1、 集成電路景氣回暖,集成化趨勢持續推進
在半導體產業鏈中,上遊由 EDA、材料、設備三大行業構成,中遊由晶片設計、制 造、封測三大環節構成,下遊由集成電路、分立器件、光電子、傳感器四大品類構成。 從市場規模來看,全球半導體行業由幾百億美元市場規模的半導體設備、材料行業 為基石,延展成市場規模達幾十萬億美元的巨大應用市場。
全球半導體產業市場規模巨大,預計 2021 年開始復甦。隨著物聯網、人工智慧、 汽車電子、智慧型手機、智能穿戴、雲計算、大數據和安防電子等為主的新興應用領域 需求不斷增長,全球半導體產業迅速發展,市場規模巨大。根據 Gartner 的統計,2018 年全球半導體行業收入為 4761.51 億美元,2019 年受全球宏觀經濟低迷影響,半導 體行業景氣度有所下降,規模同比下降 11.97%,為 4191.48 億美元,但 2019H2 開 始,半導體市場已逐步回暖,伴隨著 2020 年 5G 建設的快速發展,可穿戴設備及雲 伺服器市場穩健成長,預計全球半導體行業 2021 年開始復甦,2024 年市場規模有望 達到 5727.88 億美元。
全球市場預將擴張,國產替代持續推進:根據 SIA 預測,1987-2018 年全球半導體市 場規模呈波動性擴張趨勢,在 2019 年市場規模小幅萎縮後,2020-2021 年應屬於下 一半導體市場上行周期的開端。在中美貿易摩擦激化了供應鏈風險後,半導體自主可控既成為國家的發展政策,也成為國產終端產品廠商推進國產化替代的巨大動力, 因此,在國產化替代全面加速的背景下,預計 2021 年國產集成電路廠商的發展速度 將快於全球平均水平。
2021 年汽車、工業預將增速加快,2022 年數據中心預將迎來高速增長期:根據 PWC 預測,在 2021 年,汽車和工業領域市場擴張速度將顯著加快、分別達 18%和 16%, 而歷經 2020 年高速增長期的通訊領域市場擴張速度將顯著放緩、僅 0.6%,與之相 反,受疫情影響 2020 年有所萎縮的消費電子領域擴張速度將明顯回暖、達 26%。作 為持續擴張的優質賽道,疊加疫情催動下在家辦公需求提升,根據 PWC 預測,2020 年數字中心賽道擴張速度將達 4.0%,而 2021 年該市場增速將放緩至 1.1%,不過, 2022 年數據中心市場擴張速度將達 7.0%,即 2021H2 或將迎來數字中心產業鏈廠商 的基本面拐點。
晶片內集成化持續推進,晶片間集成化趨勢確立:集成電路即高度集成化的電路, 依託先進位造工藝對集成化的助力作用,不僅單位面積晶片內蘊含了更多的電晶體, 而且相互配合的晶片間也呈現出了明顯的整合趨勢。在晶片內,相較於 2018 年 40nm 以下製程佔比為 40%,2019 年代工廠 40nm 以下製程佔比達 47%、呈顯著提升趨勢。 在晶片間,隨著消費電子產品體積的縮小化以及功能的多樣化,從主晶片來看,CPU、 GPU 和內存控制器整合為 SoC 使得北橋晶片消失;從外圍晶片來看,光學和聲學功 能的高端需求加速了傳感器、模擬晶片和數字處理晶片的整合。
SoC 趨勢持續演化,模數混合成為前進方向:由於物聯網產品的體積較小且對連接 模塊需求較高,隨著新興產品的持續放量,主晶片的 SoC 化預將愈發顯著。隨著攝 像頭模組、聲學模組和電源管理模塊等功能模塊的日益複雜化,疊加主晶片內核數 量及製程推進均陷入瓶頸期,一方面外圍晶片需要更強的算力和更低的信息耗損, 另一方面有限線程的主晶片需要信號被預處理,那麼,外圍模塊的信息處理能力和 「傳感器+模擬晶片+數字晶片」的整合便愈發重要。
2、 晶圓製造中先進位程未來必定依賴代工模式,前景可期
2.1、 晶圓製造是集成電路產業鏈核心環節,晶圓代工規模穩定增長
晶圓製造是集成電路產業鏈中的核心環節。集成電路製造是指主要以 8 英寸或 12 英寸的晶圓為原材料,將光掩模上的電路圖形信息大批量複製到晶圓上,並在晶 圓上大批量形成特定集成電路結構的過程,其技術含量高、工藝複雜,在晶片生產過 程中處於至關重要的地位。
