半导体&电子行业：薄膜沉积设备颇具市场活力，国产化替代正当

证券研究报告行业评级： 半导体强于大市（维持）电子强于大市（维持） 薄膜沉积设备颇具市场活力，国产化替代正当时 平安证券研究所电子信息团队 分析师：付强、徐勇、闫磊、徐碧云 2023年10月11日 投资建议 国内半导体产业蓬勃发展，为半导体设备公司提供了广阔的平台市场，薄膜沉积设备厂商深度受益。美国对华半导体制裁持续，先进制程受阻，中短期内，国内半导体产业锁定成熟制程快速拓展，形成存量国产替代和产业增量拓展的双重推手，外部市场环境优越，国内半导体设备厂商迎来前所未有的机遇；远期看，先进制程快速发展，半导体工艺复杂度大幅提高，对半导体设备的市场需求也随之攀升， 待国内先进制程取得突破后，对设备产业链将起到巨大的带动作用。薄膜沉积设备作为半导体制造三大核心设备之一，是后续几乎所有工艺的基础，重要性不言而喻，在目前优越的市场环境及政策支持下，产业链共同发力，需求端火热，供给端也在努力追赶、加速放量，叠加目前仍然较低的国产化水平，产业前景长期向好的趋势较为明确。 PVD、CVD是薄膜沉积主流，ALD作为沉积设备新宠，在先进制程中的应用越发凸显。PVD、CVD占据薄膜沉积赛道的半壁江山，半导体制造 中绝大多数金属层、介质层及半导体层均为PVD、CVD设备制造；随着先进制程的不断发展，对膜厚精度、薄膜质量、台阶覆盖率等提出了更高的要求，HDPCVD、SACVD等技术应运而生，且ALD由于具备原子层级的膜厚控制能力，在先进制程的核心工艺（如SADP、HKMG等）中发挥关键作用，逐渐成为先进制程工艺平台的“新宠”。 国内多家厂商在薄膜沉积设备领域均有涉猎，侧重点有所差异，竞争格局较为良性。北方华创是国内PVD龙头，稀缺性较强，且在LPCVD、 APCVD、ALD领域也有所布局，产品已经批量应用到半导体产线中；拓荆科技专注薄膜沉积设备，拥有PECVD、SACVD、ALD三大产品系列，公司处于快速上升阶段；微导纳米依靠ALD设备起家，在光伏、半导体中均有应用，且公司是国内首家成功将量产型High-kALD应用于28nm节点集成电路制造前道生产线的国产设备公司，在ALD领域颇具竞争优势。上述半导体设备厂商的产品结构有所不同，侧重点分化明显，形成了较为良性的差异化竞争格局。 投资建议：当前国内半导体产业扩张如火如荼，而海外对华半导体制裁持续加码，国内半导体设备厂商面对优越的市场环境和政策支持，前景较为乐观；薄膜沉积设备作为半导体核心设备之一，在半导体制造中具有重要作用，在国产化替代、技术进步以及产业扩张带来的多重市场需求下，产业链共同发力，PVD、CVD、ALD等薄膜沉积设备赛道在未来较长时间内将持续火热，建议积极关注。 风险提示：（1）美国对华半导体制裁的风险。（2）国产化替代市场需求不及预期的风险。（3）国内公司技术突破不及预期的风险。 2 CONTENT 目录 一、半导体产业结构复杂，上游设备是关键 二、设备市场环境优越，国产化替代正当时 三、薄膜沉积颇具活力，CVD/PVD/ALD各司其职 四、国内厂商快速追赶，差异化竞争格局较为健康 五、投资建议与风险提示 1.1半导体产业蓬勃发展，上游设备是基石 国内半导体产业蓬勃发展，设备市场颇具活力。2022年，全球半导体产业销售额约为5741亿美元，中国半导体产业销售额约为1813亿 美元，地位举足轻重；根据SEMI数据，2022年全球半导体设备市场规模约为1074亿美元，其中中国大陆占比约26.3%，合计约282亿美 元；国内半导体产业迅猛向前，带动上游产业链配套同步发展。 