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(报告出品方/作者:中信证券,徐涛、张若海、王子源)
1中国大陆产线进展:行业增速39%,晶圆厂扩产拉动各类半导体设备需求
全球亿美元半导体设备市场,国内半导体设备市场增速两倍于全球,占比26%(年)。在国内晶圆厂扩产驱动下,半导体设备需求持续拉升,据SEMI数据,年全球半导体设备市场亿美元,同比增速19%,中国大陆市场亿美元,同比增速39%,国内市场增速显著高于全球市场;中国大陆占全球比重26.3%,首次成为半导体设备的最大市场。SEMI预测年全球半导体设备市场规模为亿美元,同比增长34%,年有望达亿美元。
国内主要下游晶圆厂扩产进展更新:我们预计年中芯国际、合肥长鑫、华虹集团、长江存储均为扩产主力。按照计划来看,国内近些年较快扩产的主要本土厂商包括长江存储、中芯国际、合肥长鑫、华虹集团(包括华虹无锡、华虹宏力、华力微、华力集成等);各厂主要扩产计划梳理如下:
1)长江存储:3DNANDFlash存储器国内龙头IDM,三期总产能规划30万片/月。长江存储一期项目于年投产,年产能达到2万片/月,年扩产至约5万片/月,我们预计一期结束~有望达到10万片/月产能,二期土于年6月开工,加上未来三期项目合计产能规划共30万片/月。
2)中芯国际:中国大陆晶圆代工龙头,深圳、北京京城、上海临港项目依次扩产,已披露产能规划未来有望新增约40万片/月。我们预计年深圳12英寸从零起步产能爬坡(满产将达4万片/月,现洁净室已就绪)、上海临港厂房有望动工,年下半年北京京城项目建成进入洁净室安装,年京城厂有望产能爬坡(一期满产将达10万片/月,总计两期20万片/月)、临港厂房建成进入洁净室安装,年临港爬产(满产10万片/月)。此外8寸方面,天津、深圳、上海厂均有继续扩产空间;在12英寸先进制程(14nm)方面,若后续设备获取顺利,上海中芯南方厂区还有继续扩产可能,现有一期洁净室支持3.5万片/月(现产能1.5万片/月),预留空地支持二期新增3.5万片/月。
3)华虹无锡:12英寸成熟制程头部厂商,年持续扩产,新项目有望上马,有望扩张10万片以上月产能。我们预计华虹无锡一期(Fab7)产能从年4万片/月扩张至年约9万片/月(12英寸),~年有望开始新建二期(Fab9),额外新增8~9万片/月产能。
4)华力集成:12英寸先进制程头部厂商,后续有望新建Fab8。我们预计产能逐步扩张至满产4万片/月。根据华虹集团全球供应商年会新闻稿,华力有望于年内启动建设Fab8,新增约4万片/月先进制程产能。
5)长鑫存储:DRAM存储器国内龙头IDM,三期总产能规划37.5万片/月。我们预计产能将从年初4万片/月扩张至~年12.5万片/月,同时~年有望启动二期建设(12.5万片/月)。
2设备类型:薄膜沉积、刻蚀、过程控制等设备招标数量较多,均为百亿美金级别市场
从晶圆厂内各工艺环节来看,薄膜沉积、光刻、刻蚀设备是产线中总价值量最高的三类半导体设备,均占全球半导体设备市场的20%以上。晶圆厂内半导体设备按照类型可大致分为薄膜沉积、光刻、刻蚀、过程控制、自动化制造和控制、清洗、涂布显影、去胶、化学机械研磨(CMP)、快速热处理/氧化扩散、离子注入、其他晶圆级设备等类别,其中薄膜沉积、光刻、刻蚀、过程控制占比最大。