技術節點以電晶體之間的線寬為代表,是衡量集成電路製造工藝水平的主要指 標。線寬指晶圓上製造集成電路的工藝可達到的最小溝道寬度,以 CMOS 工藝為例, 其線寬一般為該工藝製作的電晶體的柵極長度。隨著先進光刻技術、3D 封裝技術等 不斷湧現,各種先進工藝不斷改進和完善,集成電路已由本世紀初的 0.35 微米的 CMOS 工藝發展至納米級 FinFET 工藝,同時,作為集成電路的襯底,晶圓的直徑已 經由最初的 6 英寸、8 英寸增長到現在的 12 英寸。目前,全球前十大晶圓代工廠商 均在積極布局先進位程,到全球最先進的量產集成電路製造工藝已經達到 7 納米至 5 納米,3 納米技術有望在 2022 年前後進入市場。
Foundry 模式廠商目前處於集成電路製造環節主導地位。集成電路製造企業的 經營模式主要包括兩種:1)IDM 模式,即垂直整合製造模式,其涵蓋了產業鏈的集 成電路設計、製造、封裝測試等所有環節,該模式下的集成電路企業屬於典型的重資 產模式,對研發能力、資金實力和技術水平都有很高的要求,因而採用 IDM 的企業 大多為全球晶片行業的傳統巨頭,包括英特爾、三星電子等;2)Foundry 模式,即 晶圓代工模式,僅專注於集成電路製造環節,該模式源於集成電路產業鏈的專業化 分工,形成無晶圓廠設計公司、晶圓代工企業、封裝測試企業。其中,無晶圓廠設計 公司從事集成電路設計和銷售業務。晶圓代工企業以及封裝測試企業為這類設計公 司服務。目前,世界領先的晶圓代工企業有臺積電、格羅方德、聯華電子和中芯國際 等。
集成電路產業由 IDM 模式演變為垂直分工的多個專業細分產業,未來將從全球 化分工邁向區域性產業鏈整合。集成電路產業從 20 世紀 50 年代至 70 年代的產業鏈 集於一身到現在的專業化分工模式,原因在於隨著製造工藝水平的提高,集成電路 的產線建設、工藝研發及人才和資本需求不斷增加,多數 IDM 無力承擔巨額投入所 帶來的風險。未來國家之間的競爭越來越體現為科技實力的競爭,半導體產業作為 科技發展的基礎產業,現已成為各國的競爭焦點。國外瓦納森協議以及對於華為的 制裁體現了在國內形成自主可控的半導體產業鏈的重要性,半導體製造是產業鏈中 最關鍵的一環,未來產業鏈區域化整合是必然趨勢。
集成電路產業鏈的專業化分工趨勢使得純晶圓代工市場規模逐年擴大,全球晶 圓製造市場快速增長。根據 ICinsights 數據顯示,2013 年全球純晶圓代工市場規模 約 362 億美元,2018 年達 576 億美元,2013-2018 年 CAGR 為 8.1%,通過與無晶圓 廠設計公司等客戶形成共生關係,晶圓代工企業能在第一時間受益於新興應用的增 長紅利。
中國大陸晶圓代工行業起步較晚,但發展速度較快,晶圓代工產業向中國轉移趨勢明顯。根據中國半導體行業協會統計,2018 年中國集成電路產業製造業實現銷 售額 1818 億元人民幣,同比增長 25.55%,相較於 2013 年的 601 億元人民幣,CAGR 達 24.78%,實現高速穩定增長,增速快於全球。
全球將逐步進入 5G 時代,以物聯網為代表的新需求所帶動的如雲計算、人工 智能、大數據等新應用的興起,逐漸成為集成電路行業新一代技術變革動力。根據 中國信通院《5G 經濟社會影響白皮書》預測,5G 商用預計在 2020 年帶動中國市場 約 4840 億元的直接產出,並於 2030 年增長至 6.3 萬億元,CAGR 為 29%。5G 的正 式商用化將為新型晶片的上市帶來更多機遇和挑戰。集成電路下遊應用領域的不斷 延展帶動了市場需求的持續旺盛。同時,伴隨著全球的集成電路巨頭不斷加大資本 性投資力度,集成電路行業的景氣度有望保持上升趨勢,有利於集成電路製造企業 發展壯大。
2.2、 晶圓代工行業市場集中度較高,隨技術節點提升繼續提高
晶圓代工行業屬於技術、資本和人才密集型行業,行業壁壘較高,因此市場集 中度高,呈明顯的行業寡頭壟斷特徵。根據 IC Insights 統計,2018 年全球市場純晶 圓代工廠商 CR10 達 97%,前五大廠商(臺積電、格羅方德、聯華電子、中芯國際、 力晶科技)佔全球市場 88%的市場份額。臺積電佔據市場第一的地位,市場份額為 59%,中芯國際佔全球純晶圓代工市場份額的 6%,位居全球第四位。
