电子行业研究：扩产有望逐步落地，看好半导体设备自主可控大趋势

行业观点 半导体设备是半导体产业链的基本支撑，中国半导体设备市场空间广阔。半导体设备处于产业链上游，为半导体支撑产业。半导体设备主要分为前道设备和后道设备，前道设备包括光刻、刻蚀、清洗、离子注入、薄膜生长、化学机械平坦等；后道设备包括减薄、划片、打线、Bonder、FCB、BGA植球、检查、测试设备等。2023年上半年，受行业去库及制裁收紧影响，半导体设备销售额受到明显影响，出现一定程度下滑。2023年下半年开始中国大陆半导体设备销售额出现明显回暖，4Q23中国大陆半导体设备销售额达121.29亿美元，同比+90.81%，反映出中国大陆半导体设备旺盛需求。与此同时，2023年中国大陆占全球半导体前道设备市场比例已达35%，是半导体前道设备中最大的细分市场。 投资逻辑 竞争格局较为集中，国产替代空间辽阔。薄膜沉积、刻蚀和光刻设备是最重要的三大前道设备，各自所占市场规 模达到均接近20%。目前半导体设备国产替代第一阶段已初步完成，但部分环节仍处于“卡脖子”阶段。在光刻机、量/检测设备、涂胶显影设备、离子注入设备领域，整体国产化率仍然较低，但在清洗设备、部分刻蚀设备、CMP设备及热处理设备领域已完成基本国产化替代。展望未来，随先进制程产品逐步成熟以及先进制程持续扩产，国产厂商设备有望在导入窗口内进一步成熟，持续提升整体国产化率。整体来说，看好国产厂商自身产品逐渐突破，随先进制程持续扩产而迎来国产化率逐步提升。 制程逐渐突破，带动设备投入增加。随着先进制程的开发，芯片制程不断缩小，摩尔定律逐步失效，对晶圆代工 厂带来的建设成本急速上升。5nm芯片的晶圆厂建设成本高达54亿美元是7nm的1.8倍。其中，晶体管结构从平面走向立体，芯片结构走向3D化，对刻蚀和薄膜沉积设备“量价齐升”。由于目前先进工艺芯片加工使用的光刻机受到波长限制，14纳米及以下的逻辑器件微观结构的加工多通过等离子体刻蚀和薄膜沉积的工艺组合，使得刻蚀等相关设备的加工步骤增多且60：1及以上高深宽比设备使用次数增加，刻蚀设备和薄膜沉积设备越来越成为关键核心的设备，在芯片制造环节的使用频率及设备单价均有显著提升。 光刻机陆续到货，下游需求持续回暖，看好国内晶圆厂后续下单扩产。根据中国海关总署的数据，1Q24中国从 荷兰的半导体设备进口额达到21.67亿美元，同比+290.4%，一季度到货光刻机共计54台，ASML1Q24收入中中国大陆地区占比持续提升，已达49%。根据IDC和Canalys数据，手机出货连续三个季度保持正增长，PC出货量连续两个季度同比向上；同时，部分芯片设计公司已从“被动补库存”阶段陆续进入“主动去库存阶段”，22Q4开始已经有部分芯片设计厂商库存水位下降，大多数芯片设计公司库存呈企稳态势。2023年中芯国际资本开支 76.33亿美元，同比+21.9%，根据中芯国际年报，24年资本开支预计将持平。逻辑类代工大厂维持高资本开支叠加国内存储大厂年内有望招标扩产，24年规划内扩产有望逐步落地，国产半导体设备厂商有望迎来订单大年。 投资建议 国内存储厂商的招标和设备下单的情况有望得到积极的改善，看好订单弹性较大的中微公司、拓荆科技；随着半导体周期走出底部，一些成熟制程大厂的资本开支有望重新启动，自主可控叠加复苏预期，看好其中国产化率较低的中科飞测、芯源微；同时2024年先进制程设备研发与验证导入持续推进，看好国产设备平台公司北方华创。 风险提示 晶圆厂资本开支不及预期、行业竞争加剧、海外制裁加剧的风险。 