6000 4000 2000 0 全球半导体产业销售额（亿美元） 201720182019202020212022 1200 1000 800 600 400 200 0 全球半导体设备市场规模（亿美元） 202120222023E2024E 中国半导体产业销售额（亿美元）全球半导体设备销售占比@2022（%） 2000 中国大陆中国台湾韩国北美日本欧洲其他地区 1500 1000 500 0 201720182019202020212022 数据来源：Wind，SEMI，华经产业研究院，平安证券研究所 半导体制造工艺复杂，核心工艺包括薄膜沉积、光刻、刻蚀、离子注入、退火、化学机械研磨等，集成电路的制造需要重复几十次甚 至上百次以上工艺，从而实现各膜层图案的堆叠。 半导体制造工艺 氧化 光刻和刻蚀 离子注入、退火 芯片制造的第一步是对晶圆表面进行氧化，形成一层绝缘层，一是可做后期工艺的辅助层，二是协助隔离电学器件，防止短路。 把氧化后的晶圆表面旋涂一层光刻胶，随后对其进行曝光，再通过显影把电路图形显现出来，光刻层数多达几十层，每一层之间的校准必须非常明确，接下来进行刻蚀，用化学腐蚀反应的方式，或用等离子体轰击晶圆表面的方式，光刻胶覆盖的位置被保护，没有被覆盖的位置被刻蚀，形成凹陷，实现电路图形的转移。 离子注入就是把杂质离子轰进半导体晶格中，使得晶格中的原子排列混乱或者成为非晶区，退火是将离子注入后的半导体放在一定温度下进行加热，恢复晶体的结构消除缺陷，从而激活半导体材料的不同电学性能。 薄膜沉积 化学机械研磨 后期处理 重复流程 物理气相沉积用于形成各种金属层，连通不同的器件和电路，以便进行逻辑和模拟计算；化学气相沉积用于形成不同金属层之间的绝缘层。电镀则专用于生长铜连线金属层。 每个结构层完成后用化学腐蚀和机械研磨相结合的方式对晶圆表面进行磨抛，实现表面平坦化。 最后，晶圆再经过背面减短、切片、封装、检测，一个完整的芯片产品制备完成。 芯片制造的主要步骤需要循环反复几十次甚至上百次。 数据来源：中芯国际公告，平安证券研究所 半导体上游设备产业链丰富，薄膜沉积设备是基础。薄膜沉积、光刻、刻蚀被视为半导体制造的三大核心设备，其中，薄膜沉积是基 氧化 氧化炉 AMAT 日本日立TEL 北方华创屹唐半导体 涂胶 涂胶显影设备 TELDNS芯源微 光刻光刻机 ASML 尼康佳能 上海微电子 刻蚀刻蚀机 LAMTELAMAT 北方华创中微公司 离子注入离子注入机 AMATACLS凯世通中科信 础，负责金属、介质以及半导体薄膜的制备。 多次清洗 清洗设备 DNSTELLAM 北方华创盛美上海芯源微 检测 检测设备 KLAAMAT 精测电子中科飞测华峰测控 抛光CMP设备 AMAT 日本荏原华海清科 电科装备45所 薄膜沉积 PVD CVD ALD AMAT AMAT ASM Ulvac LAM TEL 北方华创 TEL 北方华创 北方华创 拓荆科技 拓荆科技 微导纳米 中微公司 数据来源：各公司官网，平安证券研究所 CONTENT 目录 一、半导体产业结构复杂，上游设备是关键 二、设备市场环境优越，国产化替代正当时 三、薄膜沉积颇具活力，CVD/PVD/ALD各司其职 四、国内厂商快速追赶，差异化竞争格局较为健康 五、投资建议与风险提示 美国打压中国半导体产业，国内半导体产业链国产化趋势不断加深。美国对华半导体管制已经从最初的针对某些特定公司扩大到对半 导体整个行业的全面限制，半导体设备属于美国打压中国半导体产业的重要领域；美国的打压已经明牌，在国内半导体企业拿不到先 进的上游资源时，国产化替代成为唯一选择。 近年海外对华半导体管制措施（部分） 管制措施推出时间 管制主要内容 2018年4月 美国商务部发布公告，在未来7年内禁止中兴通讯向美国企业购买敏感产品。 2019-2020年 2019年5月，华为及68家附属关联公司被美国列入“实体名单”；2020年5月，BIS限制华为购买使用美国技术、软件设计制造的半导体；2020年8月，BIS在实体清单中新增38家华为附属公司，并修订外国制造直接产品规则，进一步限制华为使用基于美国软件/技术生产的半导体。 2020年12月 中芯国际被纳入实体名单，对用于≤10nm技术节点的产品或技术，美国商务部采取“推定拒绝”的审批政策进行审核。 