中國純晶圓代工市場,中芯國際在中國大陸企業中排名第一。根據 IC Insights 公 布的 2018 年純晶圓代工行業中國市場銷售額排名,中芯國際佔中國純晶圓代工市場份額的 18%,位居國內企業首位。
由於隨著技術節點的不斷縮小,集成電路製造設備的資本投入越來越高,未來 市場集中度將會進一步提升。在摩爾定律的推動下,元器件集成度的大幅提高要求 集成電路線寬不斷縮小,導致生產技術與製造工序愈為複雜,製造成本呈指數級上 升趨勢。當技術節點向 5 納米甚至更小的方向升級時,普通光刻機受其波長的限制, 其精度已無法滿足工藝要求。因此,集成電路的製造需要採用昂貴的極紫外光刻機, 或採用多重模板工藝,重複多次薄膜沉積和刻蝕工序以實現更小的線寬,使得薄膜 沉積和刻蝕次數顯著增加,意味著集成電路製造企業需要投入更多且更先進的光刻 機、刻蝕設備和薄膜沉積設備等,造成巨額的設備投入。以 5 納米技術節點為例,其 投資成本高達數百億美元,是 14 納米的兩倍以上,28 納米的四倍左右。巨額的設備 投入只有具備一定規模的頭部集成電路製造廠商可以負擔,其進一步加劇了集成電 路製造行業向頭部集中的趨勢,為頭部集成電路製造企業的發展創造了良好機遇。
2.3、相關企業
中芯國際:公司 N+1 工藝晶片流片成功,N+1 項目系公司第二代先進工藝,與 14nm 工藝相比,性能提升 20%、功耗降低 57%、邏輯面積縮小 63%,相當於臺積電 10nm,目前已進入小量試產。儘管公司 2020 年資本開支計劃因美國出口管制使部分 機臺供貨期延長或有不確定性,及物流原因導致部分機臺到貨延遲,從 457 億元下修到 402 億元。但短期來看,行業 8 寸晶圓產能供不應求,中芯國際作為大陸最先 進領先的代工廠,14nm FinFET 相關工藝可滿足國內 95%晶片需求,目前訂單飽滿, 產能接近滿載。長期來看,公司持續進行產能擴張,N+2 工藝的研發也提上日程,增 長潛力巨大。
3、 封測行業景氣度較高,先進封裝是未來趨勢
3.1、 國內封測行業市場廣闊,長期增速穩定
集成電路封裝測試包括封裝和測試兩個環節,是半導體產業鏈和集成電路產業 鏈的下遊。封裝是集成電路產業鏈裡必不可少的環節,具體過程是保護晶片免受物 理、化學等環境因素造成的損傷,增強晶片的散熱性能,實現電氣連接,確保電路正 常工作;測試主要是對晶片產品的功能、性能測試等,將功能、性能不符合要求的產 品篩選出來,以確保交付產品的正常應用。根據 Gartner 統計,封裝環節價值佔封測 比例約為 80%-85%,測試環節價值佔比約 15%-20%。
封測行業在全球集成電路產業鏈佔比較小,中國地區佔據大部分市場份額。2019 年全球集成電路產業結構中,封裝環節佔比最小僅為 16%。根據 CSIA 統計,2019 年 中國大陸在全球封測市場的銷售佔比為 20%,擁有較大的市場份額。
全球封測市場規模達 564 億美元,國內封測市場持續發展壯大。據 Yole 數據統 計數據,全球封測市場保持平穩增長,從 2011 年 455 億美元增長至 2019 年 564 億 美元,CAGR 約 2.7%。國內市場來看,據中國半導體行業協會數據統計,受益於半 導體產業向大陸轉移,國內封測市場高速發展,增速顯著高於全球,2019 年國內封 測行業市場規模達 2350 億元,同比+7.1%,2011 年至 2019 年 CAGR 約 17.5%。
3.2、 封測行業市場集中度較高,國內龍頭已進入國際第一梯隊
全球封測行業市場集中度較高,中國封測行業全球市佔率高達 64%,國內封測 龍頭廠商已進入國際第一梯隊。2019 年全球封測行業 CR10 達到 81%,企業龍頭日 月光市場份額達 20.0%。從地區來看,中國臺灣市佔率為 43.9%,排名前十的企業中 有六家來自中國臺灣。中國大陸市佔率為 20.1%,長電科技、通富微電、華天科技分 別佔比 11.3%、4.4%、4.4%。美國僅有安靠一家封測廠商排名前十,市佔率為 14.6%。