内容目录 一、半导体设备：电子行业基石产业，国产替代空间广阔4 1.1半导体设备处于产业链上游，是整个产业链的基本支撑4 1.2半导体设备指数受行业政策及行业周期影响较大5 1.3竞争格局高度集中，国产替代空间广阔7 二、制程突破叠加下游需求复苏，看好年内晶圆厂持续扩产9 2.1制程逐渐突破，制程升级带动设备投入增加9 2.2下游需求持续回暖，国内后续扩产规划乐观11 三、投资建议17 四、风险提示21 图表目录 图表1：半导体设备是整个半导体产业链的基本支撑4 图表2：2024年全球半导体市场有望复苏至6300亿美元4 图表3：2024年中国半导体市场有望复苏至1989亿美元4 图表4：2Q23中国半导体设备销售额同比转正，4Q23中国半导体设备销售额同比+90.81%5 图表5：中国大陆2023年占全球半导体前道设备市场的35%5 图表6：半导体设备指数受制裁政策及行业周期影响较大6 图表7：美日荷三国针对先进制程所需半导体设备，持续收紧对华政策7 图表8：预计2024年前道及后道设备均有望恢复增长态势(单位：十亿美金)8 图表9：23年受Nand影响整体资本开支下滑，Logic设备投资占设备总投入一半以上（单位：十亿美金)8 图表10：薄膜沉积、刻蚀和光刻设备是最重要的前道设备8 图表11：光刻、量/检测、涂胶显影以及离子注入环节国产化率低9 图表12：预计2025年全球300mm（12英寸）设备支出将首次超过1000亿美元9 图表13：5nm芯片的晶圆厂建设成本高达54亿美元，晶圆厂建设成本急速上升10 图表14：存储器件从2D到3D的转变，等离子体刻蚀成为最关键的加工步骤10 图表15：3DNAND层数增加，对于高深宽比刻蚀设备价值量有明显提升10 图表16：晶体管结构从平面过渡到复杂三维架构11 图表17：各大DRAM厂商研发进展，存储芯片先进制程迭代带来设备技术升级需求11 图表18：移动通信和计算机是最大的半导体下游细分市场之一12 图表19：2023年第三季度后全球智能手机出货量逐渐复苏12 图表20：2024年全球PC出货量呈持续恢复的增长趋势13 图表21：国内部分模拟芯片设计公司库存23年下半年筑底（单位：亿元）13 图表22：国内部分数字芯片设计公司库存从22年下半年进入下降趋势（单位：亿元）14 图表23：24年全球计划投入运营新晶圆厂数量达42个，较23年显著提升14 图表24：中国半导体产能扩张迅猛，12寸产能预计新增超200万片/月15 图表25：中芯国际预计24年资本开支与23年持平，23年资本开支高达76.33亿美元16 图表26：ASML2024Q1收入中中国大陆地区占比快速提升至49%16 图表27：2024年第一季度从荷兰光刻机进口额达到21.67亿美元，同比增长290.4%17 图表28：上海、北京、山东等五大省市合计占荷兰光刻机进口总量的86.44%17 图表29：中科飞测产品布局广泛，平台型量/检测设备雏形已现20 图表30：半导体设备公司估值对比（股价基准日2024年5月24日）21 一、半导体设备：电子行业基石产业，国产替代空间广阔 1.1半导体设备处于产业链上游，是整个产业链的基本支撑 半导体产业链分为上游支撑产业，中游制造产业，下游应用产业。半导体设备处于产业链上游，为半导体支撑产业。半导体设备主要分为前道设备和后道设备，前道设备包括光刻、刻蚀、清洗、离子注入、薄膜生长、化学机械平坦等；后道设备包括减薄、划片、打线、Bonder、FCB、BGA植球、检查、测试设备等。中游涉及IC设计、芯片制造、及芯片封测；其中芯片制造及芯片封测需要分别用到半导体前道和后道设备。下游应用市场包括通讯技术、消费电子、汽车电子、工业电子等。 图表1：半导体设备是整个半导体产业链的基本支撑 来源：拓荆科技招股书，国金证券研究所 2023年受下游需求景气度及经济环境影响，全球/中国半导体市场均出现一定程度下滑。中微公司2023年年报披露，根据Gartner数据，2023年全球半导体市场规模为5330亿美元，同比下降11%，受益于需求好转，预计2024年有望达到6300亿美元，同比+18%。据Statista2023年8月发布的中国半导体市场规模预测数据，2023年中国市场整体规模为1795亿美元，同比下降7%；预计2024年中国半导体市场有望复苏至1989亿美元，同比+11%。 