAND取代2D NAND成为主流,并且层数不断推进至192层,薄膜沉积和刻蚀等工序制造工艺步骤大幅增长,设备投入相应不断增长。本土需求、外部因素催生本土扩产强周期,国产前道设备进入快车道中国是全球最大的半导体市。式系。我国是全球半导体销售规模最大的市。軸IA的数据,2020年全球半导体市场规模为4360亿美元,中国半导体市场规模为1512亿美元,占比 35%。中国半导体本土企业,相比海外公司有着地理位置、文化交流等优势,能够更好的为本地客户提供支持。与市场规模全球第一形成鲜明对的是我国半导体产能不足,自给率明显偏低。根据IC Insights的数据,2020年中国半导体企业仅占全球半导体 5%的份额,其中IDM低于1%,Fabless相对占比较高,为15%。从国产化率来看,2020年中国芯片市场规模为1430亿美元,中国制造的芯片价值227亿美元,占比15.9%,但这里面还包括了海外半导体大厂在中国大陆设立的厂商。若仅考虑总部在中国的企业,国产化率仅5.8%,未来国产替代空间广阔。

从来料加工驱动逐步过渡到本土创新驱动,复杂国际环境下半导体供应链安全至关重要。随着中国进入经济升级的时代,我国数字经济规模已超过5万亿美元(中国信通院,2020年数据),5G、AIoT、新能源汽车等应用创新逐步走在世界前列,我们认为国内半导体需求增长推力从过去以来料加工、组装电子产品的“世界工厂”模式驱动过渡到本土创新驱动。因此,在中美贸易摩擦升级和全球新冠疫情影响下,作为电子信息关键元器件的半导体供应链安全至关重要。本土芯片设计产业进入爆发期,晶圆制造需求有望不断扩大。在政策支持下,大量社会资本开始涌入半导体行业,根据云岫资本的统计,2020年我国半导体行业股权投资413起,约是2019年的两倍,投资金额超1400亿元,相比2019年约300亿人民币的投资额增长近4倍。在此情况下,我国半导体企业数量激增,根据魏少军教授在2020年中国半导体行业协会集成电路设计分会年会上的报告,2020年我国设计企业数量达2218家,是2015年的3倍。另一方面,出于提升自身产品竞争力、供应链安全等目的,作为已经成长起来的本土消费电子制造商、互联网厂商、OEM、通信设备等业外厂商纷纷投资进入半导体设计领域。在此背景下,本土晶圆制造需求有望随之不断扩大。

国产先进存储芯片技术实现突破,未来几年有望产能显著提升。截至2021年, 国内先进DRAM制造商长鑫存储已开始商业量产19nm DDR4 DRAM产品,长江存储实现商业量产64层3D NAND flash芯片,开始商业量产128层3D NAND。根据Omdia数据,2021年长鑫存储和长江存储产能合计仅占全球约2.5%,根据Yole预计未来几年内中国存储芯片产能年均增长40-50%,形成较高的市场竞争力。

中国晶圆制造扩产大周期已拉开。根据SIA数据,仅2021年,中国本土厂商宣布了28个新增制造产线项目,涉及总投资达260亿美元,其中既包括了总投资89亿美元和24亿美元的中芯国际28nm及以上成熟foundry生产线,也包括了如众多模拟、分立器件、化合物半导体产线以及实验线。根据前道设备占据70%-80%的晶圆产线建设成本,结合建厂时间预测,仅2021年新增产线建设项目有望在2021-2024年释放总计182亿-208亿美元的前道设备市场需求。中国晶圆制造扩产周期有望延续多年,本土前道设备部分环节取得突破有望份额显著提升。根据 Omdia 预测,2021-2025年中芯国际、华虹、长江存储、长鑫存储、华润微等本土主要晶圆制造厂商每年资本开支合计将继续维持在110-130亿美元,加上其他IDM、圆制造项目主体在内,有望达到 150-200亿美元,对应每年释放超过120-160亿美元前道设备需求。根据芯谋研究的统计,2020 年中国晶圆厂设备采购中仅7%来自于中国企业,由于以北方华创、中微公司、盛美、屹唐等我国半导体设备企业正在逐步突破,甚至在部分细分市场全球领先,我们认为,在国产化和中国大陆晶圆厂扩建的大背景下,本土前道设备企业有望获得突破成长新机遇。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 本文转载自“英迪那米(徐州)半导体科技有限公司”微信公众号

?

看着镜子搞死你小荡货 版权所有 法律声明 沪ICP备12009071号 网站支持

看着镜子搞死你小荡货-贱人爽不爽再浪一点-贱狗跪下求主人惩罚