我们将长江存储、华力集成、华虹无锡近五年招投标样本数据进行整理,由于招投标设备口径为机台数量占比,与SEMI的销售额数据相比略有出入,但总体接近。为便于统计比较,我们招投标数据中暂未将厂务系统、辅助设备、封装测试设备、自动化搬送系统列入统计范围。由于三座厂商均为晶圆厂,封装测试设备采购数量有限且不具代表性,故不计入下文统计和分析范围内,厂务系统(如机电安装、管理系统等)、辅助设备(如化学品输送)、自动化搬送系统属于晶圆厂内基础设施,从设备台数角度可比意义不大,因此未计入统计分析范畴。
长江存储:薄膜沉积、刻蚀、过程控制、氧化扩散/热处理设备招标数量占比较大。从机台招标数量来看,长江存储在~年间招标采购薄膜沉积设备数量较多,占比约32%;刻蚀、过程控制、氧化扩散/热处理设备数量占比分别为18%、15%、11%。光刻设备金额占比较高,但由于单机价格较高,从数量而言招标采购数量占比并不高。
华力集成:过程控制、薄膜沉积、清洗招标数量占比较高。从机台招标数量来看,华力集成在~年间招标采购过程控制设备数量较多,占比约27%;薄膜沉积、清洗、刻蚀设备数量占比分别为18%、15%、12%。
华虹无锡:过程控制、氧化扩散/热处理、刻蚀、薄膜沉积招标数量占比较高。从机台招标数量来看,华虹无锡在~年间招标采购过程控制设备数量较多,占比约23%;氧化扩散/热处理、刻蚀、薄膜沉积设备数量占比分别为19%、13%、12%。
3国产化趋势:美日设备占比最高,国产占比呈现显著上升趋势
从行业格局来看,美日欧厂商在半导体设备领域具备传统优势,占据半导体设备全15名席位。国际主流厂商中,应用材料、泛林、东京电子在薄膜沉积、刻蚀领域具备领先地位,科天在过程控制(检测、量测)设备处于领导地位,均稳居全球前五位置。据我们估算,年中国大陆厂商营收在全球市场占比约2%左右。
长江存储:各中标供应商按照总部地区划分,美日占比最高,中国大陆占比持续提升。从近五年长江存储招投标项目累计数量来看,美国、日本厂商中标项目数量占比分别达43%、30%,反映出两地区厂商仍占据主流地位。五年累计招标中,中国大陆厂商中标项目数量占比15%,分年度看,年长江存储项设备招标中,中国大陆厂商中标项目数量占比17%,而年(截至10月18日)长江存储项设备招标中,中国大陆厂商中标项目数量占比达到20%,过去几年呈现逐渐上升趋势,相应美国厂商中标项目数量占比呈现下降趋势。
华力集成:美日占比最高,中国大陆年占比达28%。从近六年华力集成招投标项目累计数量来看,美国、日本厂商中标项目数量占比分别达48%、28%,反映出两地区厂商仍占据主流地位。六年累计招标中,中国大陆厂商设备中标项目数量占比13%,分年度看,年华力集成项设备招标中,中国大陆厂商中标项目数量占比20%,年华力集成项设备招标中,中国大陆厂商中标项目数量占比28%,年(截至10月18日)华力集成30项设备招标中,中国大陆厂商中标项目数量占比23%。
华虹无锡:美日占比最高,中国大陆近两年占比达23%。从近四年华虹无锡招投标项目累计数量来看,美国、日本厂商中标项目数量占比分别达38%、27%,反映出两地区厂商仍占据主流地位,中国大陆厂商设备中标项目数量占比21%,分年度看,年华虹无锡项设备招标中,中国大陆厂商中标项目数量占比18%,年华力集成项设备招标中,中国大陆厂商中标项目数量占比23%,年(截至10月18日)华力集成73项设备招标中,中国大陆厂商中标项目数量占比23%,近两年国产厂商占比有明显提升。(报告来源:未来智库)
4设备厂商现状:优秀国产厂商涌现,国产替代有望加快
