半导体制造限制加剧，设备零部件国产化加速

行业研究|深度报告 看好（维持） 半导体制造限制加剧，设备零部件国产化加速 电子行业 国家/地区中国 行业电子行业 报告发布日期2022年10月13日 核心观点 美国加大对国内芯片产业限制，倒逼上游环节国产化加速。10月7日，美国商务部 工业和安全局（BIS）公布了一系列更广泛的出口管制新规，半导体制造端限制延伸至18纳米或以下的DRAM芯片、128层或以上的NAND闪存芯片和14纳米或以下的逻辑芯片。我们认为，此举虽然对国内存储、先进逻辑工艺短期产能扩充带来负面影响，但将倒逼国内晶圆厂加速国产设备、材料、零部件验证和导入步伐，半导体上游环节国产化将持续加速。 半导体设备零部件壁垒高、空间广，全球市场空间超500亿美金。半导体设备零部件在半导体产业链中处于上游的位置，其直接下游包括半导体设备厂商和晶圆厂：半导体设备厂商采购零部件用于半导体设备的生产，全球半导体制造厂采购的零部件通常作为耗材或者备件。设备厂商直接采购端，我们假设设备厂商平均毛利率为50%，前道设备直接材料占比约90%，则全球来自半导体设备厂商的零部件需求为462亿美元（全球半导体设备市场规模×设备厂商成本率×直接材料成本占比），中国大陆来自半导体设备厂商的零部件需求为133亿美元；晶圆厂采购端，根据晶圆产量推算，中国大陆晶圆厂零部件采购额约为13亿美元，全球晶圆厂零部件采购金额约100亿美元。综合来看，全球/中国半导体设备零部件市场空间为562/146亿美金。 半导体设备零部件国产化空间广阔，国产设备厂崛起加速零部件国产化。从细分领域来看，石英、喷淋头、边缘环等零部件国产化率仅达到10%以上，射频发生器、MFC等零部件的国产化率在1%-5%，而阀门、静电卡盘、测量仪表等零部件的国产化率不足1%，国产替代空间较大。近年来，国内晶圆厂采购国产设备的比例持续快速增加，国内设备厂商亦加大采购国产零部件，双重催化下国内半导体设备零部件厂商迎来黄金发展时期，我们持续看好国内半导体设备零部件厂商相关业务业绩弹性。 下游供应链安全诉求叠加本土优势和成本优势，国内零部件厂商成长动力足。目前整体来看国内设备零部件厂商产品线相对较少，大部分厂商聚焦一到两个细分领域，未来，国内厂商一方面将受益于已有产品在客户端的份额提升，另一方面也将持续受益于产品线的开拓。以上成长逻辑顺畅，既受益于下游客户强烈的供应链安全诉求，也受益于国内厂商本土优势和成本优势：对于国内设备厂商以及海外公司在大陆的产线，一方面，由于国内零部件厂商靠近终端市场便于零部件返修，且交货周期易于控制；另一方面，国内零部件厂商由于运费成本以及关税等因素影响，成本具有一定优势，随着国内厂商技术进步以及产线丰富度提升，有望进一步切入国内产线供应链。 投资建议与投资标的 我们看好半导体设备零部件国产化进程，建议关注富创精密、神工股份、江丰电子、万业企业、新莱应材、华亚智能。 风险提示 晶圆厂扩产进度不及预期、国内厂商验证进展不及预期、零部件国产化进度不及预期、假设条件发生变化影响测算结果。 蒯剑021-63325888*8514 kuaijian@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860514050005香港证监会牌照：BPT856 李庭旭litingxu@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860522090002 韩潇锐hanxiaorui@orientsec.com.cn 张释文zhangshiwen@orientsec.com.cn 国内晶圆厂逆周期扩产，持续看好半导体 2022-08-29 设备、材料板块国内半导体前道设备厂商对比研究 2022-08-03 半导体前道设备研究框架 2022-07-14 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 目录 1.