近年封測行業併購頻發,市場集中度持續提升,大陸封測廠也通過併購迅速提 升自身技術實力和市場規模。封測行業資本投入、進入壁壘、集中度介於 IC 設計和製造環節之間,同類企業間無較大技術差別,封測廠商初期競爭十分激烈,在競爭和 成本的雙重壓力下,頭部企業通過併購實現規模擴張,從而提高自身集中度。國外企 業如力成科技收購 Micron Akita,日月光收購矽品精密,安靠收購歐洲封測龍頭 Nanium。全球封測行業 CR5 由 2011 年的 51%提升至 2019 年的 64%,CR10 則由 2011 年的 65%提升至 2019 年的 81%。
3.3、 晶圓廠產能擴張帶動封測需求,先進封裝是未來趨勢
產能擴張:國內晶圓製造崛起,國內封測行業迎來加速成長契機。據 SEMI 稱, 2017 年至 2020 年間全球計劃投產半導體晶圓廠 62 座,其中 26 座位於中國大陸,佔 全球總數的 42%。根據 SEMI 數據,截止到 2019 年,中國大陸的晶圓廠達到 86 座。 SEMI 預計中國晶圓產能將從 2015 年的每月 230 萬片,增長至 2020 年的每月 400 萬 片,2015-2020 年 CAGR 達到 12%。隨著大批新建晶圓廠產能的釋放以及國內主流 代工廠產能利用率的提升,晶圓廠的產能擴張也勢必蔓延至中下遊封裝廠商,將帶 來更多的半導體封測新增需求。
國產替代:半導體產業國產替代為封測行業帶來機遇。2019 年華為實體名單事件以來,國內 IC 從業者愈加深刻認識到核心技術自主可控的重要性,無論是集成電 路設計、製造還是封測,都開始著重培養與扶持本土供應企業,轉單趨勢愈加明顯。 隨著未來中美摩擦的進一步加劇,全球半導體產業鏈將有可能迎來重構,而封測乃 是國內半導體最為成熟的一環,將持續受益。
5G 為封測行業帶來巨大的發展機遇。5G 時代的來臨,對移動端的頻段接收是 巨大的考驗,而射頻前端的精細化、模組化發展也為封測行業帶來龐大的市場需求。 針對 5G 技術高密度、高速率、高可靠性、低功耗和低時延的特點,將催生出一系列 複雜的微系統封裝形式。同樣物聯網對多功能、低成本、小體積的需求,也使得 SiP 和Fan-out等先進封裝技術得到飛速的應用,成為目前應對5G通信的主流解決方案。 5G 的使用案例遠遠超出了手機,從物聯網到自動駕駛,在數據速率和延遲靈活性方 面給網絡帶來了新的挑戰,也為半導體產業下遊的封測行業帶來了廣闊的發展前景。
半導體封裝技術發展大致分為四個階段,晶片封裝目前處於第三階段成熟期, 正向第四階段演進。全球封裝技術的主流處於第三代的成熟期,主要是 CSP、BGA 封裝技術,目前封測行業正在經歷從傳統封裝(SOT、QFN、BGA 等)向先進封裝 (FC、FIWLP、FOWLP、TSV、SIP 等)的轉型。
摩爾定律發展受限,先進封裝因能同時提高產品功能和降低成本是主流發展方 向。半導體行業的發展遵循摩爾定律,先進位程每兩年更新一代,隨著摩爾定律極限 的逼近,技術節點突破難度加大,而集成是超越摩爾定律的關鍵點,先進的封裝技術 如 Sip 能實現在不單純依賴半導體工藝縮小的情況下,提高集成度,以實現終端電子 產品的輕薄短小、低功耗等功能,同時降低廠商成本。
先進封裝技術未來發展方向朝著兩大板塊演進。先進封裝技術與傳統封裝技術 以是否焊線來區分,先進封裝主要有帶倒裝晶片(FC)結構的封裝、晶圓級封裝(WLP)、 2.5D 封裝、3D 封裝等。未來發展方向一個是以晶圓級晶片封裝WLCSP(Fan-In WLP、 Fan-out WLP 等),在更小的封裝面積下容納更多的引腳數;另一方向是系統級晶片封 裝(SiP),封裝整合多種功能晶片於一體,壓縮模塊體積,提升晶片系統整體功能性和 靈活性。
更高集成度的廣泛需求,以及 5G、消費電子、物聯網、人工智慧和高性能計算等 大趨勢的推動,先進封裝規模預計保持較高增速。據 Yole 數據,先進封裝在 2018- 2024 年間,將以 8%的 CAGR 成長,到 2024 年達到近 440 億美元。在同一時期,傳 統封裝市場僅以 2.4%的 CAGR 成長,而整個 IC 封裝產業 CAGR 約為 5%。
其中主流先進封裝技術滲透領域廣泛,預計 CAGR 超 26%。隨著智能駕駛、 AIOT、數據中心及 5G 等市場的成熟,Yole 預計 2.5D/3DTSV 技術、FanOut 技術、 ED 等主流先進封裝技術的市場規模 CAGR 將保持高速增長,分別達 26%、26%、 49%。