国内在半导体设备各细分领域涌现出一批优秀公司。由于半导体设备种类繁多,造原理各异,在各细分领域中已形成具备一定规模和国内替代技术实力的国产细分龙头厂商,但与海外厂商相比技术实力与收入体量相差仍大。北方华创为国内规模大、产品覆盖最广的半导体设备公司,在氧化扩散/热处理、PVD较强的产品竞争力,硅刻蚀和金属刻蚀、清洗机亦导入长江存储。
中微公司为国内半导体设备技术领先龙头,在集成电路制造使用的刻蚀设备以及LED外延片生长使用的MOCVD设备领域技术领先,在长江存储介质刻蚀份额已达到30%左右水平,已横向拓展化学气相沉积和量测设备等市场。盛美上海在清洗设备方面通过自研技术解决了清洗的缺点,与国际龙头差异化竞争,争夺高端市场,同时横向拓展电镀、立式炉,以及先进封装所用的刻蚀、涂胶显影、抛光、去胶等设备。
长江存储:中标供应商中,北方华创、屹唐股份、中微公司、盛美上海位列国产供应商前列。美国厂商(泛林、应用材料、科天、Onto、泰瑞达等)、日本厂商(东京电子、国际电气、迪恩士、爱德万等)仍是采购主流。国内厂商方面,公开招标数据显示,~年间北方华创在长江存储共中标46次、台设备,屹唐股份同期在长江存储共中标46次、台设备,中微公司同期在长江存储共中标37、59台设备,盛美上海同期在长江存储共中标29次、35台设备。
华力集成:中标供应商中,盛美上海、北方华创等位列国产供应商前列。国内厂商方面,公开招标数据显示,~年间盛美上海在华力集成共中标17次、21台设备,北方华创同期在华力集成共中标11次、22台设备,屹唐股份同期在华力集成共中标10次、12台设备,上海天隽机电设备有限公司同期在华力集成共中标9次、42台设备(均为研磨液供应设备),杭州广立微电子设备有限公司同期在华力集成共中标8次、14台设备(均为EDA软件或晶圆电性测试仪),中微公司同期在华力集成共中标7次、15台设备。
华虹无锡:中标供应商中,盛美上海、北方华创、中微公司等位列国产供应商前列。国内厂商方面,公开招标数据显示,~年间盛美上海在华虹无锡共中标22次、23台设备,北方华创同期在华虹无锡共中标16次、21台设备,中微公司同期在华虹无锡共中标10次、11台设备,华海清科同期在华虹无锡共中标9次、10台设备,屹唐股份同期在华虹无锡共中标8次、16台设备,拓荆科技同期在华虹无锡共中标6次、6设备。
以下我们分设备类型,继续分析各类细分设备中国际和国内厂商中标情况。
1、刻蚀:国产化率22%,中微公司、北方华创、屹唐股份三强崛起
长江存储:国产刻蚀设备主要采购自中微公司、北方华创、屹唐股份。在长江存储~年刻蚀设备招标中,中微公司设备中标数量位列第三,累计58台,仅次于泛林、东京电子,高于应用材料,体现出中微公司在刻蚀设备领域达到国际水平的技术竞争力。北方华创、屹唐股份仅次于应用材料,分别录得24台、18台。
从刻蚀细分类型来看,中微公司主要中标设备包括通孔刻蚀、接触孔刻蚀、介质(氧化硅等)刻蚀、沟槽刻蚀等,其中年首次中标沟槽刻蚀;北方华创主要中标设备包括硅槽刻蚀、铝刻蚀等;屹唐股份主要中标设备为介质(氮化硅、氮氧化硅等)刻蚀、钝化层刻蚀等。
华力集成:中微公司中标数量位列第二,仅次于泛林,高于东京电子、应用材料。过去五年华力集成招标期间,中微公司共中标15台,北方华创中标1台。其中中微公司中标设备包括光阻刻蚀、铜互连沟槽刻蚀、钝化膜刻蚀、通孔刻蚀、多晶硅刻蚀等,北方华创中标设备为多晶硅STI刻蚀。
