|?自主設(shè)備與材料市場增長迅速，前途光明

2022年全球純晶圓代工產(chǎn)業(yè)營收為1181億美元，同比增長31%，預(yù)計2026年營收將達(dá)1696億美元，年復(fù)合增長率為9.4%。晶圓制造持續(xù)擴(kuò)張使得設(shè)備和材料首先受益，下文用具體數(shù)據(jù)盤點(diǎn)自主設(shè)備與材料的現(xiàn)狀與難點(diǎn)。

晶圓代工行業(yè)的格局和趨勢

（一）晶圓代工行業(yè)格局

1.全球晶圓代工行業(yè)格局

一是全球晶圓代工整體呈現(xiàn)“一超多強(qiáng)”的競爭格局。“一超”是臺積電，“多強(qiáng)”主要包括三星電子、聯(lián)電等公司。據(jù)統(tǒng)計，2022年全球晶圓代工行業(yè)集中度高，僅臺積電一家公司營收占比高達(dá)53%，排名第二的三星電子營收占比為16%，前10中7家公司的市場占比為個位數(shù)。 二是5nm及以下先進(jìn)制程僅少數(shù)頭部企業(yè)掌握，內(nèi)資頂級代工企業(yè)處于14nm工藝到7nm工藝演進(jìn)中。集成電路制造行業(yè)一個典型的特點(diǎn)就是先進(jìn)技術(shù)節(jié)點(diǎn)工藝制程掌握在少數(shù)幾個公司手中，130nm技術(shù)全球有近30個公司可以量產(chǎn)，但是到了14nm技術(shù)僅掌握在6個公司手上，預(yù)計未來2年內(nèi)5nm技術(shù)水平只有三星、臺積電、英特爾三家有能力實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

圖1:全球掌握32nm及以下制程工藝廠商

數(shù)據(jù)來源：中信證券，芯謀研究、策源資本整理

三是從產(chǎn)能節(jié)點(diǎn)來看占比較大的制程節(jié)點(diǎn)集中在180nm-28nm，5nm以下先進(jìn)制程產(chǎn)能逐年上漲。據(jù)統(tǒng)計，2022年5nm以下先進(jìn)制程產(chǎn)出332.6萬片/年，較2021年上漲58.7%。其余各節(jié)點(diǎn)占比相對保持穩(wěn)定，占比較大的制程節(jié)點(diǎn)集中在180nm~28nm區(qū)間，28nm節(jié)點(diǎn)產(chǎn)能2022年占比10%。

2.晶圓代工行業(yè)的市場趨勢

全球晶圓代工市場將保持持續(xù)增長。據(jù)統(tǒng)計，全球純晶圓代工營收從2019年的570億美元增長到2022年的1181億美元，年復(fù)合增長率為27.5%。隨著半導(dǎo)體芯片持續(xù)滲透到社會中的各個領(lǐng)域，晶圓代工行業(yè)也將隨之受益。據(jù)統(tǒng)計，到2026年全球純晶圓代工營收將達(dá)到1696億美元，相對2019年的570億美元年復(fù)合增長率達(dá)16.9%，但近年受終端市場需求疲軟的影響，增長率有所下降，2023年預(yù)計增長率減緩到5%左右。

圖2:全球純晶圓代工行業(yè)市場趨勢（單位：十億美元）

數(shù)據(jù)來源：芯謀研究、策源資本整理

3.晶圓代工行業(yè)的技術(shù)趨勢

一是以邏輯工藝演進(jìn)為代表的先進(jìn)工藝方向。目前已經(jīng)演進(jìn)到了3nm節(jié)點(diǎn)。據(jù)報道，2023年9月，蘋果公司發(fā)布了全球首款3nm工藝生產(chǎn)的芯片A17 Pro，未來幾年，先進(jìn)工藝仍將持續(xù)演進(jìn)。

圖3:晶圓制造工藝技術(shù)演進(jìn)趨勢

數(shù)據(jù)來源：ITRS，芯謀研究、策源資本整理

二是以功率、模擬、射頻、嵌入式存儲等為代表的特色工藝方向。在特色工藝領(lǐng)域，主要包括模擬BCD、射頻（RF）、高壓（HV）、傳感器/執(zhí)行器（Sensor/Actuator）、分立器件、硅光等多種工藝技術(shù)。雖然特色工藝向下演進(jìn)速度較慢，但多種工藝技術(shù)已有明顯進(jìn)展。目前大量的功率IC都在90nm工藝以上節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)，即在8英寸或更小尺寸晶圓產(chǎn)線量產(chǎn)，但最先進(jìn)的BCD工藝已經(jīng)演進(jìn)到40nm節(jié)點(diǎn)，即在12英寸晶圓產(chǎn)線量產(chǎn)。