2022年7月 美国众议院通过《芯片与科学法案》，主要内容包括：（1）分5年提供527亿美元用于半导体制造激励计划、研发投资、税收抵免，其中美国芯片基金共500亿美元，390亿美元用于鼓励半导体制造企业，110亿美元补贴芯片研发；（2）法案授权在未来十年拨款2000亿美元增加关键领域科技研发的投资；（3）法案要求获得补贴的半导体企业未来10年内不得在中国大陆新建或扩建先进制程的半导体工厂。 2022年7月 美国半导体厂商收到美国商务部规定，要求不得向中国供应用于制造≤14nm芯片的设备。 2022年8月 BIS公告美国准备对EDA等四项技术实行出口管制。 2022年8月 美国通知英伟达向中国和俄罗斯出口A100和H100芯片需新的许可证要求。 2022年10月 BIS对中国进行超级计算机计算芯片和包含此类芯片的计算机商品加入CCL中；对受到许可证要求限制的外国生产项目的范围扩大到实体名单上中国境内的28家现有实体；针对≤18nm的DRAM、≥128层的NAND存储芯片增加了新的许可证要求；限制美国人员在没有许可证的情况下支持在某些位于中国的半导体制造“设施”研发和制造集成电路；将包括长江存储、中国科学院大学等科研院校在内的31家实体列入未经核实名单（UVL）。 2023年3月 美国商务部将浪潮集团、龙芯中科等公司列入实体名单。 数据来源：美国商务部，平安证券研究所 自主可控重要性凸显，半导体产业得到大力扶持。在美国对华半导体制裁的背景下，国家以及各地方政府从财政优惠、投融资环境、 人才培养等多个维度连续出台了多项扶持政策，大力支持和引导半导体产业发展，推动国内半导体产业国产化稳步前行。 国家对半导体产业的支持政策（部分） 政策名称 发布时间 发布单位 主要内容 “十三五”国家科技创新规划 2016年8月 国务院 攻克14纳米刻蚀设备、薄膜设备、掺杂设备等高端制造装备及零部件，突破28纳米浸没式光刻机及核心部件，研制300毫米硅片等关键材料，研发14纳米逻辑与存储芯片成套工艺及相应系统封测技术，开展75纳米关键技术研究，形成28—14纳米装备、材料、工艺、封测等较完整的产业链，整体创新能力进入世界先进行列。 新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干措施 2020年8月 国务院 出台财税优惠政策、投融资政策、研究开发政策、人才政策、知识产权政策、市场应用政策、国际合作政策等方面的政策措施，大力支持高端芯片和各类软件的关键核心技术研发。 中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标刚要 2021年3月 全国两会 科技前沿领域攻关：集成电路设计工具、重点装备和高纯靶材等关键材料研发，集成电路先进工艺和绝缘栅双极性晶体管（IGBT）、MEMS等特色工艺突破，先进存储技术升级，碳化硅、氮化镓等宽紧带半导体发展。 上海市先进制造业发展“十四五”规划 2021年7月 上海市政府 集成电路实现14纳米先进工艺规模量产，5纳米刻蚀机、12英寸大硅片、国产CPU、5G芯片等技术产品打破垄断。 广东省制造业高质量发展“十四五”规划 2021年8月 广东省政府 着力突破核心电子元器件、高端通用芯片，提升高端电子元器件的制造工艺技术水平和可靠性，布局关键核心电子材料和电子信息制造装备研制项目，支持发展晶圆制造装备、芯片/器件封装装备3C自动化、智能化产线装备等。 “十四五”国家信息化规划 2021年12月 网信委 关键核心技术创新能力显著提升，集成电路、基础软件、装备材料、核心元器件等短板取得重大突破。 广州市半导体与集成电路产业 发展行动计划（2022-2024年） 2022年3月 广州市工信局 （1）推动产业特色集聚发展。（2）提升高端芯片设计能力。（3）做大做强芯片制造业。（4）布局发展宽禁带半导体。（5）推动封装测试业高端化