半导体设备零部件行业壁垒高、空间广5 1.1半导体设备需要用到哪些零部件？5 1.2半导体设备零部件壁垒在哪里？7 1.3半导体设备各类零部件技术壁垒如何排序？11 1.4如何理解半导体设备零部件厂商多产线多领域发展？12 1.5国内厂商如何切入半导体设备零部件领域？15 1.6如何理解半导体设备零部件竞争格局？17 2.国内设备厂商崛起加速零部件国产化18 2.1新兴技术推动半导体用量提升，设备零部件需求持续增加18 2.2晶圆厂持续扩产，带动设备零部件替换需求20 2.3国产设备厂商崛起，推动半导体零部件国产化进程22 3.国内半导体设备零部件厂商成长迅速23 投资建议27 风险提示28 图表目录 图1：半导体设备零部件产业链5 图2：零部件厂商之间的上下游关系5 图3：主要零部件产品分类6 图4：晶圆厂（内圈-2020）和设备厂（外圈-2021）商采购半导体零部件比例6 图5：ASML双工件台光刻机内部构造7 图6：不同设备原材料采购比例7 图7：富创精密零部件工艺指标8 图8：静电卡盘内部结构8 图9：国内主要半导体设备零部件技术难点9 图10：CVD过程示意图及其在逻辑芯片中的应用10 图11：半导体设备零部件客户认证流程10 图12：半导体零部件技术难度及认证难度11 图13：半导体零部件交货周期（单位：月）11 图14：国内主要半导体零部件厂商相关业务毛利率情况12 图15：国际龙头半导体零部件厂商毛利率情况12 图16：各类半导体设备核心零部件12 图17：需求变动沿着供应链放大形成牛鞭效应13 图18：半导体行业中的牛鞭效应13 图19：半导体零部件厂商多领域布局14 图20：MKS多产线布局14 图21：UCT外延收购历史15 图22：国内厂商切入零部件领域方式16 图23：炬光科技主营业务17 图24：全球前十大半导体零部件厂商市场份额占比50%左右17 图25：全球半导体设备市场规模17 图26：真空泵市场竞争格局-201918 图27：机械手市场被日、美企业占据-202118 图28：VAT在半导体真空阀门领域市占率情况18 图29：全球半导体市场规模19 图30：全球及中国大陆半导体设备市场规模19 图31：全球主要设备厂商毛利率20 图32：国内主要设备厂商直接材料成本占比20 图33：全球12英寸晶圆厂数量及产能20 图34：全球晶圆代工市场规模（十亿美元）20 图35：芯片产能逐步向中国大陆转移（2021年预测）21 图36：中国大陆芯片市场及产值情况（十亿美元）21 图37：晶圆厂零部件采购额测算过程21 图38：全球半导体设备市场规模22 图39：全球半导体设备零部件市场空间测算（亿美元）22 图40：半导体设备零部件细分类别市场规模测算-202122 图41：半导体设备零部件国产化率情况-2021Q122 图42：半导体设备零部件交货周期延长23 图43：国内半导体设备厂商零部件国产化情况23 图44：国内零部件厂商及主要产品24 图45：国内机械类零部件厂商差异化竞争24 图46：国内零部件国产化情况25 图47：国内零部件厂商的潜在市场空间25 图48：半导体设备零部件厂商导入国产客户情况26 图49：国内半导体零部件厂商导入国际供应链情况26 图50：国内主要厂商产品覆盖半导体零部件市场比例-202127 图51：国内主要厂商零部件营收情况（单位：亿元）27 图52：国内外厂商硅零部件毛利率比较27 图53：国内零部件厂商毛利率呈增长趋势27 1.半导体设备零部件行业壁垒高、空间广 1.1半导体设备需要用到哪些零部件？ 半导体设备零部件是整个半导体设备行业的支撑。半导体设备零部件是指在材料、结构、工艺、品质和精度、可靠性及稳定性等性能方面达到了半导体设备及技术要求的零部件。半导体设备零部件在半导体产业链中处于偏上游的位置，其下游包括半导体设备厂商和晶圆厂。