（二）中國大陸晶圓代工行業(yè)現(xiàn)狀

1.內(nèi)資晶圓代工行業(yè)現(xiàn)狀

一是中國內(nèi)資晶圓代工企業(yè)營收占全球比重不到10%，但近年持續(xù)保持高位增長。據(jù)CSIA數(shù)據(jù)，2022年中國大陸內(nèi)資晶圓代工企業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模1035.8億元，較2021年上漲47.5%，2017-2022年復(fù)合增長率為21.4%。中芯國際、華虹集團(tuán)、晶合集成三家占據(jù)了中國內(nèi)資企業(yè)70%以上的代工市場份額，其中中芯國際營收占比接近50%。但在全球競爭格局中仍然偏弱，據(jù)統(tǒng)計，全球前十大晶圓代工企業(yè)中，中國大陸內(nèi)資晶圓代工企業(yè)營收占比僅為8.3%，不足臺積電的1/6。

二是當(dāng)前內(nèi)資晶圓代工企業(yè)產(chǎn)能與中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)規(guī)模不匹配，有望通過提升技術(shù)和擴(kuò)大產(chǎn)能進(jìn)一步增加市場份額。據(jù)中國海關(guān)數(shù)據(jù)，2022年中國集成電路進(jìn)口總金額為27,662億元，出口總金額為10,254億元，凈進(jìn)口總金額高達(dá)17,408億元，約合2,504億美元。參考世界半導(dǎo)體芯片貿(mào)易組織（WSTS）的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2022年全球半導(dǎo)體芯片營收為5,740億美元，2022年中國集成電路凈進(jìn)口總金額占全球半導(dǎo)體芯片營收的43.6%，而中國大陸內(nèi)資晶圓代工企業(yè)營收不足全球份額的10%，處于失衡狀態(tài)。內(nèi)資晶圓代工企業(yè)有望通過提升技術(shù)和擴(kuò)大產(chǎn)能進(jìn)一步增加市場份額。

2.中國大陸晶圓代工行業(yè)地域分布特點(diǎn)

中國大陸晶圓代工企業(yè)呈現(xiàn)東部地區(qū)強(qiáng)，中西部初步發(fā)展的態(tài)勢。中國大陸晶圓代工企業(yè)主要分布在長三角、京津地區(qū)，北京、上海、江蘇三省市晶圓（6/8/12英寸均折算為8英寸）實(shí)際產(chǎn)能占大陸總產(chǎn)能的61%，下圖展示了各?。ê陛犑校┚A代工廠當(dāng)前產(chǎn)能和規(guī)劃產(chǎn)能情況。

圖4:大陸主要省份晶圓代工產(chǎn)能情況（折算為8英寸晶圓）

數(shù)據(jù)來源：芯謀研究、策源資本整理

（三）晶圓代工在集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中的價值

1.晶圓代工在集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中的地位

晶圓制造產(chǎn)業(yè)在集成電路產(chǎn)業(yè)中起著承前啟后的作用，是整個集成電路產(chǎn)業(yè)的平臺和核心，而晶圓代工又是晶圓制造的主要存在形式。晶圓代工企業(yè)為芯片設(shè)計公司提供制造服務(wù)，同時生產(chǎn)出來的晶圓通過封裝測試，成為最終可以銷售的半導(dǎo)體芯片。另外晶圓制造又是上游設(shè)備、材料、EDA/IP的需求方和試驗(yàn)方。晶圓制造產(chǎn)業(yè)是集成電路產(chǎn)業(yè)生態(tài)的支撐核心，也是支持一個地區(qū)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大的基石。

圖5:集成電路產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)圖

數(shù)據(jù)來源：中信證券，芯謀研究、策源資本整理

2.國內(nèi)晶圓代工行業(yè)的產(chǎn)業(yè)機(jī)會

首先，晶圓代工是芯片產(chǎn)業(yè)基石，技術(shù)壁壘和附加值高，且發(fā)展依賴巨額資本開支。晶圓代工是芯片產(chǎn)業(yè)鏈中技術(shù)密集度和資本密集度最高的領(lǐng)域，是典型的重資產(chǎn)領(lǐng)域，發(fā)展依賴資本開支推動。2022年全球晶圓代工龍頭臺積電全球份額53%，凈利率高達(dá)45%。預(yù)計2023年資本開支將達(dá)400億美元，是大陸晶圓代工龍頭中芯國際的8倍。

