2023年探寻2024年新股择股路径（二）：从沉积设备论半导体设备的国产化加速机遇

薄膜沉积设备行业概况

薄膜沉积设备简介

薄膜沉积技术是将各类化学反应源用外部能量激活，并将形成的原子、离子或活性反应基团等在衬底表面进行吸附、聚结，从而形成不同介质的薄膜。薄膜沉积工艺环节是半导体前道工艺流程的一环，对应的设备即为薄膜沉积设备。根据工作原理的不同，薄膜沉积目前主流技术路线包括化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）及外延三大类。

薄膜沉积设备简介——（1）CVD设备

化学气相沉积（CVD）法是在将硅片控制到预定温度后，使用射频电磁波作为能量源在硅片上方形成低温等离子体，再通入适当的化学气体，在等离子体的激活下，经一系列化学反应在硅片表面形成固态薄膜；在此过程中，必须采用低压、高基片温度，以使得反应仅发生在基片表面而非气相层中。

原子层沉积设备（ALD）属于CVD设备的一种，相较普通CVD工艺，ALD可通过将两种或以上的前驱物交替通过衬底表面，同时通过稀有气体的吹扫实现隔离，以控制生长周期的数目、达到对沉积膜厚的精确调节，因此该工艺具有厚度控制精确、薄膜台阶覆盖率好、膜厚均匀且一致性优良等优点，从45nm技术代开始逐渐被广泛使用。

薄膜沉积设备国产化较慢，细分品类国产进度有所分化

薄膜沉积设备国产化进程相对较慢

据统计必联网2019年至2022H1国内部分主要晶圆制造产线的薄膜沉积设备招标情况结果显示，3家厂商（长江存储、华虹无锡、上海积塔）共招标薄膜沉积设备897台，其中国产设备数量76台，国产化率约为8.5%。 分年度来看，2019年三家厂商薄膜沉积设备国产化率为5.6%，2020年提升至6.8%，2021年至2022H1提升至14.0%，整体呈现上升趋势；但对比来看，近年来我国半导体设备国产化快速推进，如清洗设备、刻蚀设备、CMP设备等国产化率从2020年的20%、20%、10%分别提升至2023年6月的58%、44%、32%，相较之下薄膜沉积设备国产化推进较为缓慢。 分领域来看，我们认为薄膜沉积设备领域国产化推进较为缓慢的原因主要包括:(1) CVD设备不同细分品类国产化推进速度差异较大;(2) PVD设备中主要品类CuBS PVD近年来才取得突破；（3）ALD设备技术突破时点相对较晚。

CVD设备：细分品类国产化推进速度差异大

PECVD设备快速替代中：拓荆科技目前为国产PECVD设备的领导者，在2011年已实现12英寸PECVD设备的技术突破并出货至中芯国际进行产品验证，2013年5月实现了首台12英寸PECVD设备的销售。据招股说明书数据，拓荆科技在2019-2020年长江存储、华虹无锡、上海华力、上海积塔的PECVD设备市场份额达到16.56%（结合PECVD设备占比计算，拓荆科技CVD设备市场份额不低于9.08%），公司持续推进拓宽工艺及沉积材料的覆盖面，市占率持续扩大。北方华创PECVD设备主要应用于LED领域。

PVD设备：主要品类CuBS近年来才取得突破

与前述薄膜类型相对应，PVD设备主要可分为铝衬垫（Al PAD）PVD、硬掩膜（Hard Mask）PVD、铜互连（CuBS）PVD三大类，其中CuBS PVD是目前最重要的PVD设备，市场份额占比达到70%。 以北方华创为首的国产厂商已在部分PVD设备上取得了突破，如北方华创硬掩膜PVD设备exiTinH430与AlPAD设备 eVictor A830 Al pad PVD系统于2015年便已进入国际先进IC产线，实现国产设备出海。相较而言，CuBS设备的国产化进展较为缓慢，北方华创14nm CuBS PVD于2020年进入长江存储采购名单，首次打破AMAT在该领域的垄断、实现国产突破。