半导体设备厂商既会采购一些集成度较低的零部件，也会采购由零部件集成的半导体设备模组和系统用于半导体设备的生产；全球半导体制造厂采购的零部件通常作为耗材或者备件。 图1：半导体设备零部件产业链 数据来源：富创精密招股书、东方证券研究所 半导体设备零部件供应体系层次丰富。多层次供应模式即，供应商A给供应商B供货，供应商B做好组装件给供应商C，由C完成子模块，供给设备商。比如富创精密向TOCALO、VAT等零部件厂商供应工艺零部件和结构零部件，华亚智能向超科林、Ichor、捷普等零部件厂商供应高端精密金属结构件，最终进入AMAT、Lam等国际设备厂商。 图2：零部件厂商之间的上下游关系 数据来源：东方证券研究所整理 按照典型集成电路设备腔体内部流程来分，零部件可以分为：机械类、电气类、机电一体类、气体/液体/真空系统类、仪器仪表类。 按照半导体零部件服务对象来分，半导体零部件可以分为精密机加件和通用外购件。其中，精密机加件通常由各个半导体设备公司设计，然后委外加工，如工艺腔室、传输腔室等；通用外购件包括硅结构件、O型密封圈、阀门、规、泵、气体喷淋头等。 图3：主要零部件产品分类 分类 细分品类 机械类 金属工艺件：反应腔、传输腔、过渡腔、内衬、匀气盘等金属结构件：托盘、冷却板、底座、铸钢平台等非金属机械件：石英、陶瓷件、硅部件、静电卡盘、橡胶密封件等 电气类 射频电源、射频匹配器、远程等离子源、供电系统、工控电脑等 机电一体类 EFEM、机械手、加热带、腔体模组、阀体模组、双工机台、浸液系统、温控系统等 气体/液体/真空系统类 气体输送系统类：气柜、气体管路、管路焊接件等真空系统类：干泵、分子泵、真空阀门等气动液压系统类：阀门、接头、过滤器、液体管路等 仪器仪表类 气体流量计、真空压力计等 光学类 光学元件、光栅、激光源、物镜等 其他 定制装置、耗材等 数据来源：富创精密招股书、东方证券研究所 半导体设备零部件中，机械类零部件占比最高。从设备厂的采购比例来看，机械类零部件占比达 27%，其次是气体/液体/真空类零部件，占比20%。从晶圆厂的采购比例来看，机械类占比达 37%，气体/液体/真空类零部件占比19%. 图4：晶圆厂（内圈-2020）和设备厂（外圈-2021）商采购半导体零部件比例 2% 14% 27% 28% 37% 18% 6% 10% 19%20% 18% 机械类 气体/液体/真空系统类机电一体类 光学类电气类 仪器仪表类其他 数据来源：富创精密招股书、芯谋研究、东方证券研究所 半导体设备由成千上万零部件组成。以光刻机为例，ASML双工件台光刻机主要包括Wafer传输系统、系统集成系统、Reticle传输系统、水平与对准系统、光源成像系统、投影透镜系统等，具体包括投影物镜、光源、光束矫正器、能量控制器、掩膜台、内部封闭框架、减振器等。 图5：ASML双工件台光刻机内部构造 数据来源：ASML、ChipChina、东方证券研究所 不同半导体设备的零部件构成不同。涂胶显影设备中机电一体类零部件占比最高，占比33%；刻蚀设备及沉积设备所需的零部件中，机械类零部件占比最高；清洗设备中，气体/液体/真空类零部件占比最高；光学类设备如检测设备所需的零部件中，光学类零部件占比最高。 图6：不同设备原材料采购比例 数据来源：各公司公告、东方证券研究所 1.2半导体设备零部件壁垒在哪里？ 技术壁垒： 相比于其他行业基础零部件，半导体设备零部件尖端技术密集的特性尤其明显，有着精度高、工艺复杂、要求极为苛刻等特点，主要是由于以下三个因素： 其一，半导体制造属于精密的制造业，对关键零部件在原材料的纯度、原材料批次的一致性、质量稳定性、机加精度控制、洁净清洗等方面要求更高，造成了极高的技术门槛。 例如，随着半导体加工的线宽越来越小，光刻工艺对极小污染物的控制极为严苛，不仅对颗粒严格控制，还要严控过滤产品的金属离子析出。 图7：富创精密零部件工艺指标 产品 指标 富创精密标准 反应腔 耐腐蚀性 阳极膜层在盐酸中浸泡数