其次，晶圓代工在國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)中相對偏弱，近年在政策和市場的雙重推動下，國內(nèi)晶圓代工行業(yè)投資強(qiáng)勁增長。根據(jù)集成電路強(qiáng)國產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)來看，IC設(shè)計、IC制造和IC封測三個環(huán)節(jié)的產(chǎn)值比一般為33，2022年國內(nèi)三個環(huán)節(jié)的產(chǎn)值比約為3：3：4，IC制造環(huán)節(jié)產(chǎn)值較低，因此晶圓代工行業(yè)也在國家政策和市場需求的雙重推動下，持續(xù)高投入。

最后，從產(chǎn)業(yè)機(jī)會看，晶圓代工投資超萬億，設(shè)備商與材料商將顯著受益。據(jù)估算，國內(nèi)晶圓產(chǎn)線投資中土地和廠房占10%，半導(dǎo)體制程設(shè)備占70%，人才和專利占20%。半導(dǎo)體制造中所涉及的核心如擴(kuò)散設(shè)備、薄膜沉積設(shè)備、光刻設(shè)備、刻蝕設(shè)備、離子注入設(shè)備、外觀檢測設(shè)備、拋光設(shè)備、清洗設(shè)備投資額占生產(chǎn)設(shè)備比例為1%、25%、23%、30%、2%、13%、4%、2%，多數(shù)需要依賴進(jìn)口。在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)自主可控的發(fā)展趨勢下，國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備進(jìn)口替代空間非常大，到2024年國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備市占率預(yù)計達(dá)30%。

晶圓制造產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵生態(tài)環(huán)節(jié)

（一）晶圓制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

晶圓制造步驟繁多、工藝復(fù)雜，如28nm工藝節(jié)點(diǎn)，制程步驟超過1000步，同時使用多種化學(xué)試劑和特殊氣體。但總體來說，生產(chǎn)工藝流程是使用硅拋光/外延大圓片，在清洗干凈的表面，通過氧化或CVD的方法形成阻擋或隔離層薄膜，由光刻技術(shù)形成摻雜孔或接觸孔，然后采用離子注入或擴(kuò)散的方法摻雜形成器件PN結(jié)，最后由濺射鍍膜的方法形成互聯(lián)引線。

主要生產(chǎn)工序包括：清洗、氧化/擴(kuò)散、CVD沉積、光刻、去膠、干法刻蝕、CMP拋光、濕法刻蝕、離子注入、銅制程、檢測等，產(chǎn)品經(jīng)過以上主要工序多次反復(fù)，形成電路圖形。

（二）晶圓制造原材料端

1.晶圓制造原材料行業(yè)概述

晶圓制造材料位于晶圓制造環(huán)節(jié)上游，是晶圓制造工藝迭代和技術(shù)進(jìn)步的基石，且材料品類繁多。半導(dǎo)體材料貫穿半導(dǎo)體制造全流程，包括前道工藝的晶圓制造材料和后道工藝的封裝材料，其中晶圓制造材料包括硅片、掩膜版、電子氣體、光刻膠、CMP拋光材料、濕電子化學(xué)品、靶材等，約在占整個半導(dǎo)體材料成本的63%。

圖6:半導(dǎo)體制造材料種類

數(shù)據(jù)來源：SEMI，芯謀研究、策源資本整理

從技術(shù)壁壘角度看，光刻膠、掩膜版工藝難度最高，一旦更換會涉及前后多道工序，是替代成本最高的環(huán)節(jié)；而電子特氣、濕電子化學(xué)品具有較強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化屬性，一旦技術(shù)驗(yàn)證通過，有批量替代的可能。根據(jù)招商證券測算，目前我國濕電子化學(xué)品、拋光液國產(chǎn)替代率較高，分別達(dá)到35%和31.3%；拋光墊、電子特氣、金屬靶材國產(chǎn)化率分別為19.5%、17.9%、9.5%；而光刻膠國產(chǎn)替代率不足5%。 ? ?