國內大陸封測廠技術平臺已經基本和海外廠商同步,中國先進封裝市場產值全 球佔比較低,但是佔比穩步提升。我國的封裝業起步早、發展快,但是主要以傳統封 裝產品為主,近年來國內廠商通過併購,快速積累先進封裝技術,技術平臺已經基本 和海外廠商同步,WLCSP、SiP、TVS 等先進封裝技術已經實現量產,2015-2019 年 先進封裝佔全球比例逐漸提升。
3.4、 相關企業
長電科技:(1)公司持續加碼研發,專利數量豐富。(2)中芯國際成為公司大股東, 有利於打通產業鏈,發揮協同作用,同時中芯國際作為國內最先進晶圓代工廠,通富 微電有望受益中芯國際訂單飽滿、產能提升及其先進管理經驗。(3)在先進封裝技術 覆蓋度上,公司與全球第一的日月光集團旗鼓相當。公司中國、韓國、新加坡的生產 基地和研發中心分工合作,在不同層級的封裝領域不斷深挖拓展,在先進封裝領域 公司優勢明顯,疊加目前晶圓代工行業景氣,訂單飽滿,以及晶圓廠積極擴產趨勢, 公司未來增長潛力巨大。
通富微電:(1)公司第一大客戶 AMD(佔比 49%)通過先進架構+先進位程,Ryzen (銳龍)和 EPYC(霄龍)產品受市場認可,市佔率穩定提升,疊加下遊行業景氣, 業績持續增長。(2)公司第二大客戶 MTK(佔比 9%)領先發布旗艦 5G SOC,同時 5G 時代晶片高中低端全面布局,市佔率逐漸提升,疊加未來 5G 手機出貨量迅速增 長,未來市場份額有望進一步提升。(3) DRAM 規模快速擴張,且存儲晶片對於我 國半導體產業發展意義重大,合肥長鑫是中國 DRAM 產業的希望,通富微電子公司 合肥通富與合肥長鑫密切合作。(4)公司計劃定增 40 億元已獲證監會核准,主要用 於提高產能,疊加半導體行業景氣度提升及國產替代趨勢,未來將進一步釋放利潤。
華天科技:(1)公司總部位於天水,一是在動力成本、土地成本、人力成本上遠低於 同行;二是能享受西部大開發的優惠政策,並且公司通過多種方式解決了地域和交 通運輸方面的劣勢,毛利率、淨利率等高於同業公司,顯示出公司較強的經營能力。 客戶資源優秀,疫情下積極拓展國內新客戶 88 家,取得博世、安世等大客戶訂單。 公司持續保持高強度研發投入,掌握了多項先進封裝技術。(2)公司收購半導體老牌 先進封測廠 Unisem,有望發揮協同效應,將加速拓歐洲及國際市場,同時 Uneisem 的 PA 客戶資源優秀,有利於公司切入射頻領域頭部廠商產線。(3)公司將投入 80 億元資金積極布局南京項目,定位存儲器、MEMS、人工智慧等高端優質賽道,打造 集成電路先進封測產業基地項目,並於 7 月投產,有助於公司完善產業布局,未來增長可期。
4、 中美摩擦帶來機遇,半導體設備面臨國產替代良機
半導體製造步驟繁多,每一步都需要設備的支持。且不同設備市場規模差距較 大,其中刻蝕市場規模最大,達 120 億美元,塗膠顯影及熱處理設備市場規模最小, 為 15 億美元
半導體專用設備行業與半導體行業整體景氣程度密切相關,也保持穩定增長態勢,但半導體行業整體景氣度降低,2019 年全球半導體設備行業也受到一定衝擊。 2019 年全球半導體設備銷售額為 597.5 億美元,較 2018 年下降了 7.4%。晶片製造 設備是半導體專用設備行業需求最大的領域。根據 Gartner 統計數據,2019 年全球 晶片製造廠商設備支出為 554.80 億美元,預計 2021 年全球半導體設備行業開始復 蘇,2024 年將增長至 602.14 億美元,2020 年-2024 年 CAGR 為 6.27%。
根據 SEMI 數據,2019 年中國大陸半導體設備銷售額 135 億美元,同比上升 2.6%。
半導體設備市場集中度較高。2018 年,行業前三家 AMAT、ASML、Lam Research 的市場份額合計約佔 50%,前五家 AMAT、ASML、Lam Research、TEL、KLA 市 佔率合計為 71%。
4.1、 半導體清洗設備需求持續提升
