2025年半导体国产替代产业研究体系(上)

一、国产替代:我国半导体产业快速发展的核心驱动力

半导体的海外市场和国内市场规律各不相同,海外市场半导体是一个成熟 的周期成长行业,国内市场还处于快速发展的中前期成长阶段。 设备零部件材料:最为卡脖子的瓶颈环节,直接决定产业链的战略安全。 晶圆制造/封测:先进制程和先进封装是第一驱动力 。芯片:中低端消费类芯片逐步进入红海,大芯片刚刚崭露头角 。 工具软件:EDA工具、IP授权等也会影响先进芯片的生产效率。

二、设备:受益于国产替代与晶圆扩产双重提振

半导体设备:受益于国产替代与晶圆扩产双重提振

全球芯片设备市场持续增长,不断刷新销售记录。 国际半导体产业协会(SEMI)最新报告显示,2024年全球芯片设备销售额预计增长6.5%至1130亿美元,创历史新高。这一数据较 此前预测有所上调,主要得益于中国大陆及AI相关领域的投资超预期。2025年和2026年全球芯片设备销售额将分别增长7%和15达 到1210亿美元和1390亿美元,连续三年刷新纪录。 中国大陆投资表现亮眼,国产设备占比超过一半 。2024年全球DRAM/HBM相关设备投资同比增长35%,其中HBM设备支出占比首次突破25%,中国大陆市场的设备采购额预计将达到490 亿美元,占全球份额32%,进一步巩固其全球领先地位。SEMI指出,至2026年,中国大陆、中国台湾和中国有望继续保持全球芯片 设备采购额前三的位置。国产设备占比首次突破50%,在刻蚀、清洗、去胶、CMP等领域国产化率超50%,但光刻设备仍依赖进口。 国内晶圆厂扩产占比提升,中国大陆通过成熟制程扩产快速提升全球份额 。 2024年中国大陆晶圆厂月产能达860万片,同比增长13%,占全球总量的28%。2025年预计月产能进一步增长14%至1010万片,占全 球成熟制程产能的25%以上。TrendForce预测,2027年中国大陆成熟制程产能占比将升至39%,成为全球最大供应区域。长期看, 政策与新兴需求仍是增长核心。

前道工艺设备:晶圆制造核心环节的关键技术装备

半导体制造分为前道晶圆制造、以及后道的封装测试,其中晶圆制造分为氧化、光刻、刻蚀、 薄膜沉积、离子注入、机械抛光、晶圆检测等工序。 前道设备在半导体设备中占比约88.30%,其中光刻、刻蚀、薄膜沉积是占比较高的三类设备。 壁垒最高的是光刻机,其次是量测设备、涂胶显影等设备。

半导体设备全球龙头1—平台型龙头应用材料(AMAT.0)

应用材料(AMAT.0)成立于 1967 年,是全球半导体和显示设备领域的领军者。公司自 1992年成为全球最大的半导体设备制造厂商以 来,一直在电子产业的发展演变中发挥着至关重要的作用。1970 财年公司主营业务收入为 730 万美元,1972 年上市时为 630万美 元。截至 2023 财年,公司的主营业务已达 265 亿美元,比上市时增长 4000 多倍。

应用材料通过并购扩展业务,增强市场竞争力。从1997年至2013年,半导体行业经历了剧烈的震荡期。在干禧年前,PC应用的爆发式增 长推动了行业的繁荣,但在2001年互联网泡沫破裂后,行业陷入低迷。随后,智能手机的普及和经济危机使半导体行业呈现周期性波 动。尽管面临不确定性,应用材料公司在此期间选择进行外延扩张,转型为“半导体设备超市”。1997年,公司收购了以色列的 Opal Technologies(高速计量系统)和 Orbot Instruments(成品率系统)并逐步扩展了 CMP、晶圆检测、清洗、薄膜沉积和离子注入等业务。 2007年,公司收购了HCT,帮助客户降低光伏电池制造成本,拓展了光伏电源业务。