2.晶圓制造原材料行業(yè)特點(diǎn)及趨勢

一是從晶圓制造各類材料成本占比看，硅片占比最高（33%），電子特氣和光掩膜版次之。據(jù)LAM Research最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)，硅片在全球半導(dǎo)體制造材料市場中占比約為33%，是晶圓制造材料中占比最高的材料，因此也是晶圓廠采購的重要環(huán)節(jié)。電子特氣與光掩膜版分別占14%、13%，其余市場份額由拋光液、光刻膠、濕電子化學(xué)品、濺射靶材等產(chǎn)品占據(jù)。

圖7:晶圓制造材料成本占比

數(shù)據(jù)來源：LAM Research，芯謀研究、策源資本整理

二是光刻膠作為晶圓制造行業(yè)的核心材料，受制于上游原材料（樹脂單體、光敏引發(fā)劑等）進(jìn)口依賴度高，國產(chǎn)替代占比不足5%。在高端光刻膠領(lǐng)域，東京應(yīng)化、信越化學(xué)、住友化學(xué)、JSR等日本廠商具有較強(qiáng)先發(fā)優(yōu)勢，CR6占據(jù)份額超過90%，市場集中度高。我國光刻膠國產(chǎn)化主要面臨上游樹脂單體、光敏引發(fā)劑等原材料高度依賴海外進(jìn)口、測試驗(yàn)證設(shè)備光刻機(jī)資源緊張等問題。根據(jù)招商證券數(shù)據(jù)，從具體各品類國產(chǎn)替代情況看，目前我國g線，i線膠國產(chǎn)化率最高，已突破10%；而高端領(lǐng)域的KrF膠、ArF膠分別初步實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)和完成自主技術(shù)突破，且已量產(chǎn)的KrF膠料號覆蓋種類依然較為單一。

表1:中國大陸本土主要光刻膠廠商ArF光刻膠應(yīng)用進(jìn)展

數(shù)據(jù)來源：招商證券，芯謀研究、策源資本整理

三是我國晶圓制造材料行業(yè)有望借力產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)替代和本土晶圓廠逆周期擴(kuò)產(chǎn)打開長期成長空間。根據(jù)SEMI統(tǒng)計，全球半導(dǎo)體材料市場規(guī)模以6.9%的CAGR從2017年的469億美元增長至2023年的700億美元。而中國半導(dǎo)體材料市場規(guī)模2023年有望增長至1024.34億元，2017-2023年CAGR為11.80%，遠(yuǎn)高于全球市場增速。一方面，美國出口管制新規(guī)持續(xù)升級迫使我國半導(dǎo)體制造上游加速自主創(chuàng)新、推動高端半導(dǎo)體材料和設(shè)備自給。另一方面，大陸晶圓廠商逆周期擴(kuò)產(chǎn)熱情不減。根據(jù)SEMI統(tǒng)計，中國大陸晶圓廠（含外資）產(chǎn)能占全球半導(dǎo)體產(chǎn)能比例將由2021年的22.59%提升至25.70%，疊加美國對華先進(jìn)制程制裁等因素，本土半導(dǎo)體設(shè)備和材料廠商有望獲得更多驗(yàn)證資源和機(jī)會，有望率先實(shí)現(xiàn)先進(jìn)節(jié)點(diǎn)工藝突破的半導(dǎo)體材料廠商將充分受益。

（三）晶圓制造設(shè)備端

1.晶圓制造設(shè)備行業(yè)概述

半導(dǎo)體設(shè)備分為前道設(shè)備和后道設(shè)備，前道設(shè)備用于晶圓制造，后道設(shè)備用于封測，根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，半導(dǎo)體前道設(shè)備成本占整個半導(dǎo)體設(shè)備的86.1%，后道設(shè)備占13.9%。前道設(shè)備中的刻蝕設(shè)備、薄膜沉積設(shè)備(包含CVD設(shè)備與PVD設(shè)備)，光刻設(shè)備和清洗設(shè)備是四大主要設(shè)備，四大主要設(shè)備投資規(guī)模占晶圓制造設(shè)備總投資的比例分別為30%、25%、23%、5%。清洗設(shè)備雖然投資占比較低，但清洗步驟數(shù)量約占所有芯片制造工序步驟的30%以上，是晶圓制造中最重要的環(huán)節(jié)之一。