半導體清洗設備市場需求持續提升,未來預計穩定增長。根據 Gartner 統計數據, 預計 2021 年隨著全球半導體行業復甦,全球半導體清洗設備市場將呈逐年增長的趨 勢,預計全球半導體清洗設備規模 2024 年將達到 31.93 億美元,同時根據 Screen 數 據預測,國內 2020 年清洗設備的市場空間約為 11.92 億美元。
按照清洗原理來分,清洗設備可分為幹法清洗設備和溼法清洗設備。溼法工藝 是指使用腐蝕性或氧化性較強的溶劑進行噴霧或擦洗,使矽表面的雜質與溶劑發生 化學反應,生成可溶性物質或氣體,從而將晶圓表面的顆粒或其他金屬離子清洗掉。 幹法工藝指不使用化學試劑的清洗技術,包含等離子清洗、氣相清洗等。在實際生產 過程中一般將兩種方法結合使用,目前 90%以上的清洗步驟以溼法設備為主,少部分特定站點使用幹法清洗來提高清洗效率。
清洗工藝升級,單片式清洗逐漸成為主流。在 45nm 工藝周期到來時,批量清洗 由於交叉汙染、清洗均勻可控性和後續工藝相容性差等問題已無法適應新的清洗要 求,單片式清洗開始取代批量清洗。單片式清洗首先能夠在整個製造周期提供更好 的工藝控制,即改善了單個晶圓和不同晶圓間的均勻性,這提高了良率;其次更大尺 寸的晶圓和更緊縮的製程設計對於雜質更敏感,批量清洗中若出現交叉汙染則影響 會更大,進而危及整批晶圓的良率,這會帶來高成本的晶片返工支出;另外圓片邊緣 清洗效果更好,多品種小批量生產的適配性等優點也是單片式清洗的優勢之一。截 至 2016 年,單片式清洗市場份額約佔八成,槽式清洗設備約佔兩成。
4.1.1、 半導體設備市場集中度較高
全球半導體清洗設備市場集中度較高。在全球清洗設備市場,2018 年 CR5 為 98%,日本公司佔據主導地位,Screen 佔據 40%以上的市場份額,此外,TEL、SEMES、 Lam Research 等也在行業佔據了較高的市場份額。而公司通過技術創新,已受到國 際市場認可。全球市場份額從高到低依次為:Screen、TEL、SEMES、Lam Research、 盛美股份。
4.1.2、 產業鏈轉移,技術要求提升增大清洗設備需求量
國外技術管制加速半導體產業鏈國產率提升,國產替代空間廣闊。中國半導體 專用設備企業整體國產率還處於較低的水平,目前中國半導體專用設備仍主要依賴 進口。根據中國電子專用設備工業協會的統計數據,2018 年國產半導體專用設備銷 售額為 109 億元,自給率約為 13%,在集成電路製造設備領域自給率更低。而國外 對中國半導體技術管制由來已久且不斷加強,1996 年籤署的《瓦森納協議》允許美 國、日本等成員國在自願基礎上對中國等國家實施包括光刻、測試、MOCVD 等半導 體設備技術出口管制,2019 年版《瓦森納協議》再次增加了美、日等半導體技術出 口管制種類,2020 年 5 月 15 日,美國商務部宣布將全面限制華為購買採用美國軟體 和技術生產半導體,包括那些處於美國以外,但被列為美國商務管制清單中的生產 設備。國外對我國曆次半導體技術管制不斷強化我國半導體產業鏈國產化需求,目 前中國部分半導體專用設備企業經過了十年以上的技術研發和積累,在部分技術領 域陸續取得了突破,成功地通過了部分集成電路製造企業的驗證,成為了製造企業 的設備供應商,未來國產替代空間廣闊。
工藝進步導致清洗步驟增加,加大對於半導體清洗設備需求量。晶片技術節點 不斷提升,從 55nm、40nm、28nm 至 14nm、7nm 及以下,對晶圓表面汙染物的控制 要求越來越高,往往光刻、刻蝕、沉積等重複性工序前後都需要清洗工序,清洗步驟 數量約佔所有晶片製造工序步驟 30%以上,是所有晶片製造工藝步驟中佔比最大的 工序。隨著線寬微縮,晶圓製造良率提升的難度隨著線寬縮小而日益加大,而提高良 率的方式之一就是增加清洗工藝,在 80-60nm 製程中,清洗工藝大約 100 多個步驟, 而到了 20-5nm 等先進位程,清洗到工藝上升到 200 多個步驟以上。根據 ACM 評估, 假設一條月產能在 10 萬片的 DRAM 產線,良率下降 1%,將會導致企業一年 3000- 5000 萬美元的損失。所以企業為了提高良率,必然會採用更多的清洗次數。
4.2、 刻蝕設備面臨發展良機