图表2：2024年全球半导体市场有望复苏至6300亿美元图表3：2024年中国半导体市场有望复苏至1989亿美元 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 全球半导体市场规模(亿美元，左轴)YoY(%，右轴) 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% -5% -10% -15% 20172018201920202021202220232024E 2500 2000 1500 1000 500 0 中国半导体市场规模(亿美元，左轴)YoY(%，右轴) 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% -5% -10% -15% 20172018201920202021202220232024E 来源：Gartner，中微公司2023年年报，国金证券研究所来源：Statista，国金证券研究所 受地缘政治及扩产周期的影响，2023年全球半导体设备销售额出现下滑，但在全球半导体设备市场周期性衰退的同时，中国大陆半导体设备市场仍维持强劲增长态势。23年上半年，受行业去库及制裁收紧影响，半导体设备销售额受到明显影响，出现一定程度下滑。2023年下半年开始中国大陆半导体设备销售额出现明显回暖，4Q23中国大陆半导体设备 销售额达121.29亿美元，同比+90.81%，反映出中国大陆半导体设备旺盛需求。与此同时， 2023年中国大陆占全球半导体前道设备市场比例已达35%，是目前半导体前道设备中最大的细分市场。 图表4：2Q23中国半导体设备销售额同比转正，4Q23中国半导体设备销售额同比+90.81% 全球半导体设备销售额（亿美元，左轴）中国大陆半导体设备销售额（亿美元，左轴） 全球半导体设备销售额YoY（%，右轴）中国大陆半导体设备销售额YoY（%，右轴） 350 300 250 200 150 100 50 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0% -20% 0-40% 来源：Wind，国金证券研究所 图表5：中国大陆2023年占全球半导体前道设备市场的35% 中国大陆中国台湾韩国北美洲日本欧洲其他 6% 7% 35% 12% 19% 19% 2% 来源：中微公司2023年年报，国金证券研究所 1.2半导体设备指数受行业政策及行业周期影响较大 近年来，半导体设备指数受美荷日三国对我国半导体设备企业的管制及国产化率提升影响较大。部分政策限制了我国半导体关键设备和技术的突破，但也使得国产化进程和自主研发需求加强，实现进一步持续突破。此外我国在税收优惠、产业支持以及投资扶持等政策的鼓励下，半导体设备行业公司竞争力不断提升，先进制程及低国产化率产品逐步突破，国产化进程稳步推进。 图表6：半导体设备指数受制裁政策及行业周期影响较大 来源：Wind，国金证券研究所 2022年我国半导体设备指数出现明显下滑，2022年9月1日至2022年10月10日跌幅 达17.7%。明显受到2022年10月美国商务部工业和安全局（BIS）发布的对中国的先进半导体和计算设备的出口管制的影响,对128层及以上3DNAND芯片、18nm半间距及以下DRAM内存芯片、16nm或14nm或以下非平面晶体管结构(即FinFET或GAAFET)逻辑芯片相关设备进一步管控。 2023年一季度半导体设备指数出现明显上涨，国内半导体企业设备开支预期向好。国内 头部逻辑厂、存储厂及地方支持产线持续扩产，扭转22年底国内半导体资本开支因受到制裁而下调的趋势。我国半导体企业在去胶、清洗、CMP、热处理、刻蚀的国产化率较高，并加深关注薄膜沉积、离子注入、量测等国产化率较低的环节。 23年下半年，受消费电子需求下降影响，全球半导体市场收缩。IDC数据指出，全球半导体市场出现了同比12%的萎缩。SEMI数据表明2023年第三季度全球半导体设备出货金额比去年同期下降11%。美国于2023年10月再次出台的对华半导体限制规定，日本和荷兰也相继出台了针对先进半导体设备的出