多重因素共同作用下，国产化有望提速

半导体周期触底向上，晶圆厂扩产有望加速

半导体周期或触底向上，2024年全球晶圆厂设备支出或迎来增长。1）半导体销售额月度同比变化来看，2022年以来半导体行业持续衰退，但今年开始呈现改善迹象，销售额同比增速经历今年3月的低点后止跌回升，并连续7个月呈现上升趋势，半导体周期或迎来向上阶段。2）根据SEMI预测，2023年全球晶圆厂设备支出同比下降16%至840亿美元，但预计2024年将迎来改善，同比上升15%至970亿美元。结合我们前述国内晶圆厂仍有较多规划产能正在建设，扩产有望加速。

今年以来海外多国联合启动半导体设备出口管制

2023年1月27日，荷兰、日本、美国高层就半导体议题达成协议，启动对华半导体设备出口管制；此后，荷兰、日本、美国分别于3月8日、5月23日及10月17日宣布对华半导体限制细节，而薄膜沉积设备是限制的重点领域之一。具体来看，日本、荷兰、美国分别限制了11、3、2款薄膜沉积设备；其中，荷兰主要禁止了ALD设备、外延设备、lowk电介质相关设备，美国主要禁止了外延设备及特定条件的沉积设备，而日本限制了包含用于生产钴膜、钨膜、钌膜的沉积设备、CuBS PVD设备、ALD设备等在内的多项薄膜沉积设备。

蝴蝶效应：或引起对其他国产化有望加速的半导体设备的关注

或激起对其他有望取得快速突破的半导体设备领域的关注

集成电路产业自主可控政策背景下，作为集成电路制造基础的半导体设备重要性十分突出；然而，当下还有如半导体量检测设备等细分领域国产化率仍处于较低水平，薄膜沉积设备国产化的快速提升或将进一步带动资本市场对于上述细分领域的关注。

半导体量检测设备——国产化率极低，国内厂商逐步攻克

质量控制贯穿于集成电路生产的全过程，对应设备为半导体量检测设备。根据所应用的工艺环节，又可细分为前道检测设备、中道检测设备及后道检测设备，其中，应用于前道制程及先进封装的质量控制根据工艺可细分为检测及量测两大环节，检测指的是对于晶圆表面或电路结构是否出现结构缺陷进行监测，量测即对晶圆的结构、尺寸、材料特性等进行量化参数描述。

根据VLSI Research的统计，2020年半导体检测和量测设备市场中，检测设备占比为62.6%，包括无图形晶圆缺陷检测设备、图形晶圆缺陷检测设备、掩膜检测设备等；量测设备占比为33.5%，包括三维形貌量测设备、薄膜膜厚量测设备、套刻精度量测设备、关键尺寸量测设备等。国内，中科飞测已覆盖无图形晶圆缺陷检测设备、图形晶圆缺陷检测设备等，上海睿励的产品集中于薄膜测量及关键尺寸量测领域，精测电子已实现了膜厚测量设备、关键尺寸量测设备、电子束缺陷检测系统等多款设备的自研。

半导体温控与废气处理设备——竞争格局优，国产化率或持续提升

温控设备领域：目前唯一实现半导体温控设备大规模装机的国产厂商仅京仪装备一家，产品性能方面，京仪装备产品核心功能指标已追赶上国外厂商；产品价格方面，ATS、SMC在2018-2022年间产品售价分别处于4-5万美元区间、3-4万美元区间，而公司2020-2022年间产品均价处于19-23万元区间，性价比优势明显。2018-2022年间，半导体温控设备国产化率提升迅速，仅京仪装备一家的市占率即从2018年的13%提升至2022年的36%。

工艺废气处理设备领域：京仪装备是国内极少数实现工艺废气处理设备大规模装机的国产厂商，已掌握除集成一体式以外的主流技术路线，在废气处理效率、废气处理量等关键参数上与主流竞品相近。2018-2022年间，京仪装备市占率从2018年的3%提升至2022年的16%，国产化持续推进。

未来三年国内主要晶圆厂产能建设持续，同时自主可控政策引导下，晶圆厂对于国产设备需求有望增加；上述两大领域的国产设备趋于成熟，叠加国产厂商已积累了较好的主流晶圆厂客户资源，相应设备领域国产化率有望持续提升。

报告节选：

编辑：火腿肠