半導體刻蝕設備全球市場規模超過 100 億美元/年,三大巨頭瓜分超過 90%的市場。根據 SEMI 數據,2019 年全球半導體製造設備銷售額達到 598 億美元,相比 2018 年的歷史高點同比下滑 7%;其中,根據中微公司招股說明書,晶圓製造環節的刻蝕 設備約佔所有設備的 19.4%,即 116 億美元。全球半導體刻蝕設備行業的集中度很 高,主要參與者以泛林半導體、東京電子以及應用材料為主,佔據全球 90%以上的 市場份額。
半導體刻蝕設備中國市場規模超過 180 億元。根據 SEMI 數據,2019 年中國大 陸半導體設備銷售額 135 億美元,半導體刻蝕設備若按成熟市場 19.4%的佔比測算, 中國大陸刻蝕設備市場規模可達 26 億美元,合 183 億元人民幣。
4.2.1、 「新應用領域+全球性產業轉移+製造工藝進步」使國內刻蝕設備市場面臨黃金髮展機遇
未來,中國半導體刻蝕設備廠商的機遇主要來源於三方面:1)以 5G、物聯網、 汽車電子、AI 為代表的新興下遊應用市場的崛起;2)半導體產業的全球性轉移,晶 圓廠陸續投產、擴產帶動相關設備訂單量大幅增加;3)工藝線寬縮小、複雜度提升,帶動刻蝕設備用量增加、技術升級。
先進工藝向更小的節點發展,對刻蝕次數、設備技術要求更高。隨先進位造的 工藝節點從 14nm-10nm 階段向 7nm、5nm 甚至更小的方向發展,沉浸式光刻機受光 源波長的限制,無法滿足越來越小的關鍵尺寸要求,必須採用多重模板工藝,通過多 次沉積、光刻、刻蝕實現更小的關鍵尺寸,使得包括刻蝕設備在內相關設備的重要性 進一步提升。此外,隨著工藝節點的減小,刻蝕技術需要在刻蝕速率、各向異性、刻 蝕偏差、選擇比、深寬比、均勻性、殘留物、等離子體引起的敏感器件損傷、顆粒沾 汙等指標上滿足更高的要求,對刻蝕設備的技術進步上提出更高的要求。
3D NAND 層數增加對刻蝕技術實現更高深寬比提出要求。NAND 快閃記憶體已進入 3D 時 代,3D NAND 製造工藝中,增加集成度的主要方法不再是縮小單層上線寬而是增加堆疊 的層數。刻蝕要在氧化矽和氮化矽一對的疊層結構上,加工 40:1 到 60:1 的極深孔或 極深的溝槽。目前 64 層快閃記憶體已進入大規模生產階段,長江存儲 128 層快閃記憶體研發成功。3D NAND 層數的增加要求刻蝕技術實現更高的深寬比。
4.2.2、 相關企業
中微公司:1)全球半導體市場回暖,半導體產業向中國轉移,國內下遊廠商擴 產將拉動對上遊設備的需求;IC 製造工藝的製程升級,對刻蝕工藝的使用頻率、技 術要求提高,促使刻蝕設備用量的增加及技術升級;2)邏輯 IC 方面,高端刻蝕設備 已運用在國際知名客戶 65-7nm 生產線上,已開發出 5nm 設備用於若干關鍵步驟加 工,並已獲行業領先客戶批量訂單,正配合客戶需求,開發新一代刻蝕設備和包括更 先進大馬士革在內的刻蝕工藝,可涵蓋 5nm 以下刻蝕需求和更多不同關鍵應用的設 備。3D NAND 方面,公司 CCP 可應用於 64 層量產,根據存儲器廠需求正在開發新 一代可涵蓋 128 層關鍵刻蝕應用以及對應極高深寬比的刻蝕設備和工藝。3)中微公 司是全球領先的氮化鎵基 LED 用 MOCVD 設備生產商,市佔率高達 41%。2017 年 以來,中微公司的 MOCVD 設備逐步打破維易科、愛思強的壟斷,根據 IHS Markit 數據,2018 年公司 MOCVD 設備佔據全球氮化鎵基 LED 用 MOCVD 市場的 41%, 實現領先地位。
北方華創:公司作為國內泛半導體設備龍頭公司,產品覆蓋全面,市場空間廣 闊,自身技術實力強大,有望受益於半導體設備行業景氣度回升及國產化替代趨勢。 公司半導體設備競爭優勢明顯,多元化布局前景可期。短期從預收帳款來看,在手訂 單充足,中長期公司定增投入高端集成電路設備研發及擴產,繼續提升研發能力及 產能,為未來增長儲能。真空設備方面公司綁定隆基股份,有望受益於其產能擴張。 公司新能源設備有望受新能源汽車的產量增長拉動,同時定增加強精密元器件競爭 力,市場份額有望不斷提升。