半导体设备全球龙头2—光刻机龙头ASML

ASML成立于1984年,是全球领先的半导体设备系统提供商,也是目前世界上唯一能够生产最先进EUV光刻机的制造商。其研制并生产的 EUV光刻机广泛受到英特尔、台积电等公司青睐,影响力足以左右全球芯片行业格局。2003年起净销售收入增长迅速,由17亿美元增长至 2007年达52亿美元,2025Q1年ASML净销售额达77亿欧元,净利润也很高,有24亿欧元。毛利率提升至54%,超出预期,这主要得益于 EUV 产品。

ASML以创新为生命线,通过技术垄断(EUV+High-NA)和生态闭环巩固其不可替代性。2025第一季度,ASML 新增订单金额总计 39 亿欧 元,其中 EUV 订单有 12 亿欧元。从订单应用领域来看,逻辑芯片订单占比 60%,存储芯片订单占比 40%。虽然逻辑芯片订单占比略有 下降,但依然处于较高水平,这和当下热门的 AI 芯片需求关联紧密。存储芯片订单数量稳定,随着 EUV 技术在存储芯片领域的应用越 来越广泛,未来增长空间很大。

ASML光刻机在亚洲地区销售份额较大,2025年第一季度韩国市场一路“开挂”,占比40%,销售额达22.96亿欧元;中国大陆市场同样表 现出色,占比27%,销售额为15.5亿欧元;中国台湾市场与美国并列,占比16%,销售额为9.18亿欧元,日本占比相对较小,仅为1%。

国产半导体设备龙头—北方华创

北方华创作为国内领先的平台型半导体设备企业,持续受益于国产替代浪潮,目前先进制程扩产占比已超过50%。在刻 蚀、薄膜沉积、清洗与炉管方面,实现了ICP与CCP刻蚀设备重要客户量产、全面覆盖逻辑与存储芯片金属化制程等技术 方面的重大突破。

2025Q1新签订单约97-98亿元,同比增长30%,高于全年订单增速预期,在手订单充足。通过强化平台运营优势,规模 效应逐渐显现,盈利能力稳步增强,净利率显著提升。 

北方华创的产品线丰富,其刻蚀设备、真空热处理装备、气氛保护热处理装备等广泛应用于集成电路、先进封装等高技 术领域,持续的技术创新和研发投入,推动北方华创产品性能提升与技术进步。

三、零部件:影响设备性能的瓶颈环节

半导体零部件:影响设备的瓶颈,国产替代任重道远

半导体零部件是保障半导体设备战略安全的瓶颈环节。半导体精密零部件是国内半导体设备企业“卡脖子”的环节之一。 目前由于半导体零部件短缺,设备厂商饱受困扰。 市场规模:按照半导体设备市场规模*成本率*零部件成本占比的公式进行测算,2023年全球半导体零部件市场规模约431 亿美元,其中中国大陆市场规模为102亿美元,占比23.7%。

四、材料:国产渗透率持续提升,爆发力弱持续性强

半导体材料:国产渗透率持续提升,爆发力弱持续性强

市场规模快速攀升,产品自给率低,国产替代空间巨大:主要分为晶圆材料和封装材料;2023年全球半导体材料市场规模达 727亿美元,晶圆材料占63.5%,封装 材料占36.5%。2009-2023年中国半导体材料市场从32.6亿美元提升至147.3亿美元,占全球20.3%,CAGR 达10.1%,高于全球增速6.3%。国内大部分产品的自给率处于30%以下,并且是技术壁垒较低的封装材料;晶圆材料自给率更低,非常依 赖进口;

五、制造与封测:高端仍受制于设备瓶颈,加速从“可用”向“最优”升级

制造与封测:高端仍受制于设备瓶颈,加速从“可用”向“最优”升级

晶圆制造是指通过在晶圆上进行光刻、刻蚀等工艺以实现不同功能的集成电路的过程。 封测包括封装和测试两个环节。封装是指将切割、焊线塑封处理的晶圆加工为成品芯片的过程,安放、固定、密封等操 作可保护芯片性能并实现芯片内部功能的外部延伸,也是是后摩尔时代技术创新的主流方向之一。测试主要针对芯片产 品性能和功能,在封装前后分为晶圆测试与成品测试,这一环节有效确保了芯片良率、控制成本并指导芯片设计和工艺 改进,而我国封测行业高速发展,在AI浪潮与政策助力下先进高端封测领域有望率先受益。