华虹无锡:中微公司位列第二,仅次于泛林,高于迪恩士、东京电子。中微公司共中标11台,北方华创中标6台,其中中微公司中标设备包括钝化膜刻蚀、氧化膜刻蚀、介质侧墙刻蚀等,北方华创中标设备包括多晶硅刻蚀、浅沟槽刻蚀等。
总结:刻蚀设备方面,中微公司、北方华创、屹唐股份分列国内前三,其中中微公司工艺覆盖范围相对较广,其主力出货类型为CCP(电容耦合等离子刻蚀),面向介质刻蚀较多,近期ICP(电感耦合等离子刻蚀)逐步发力,未来工艺范围有望进一步拓宽;北方华创主要工艺覆盖为多晶硅、浅沟槽、铝刻蚀等类型,主要面向金属、硅等导体刻蚀为主;屹唐股份在长江存储获得大量采购,主要面向介质刻蚀。从三座晶圆厂累计招标情况统计,国产设备中标总数台,晶圆厂招标设备总数台,由此计算国产化率约22.0%(按照台数占比,下同)。与国外厂商相比,国产刻蚀设备在刻蚀精度、工艺覆盖率等方面还存在进一步提升空间。
2、薄膜沉积:国产化率4.6%,拓荆科技、北方华创、盛美上海为国产前三强
长江存储:薄膜沉积设备主要采购日美设备,包括东京电子、国际电气、泛林、应用材料等。国产厂商中,拓荆科技、北方华创分别中标14台、11台,其中拓荆科技中标设备主要为PECVD(等离子增强化学气相沉积),北方华创中标设备主要为PVD(物理气相沉积)。
华力集成:应用材料中标最多,国产包括拓荆科技、北方华创、盛美上海。其中拓荆科技中标设备为PECVD,北方华创中标设备为溅射设备,盛美上海中标设备为铜电镀设备。
华虹无锡:主要采购应用材料、泛林,国产厂商包括北方华创、拓荆科技、江苏芯梦。其中,北方华创中标设备为PVD,拓荆科技中标设备为PECVD,江苏芯梦中标设备为化学镀设备。
总结:薄膜沉积设备方面,拓荆科技、北方华创、盛美上海分列国内前三,但三家厂商设备类型有明显差异,其中拓荆科技主要为PECVD(等离子增强化学气相沉积),北方华创主要为PVD(物理气相沉积),盛美上海涉及电镀设备,三家厂商均是对应细分设备(PECVD、PVD、电镀)领域的国内龙头,产业地位突出。从三座晶圆厂累计招标情况统计,国产设备中标总数44台,晶圆厂招标设备总数台,由此计算国产化率约4.6%。与海外厂商相比,国产厂商在薄膜沉积领域工艺覆盖类型方面尚不完善,仍有较大发展空间。
3、过程控制:国产化率2.4%,中科飞测、精测半导体、睿励科学仪器国内领先
长江存储:过程控制设备主要采购美、日设备,包括Onto(由Nanometrics和RudolphTechnologies合并)、科天、日立高新、应用材料、赛默飞等。国产厂商中,中科飞测、精测半导体、睿励科学仪器分别中标7、6、2台,其中中科飞测中标设备主要为光学表面三维形貌量测设备,精测半导体中标设备主要为膜厚光学关键尺寸量测仪,睿励科学仪器中标设备为介质薄膜测量系统。
华力集成:NovaMeasuring、科天中标最多,国产仅睿励科学仪器中标。其中NovaMeasuring为以色列量测设备公司,共计中标45台,中标产品包括化学机械研磨厚度在线测量设备、光学线宽测量仪设备、硅片厚度测量仪、X射线光电子能谱分析量测设备等。睿励科学仪器于年11月中标的1台设备为后段膜厚测量仪设备(BEOL)。
华虹无锡:主要采购科天、日立高新,国产厂商包括吉姆西半导体科技、无锡卓海。其中,吉姆西半导体科技6台中标设备为膜厚测量仪,无锡卓海1台中标设备为套刻精度检测机。从两家公司
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