2.晶圓制造設(shè)備行業(yè)特點(diǎn)及趨勢

一是中國大陸連續(xù)三年成為全球最大的半導(dǎo)體設(shè)備市場，中國設(shè)備公司僅占據(jù)國內(nèi)市場份額的11%。根據(jù)SEMI提供的數(shù)據(jù)，全球半導(dǎo)體市場設(shè)備銷售額從2012年的369.2億美元增長至2022年的1076.5億美元，CAGR達(dá)11.29%，其中中國大陸半導(dǎo)體設(shè)備銷售額從2012年的24.9億美元增長至2022年的282.7億美元，CAGR為27.5%，增速遠(yuǎn)超世界平均水平。2020年到2022年中國大陸連續(xù)三年成為全球最大的半導(dǎo)體設(shè)備市場，而從中國大陸晶圓廠的采購情況來看，對于國產(chǎn)設(shè)備的采購額僅為11%，大部分半導(dǎo)體設(shè)備還是依賴進(jìn)口。

二是全球主要晶圓制造設(shè)備廠商集中在歐美日地區(qū)，且各企業(yè)占據(jù)細(xì)分領(lǐng)域市場龍頭。晶圓制造設(shè)備研發(fā)技術(shù)難度大、投入高、周期長，具備極高的門檻和壁壘。在全世界范圍內(nèi)，行業(yè)頭部企業(yè)基本占據(jù)絕大部分市場份額。以美國、荷蘭、日本為代表的前5強(qiáng)企業(yè)壟斷了設(shè)備市場約70%的份額。

三是中國大陸主要晶圓制造設(shè)備公司營收保持快速增長，增長率普遍超過50%。根據(jù)各公司財報，2022年中國大陸九家主要晶圓制造設(shè)備廠商在中國大陸的半導(dǎo)體設(shè)備營收總計達(dá)到244.72億元，相較2021年的152.17億元，增長60.8%。從現(xiàn)階段國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備廠商產(chǎn)品覆蓋情況看，國產(chǎn)設(shè)備廠商正積極布局半導(dǎo)體設(shè)備市場。除光刻機(jī)外各大類半導(dǎo)體前道設(shè)備工藝均有覆蓋，但很多細(xì)分領(lǐng)域國產(chǎn)設(shè)備還無法達(dá)到晶圓代工產(chǎn)線生產(chǎn)要求，像刻蝕及薄膜沉積的部分關(guān)鍵步驟，國產(chǎn)設(shè)備還無法覆蓋。

四是當(dāng)前晶圓制造設(shè)備國產(chǎn)化率仍處于非線性提升區(qū)間，國產(chǎn)替代驅(qū)動的份額提升，將為行業(yè)貢獻(xiàn)可觀的成長速度和空間。對于國產(chǎn)晶圓制造設(shè)備廠商而言，其驅(qū)動力除了行業(yè)規(guī)模的自然擴(kuò)張，還包括在國內(nèi)市場的國產(chǎn)替代。根據(jù)中國電子專用設(shè)備工業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)，2021年，國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備銷售額為385.5億元，同比增長58.71%。當(dāng)前國產(chǎn)設(shè)備對成熟制程的工藝覆蓋度日趨完善，并積極推進(jìn)高端制程的工藝突破，產(chǎn)品正處于驗(yàn)證密集通過、開啟規(guī)?；鹆康某砷L階段。

五是在各細(xì)分賽道布局領(lǐng)先的國產(chǎn)設(shè)備廠商，有望率先卡位供應(yīng)鏈優(yōu)勢位置。半導(dǎo)體設(shè)備市場細(xì)分品類較多，目前本土半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)仍處于成長早期，在各個細(xì)分賽道卡位并建立優(yōu)勢的設(shè)備廠商，有望在下游客戶端搶占更優(yōu)勢的生態(tài)位（包括先發(fā)的研發(fā)驗(yàn)證機(jī)會、領(lǐng)先的供應(yīng)份額以及積累更豐富的量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)），從而在細(xì)分品類中建立起更高的競爭壁壘。

表2:主要晶圓制造設(shè)備供應(yīng)商

數(shù)據(jù)來源：廣發(fā)證券發(fā)展研究中心，芯謀研究、策源資本整理

總結(jié) 顯然目前材料和設(shè)備的自立自強(qiáng)還有很長的路要走，但相比前幾年的空白狀態(tài)已經(jīng)有了巨大進(jìn)步。而且隨著國內(nèi)代工規(guī)模快速擴(kuò)張，自主設(shè)備與材料增長迅速，尤其主要設(shè)備公司年營收增長率超過50%，在這種發(fā)展速度下中國半導(dǎo)體設(shè)備與材料的前途是光明的。 ?

審核編輯：黃飛