晶圆制造工艺技术不断改进

随着终端应用需求的不断变化以及相应的晶圆尺寸缩减,晶圆制造工艺经历了从传统晶体管到 HKMG 晶体管、从传统 平面(Planar)到 3D FinFET 的改进,典型工艺节点包括 HKMG、FinFET 和 GAA 等。HKMG (High-K Metal Gate),即 high k+金属栅,是一种新型的晶体管栅极材料和隔离介质材料的制造工艺,替代了传统的 Si02 栅介质和聚硅栅材料, 可以有效地减少漏电流和降低栅极电容。GAA(Gate-All-Around)是一种更加先进的三维晶体管结构,其栅电极包围着 整个通道,从而提供了更好的电控性能。相比于FinFET,GAA 技术可以实现更高的集成度和更低的功耗,同时也可以 提高芯片的可靠性和稳定性。

全球头部厂商逻辑器件制程不断迭代

根据ICInsights 统计,近年来全球许多晶圆厂争相采用先进制程工艺节点制造高性能微处理器、 低功耗应用处理器等尖端器件,2024 年英特尔量产Intel 3(改进版7nm EUV),三星、台积电 3nm实现量产。2024-2025,中芯国际14nm FinFET稳定量产,用于汽车MCU、物联网芯片。N+2 (等效7nm)小规模试产,但受EUV光刻机限制,量产进度延迟。

全球晶圆代工市场规模稳步增长

全球晶圆代工行业呈现高度集中的寡头竞争格局.2023年受供应链库存调整及需求疲软影响,前十大厂商营收同比下降 13.6%至1115.4亿美元,但2024年在AI芯片需求驱动下预计回升12%。台积电以62%的市占率稳居第一,其3nm先进制程贡 献显著;中芯国际作为大陆龙头,聚焦成熟制程(14nm及以上)和特色工艺,2023Q3营收环比增长3.8%至16.2亿美元, 市占率5.4%。

中国大陆市场增速高于全球。2016-2022年晶圆代工销售额年均增长15.37%,2023年达903亿元。尽管面临设备限制,中 芯国际等企业通过扩大12英寸产能(如80.6万片/月折合8英寸)强化成熟制程优势,同时AI、汽车电子等新兴需求推动 行业长期增长,预计2025年全球市场规模突破1600亿美元。

半导体封装测试:半导体产业链中我国最具国际竞争力环

封测即集成电路的封装、测试环节,是加工后的晶圆到芯片的桥梁。在半导体产业链中,封测位于IC设计与IC制造后,最终IC产品之前, 属于半导体制造后道工序。封装工艺通过切割、键合和塑封等步骤保护晶圆。封装:是指将生产加工后的晶圆进行切割、键合、塑封等工序,使电路与外部器件实 现连接,并为半导体产品提供机械保护,使其免受物理、化学等环境因素损失的工艺。随着高端封装产品如高速宽带网络芯片、多种数模 混合芯片、专用电路芯片等需求不断提升,封装行业持续进步。 测试:是指利用专业设备,对产品进行功能和性能测试,测试主要分为封装前的晶圆测试和封装完成后的芯片成品测试。晶圆测试主要 是对晶片上的每个晶粒进行针测,测试其电气特性;芯片成品测试主要检验的是产品电性等功能,目的是在于将有结构缺陷以及功能、 性能不符合要求的芯片筛选出来。 半导体产业链封装测试成为我国最具国际竞争力环节。封装测试产业在我国的高速发展直接有效带动了封装设备市场的发展。根据赛 迪顾问及Chiplnsights的数据,2021年全球前十大封测公司榜单中,前三大封测公司市场份额合计占比超过50%,并且均实现两位数的 增长。中国台湾企业在封测市场占据优势地位十大封测公司中,中国台湾企业占据 5家,分别为日月光、力成科技、京元电子南茂科技 和颀邦科技。中国大陆有长电科技、通富微电、华天科技、智路封测等4家企业上榜。

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