至純科技:公司作為高純工藝系統龍頭,同時布局半導體清洗工藝,產品受到市 場認可,有望受益半導體產業鏈向中國轉移及半導體國產化趨勢。(1)高純工藝系統 應用廣泛,高行業壁壘導致集中度較高。公司作為本土供應商,深耕高純工藝系統, 在客戶資源、技術積累方面等均具有優勢。(2)半導體清洗設備前景良好,公司布局 溼法清洗設備,技術儲備充分。(3)公司全資收購波匯科技,布局光傳感領域,而光 傳感市場規模穩定增長,且集中度低。收購波匯科技的協同效應將助力公司增長。
華峰測控:隨著中國大陸多家晶圓廠陸續投建、量產,以及國內封測廠陸續擴大 產能,將持續帶動測試設備市場高速增長。公司重視研發,維持高研發投入規模,研 發人員佔比較高,擁有多項核心技術,在產品性能指標上均國內領先,部分指標與國 際一流水平持平。公司多次在國內率先推出領先產品,以自主技術研發產品有效地 實現了進口替代。公司擁有廣泛且具有較高粘性的客戶基礎,客戶留存率高,客戶資 源優質。募投擴大產能,同時發展 SoC 和大功率測試機業務,而 SoC 測試設備市場 空間廣闊,公司未來增長可期。
5、 半導體材料種類繁多,國產化替代趨勢明顯
半導體材料種類豐富,半導體製造的每個步驟均需用到不同種類的半導體材料, 且要求較高,目前半導體材料龍頭仍以國外公司為主。
全球半導體材料市場規模穩定增長,中國半導體材料 2012-2019 年 CAGR6.8%。2018 年全球半導體材料銷售額 519.4 億美元,同比增長 11%。在半導體國內市場規 模逐年增加的背景下,半導體材料行業發展迅猛,中國半導體材料銷售額逐年增加, 由 2012 年的 55 億美元增加為 2019 年 87 億美元。
半導體材料行業矽片、溼化學品與光刻膠及配套化學品、電子氣體、濺射靶材分 別佔比約 37%、18%、13%、2%。
5.1、 半導體矽片規模持續擴大,國內企業加速追趕
5.1.1、 半導體矽片市場規模持續擴大
半導體矽片處於產業鏈上遊,發揮著重要的行業基礎支撐作用。矽材料因其具 有單方向導電特性、熱敏特性、光電特性、摻雜特性等優良性能,可以生長為大尺寸 高純度晶體,且儲量豐富、價格低廉,故而成為全球應用最廣泛、最重要的半導體基 礎材料。目前全球半導體市場中,90%以上的晶片和傳感器都是基於矽材料製造而成。 半導體矽片是指由矽單晶錠切割而成的薄片,又稱矽晶圓,作為半導體行業的核心 基礎產品,為行業發展提供根本支撐。
半導體矽片可以按照尺寸、工藝等方式進行劃分。按照尺寸劃分,一般可分為 12 英寸(300mm)、8 英寸(200mm)、6 英寸(150mm)、5 英寸(125mm)、4 英寸 (100mm)等規格;按照工藝劃分,一般可分為矽研磨片、矽拋光片、矽外延片等,其中以矽拋光片和矽外延片為主。
全球半導體矽片小幅波動,近來行業回暖後趨向穩態。2010 年至 2017 年受矽片 價格持續下降的影響,全球矽片行業在出貨量增加的情況下出現矽片銷售額持續降 低。由於 5G、AI、機器人、大數據等新興技術驅動科技革新、通信技術進步,全球 數據量大幅提升,帶動通信相關電子產品應用領域和數量同步增加,電子產品需求 增長帶來大量的矽片需求,使得全球矽片市場從 2017 年開始進入新一輪增長周期。 據 SEMI 統計,2019 年全球矽片市場規模為 112 億美元,矽片出貨量達 118 億平方 英寸。
受益下遊應用需求拉動,中國半導體矽片行業市場規模持續擴大。據 IC Mtia 統計, 2014 至 2019 年,受益終端需求旺盛和新興產業的發展,我國矽片市場規模從 93.2 億元 持續增長至 176.3 億元,CAGR 達 13.6%,預計 2020 年市場規模將達 201.8 億元。2018 年我國半導體矽片年產能達到 2393 百萬平方英寸,6 英寸及以下尺寸矽片仍是目前國內 市場的主要產品,未來隨著我國半導體矽片製造企業研發及生產能力不斷提升、國際化 程度不斷提高,預計我國 8 英寸及以上半導體矽片的產能將會有較大的提升。
5.1.2、 境外企業壟斷,國內企業加快追趕世界水平
半導體矽片行業壁壘高,長期被境外先進企業壟斷。半導體矽片是技術、資金、 人才密集型行業,隨著半導體行業的飛速發展和下遊終端應用的快速更新,半導體 矽片行業對技術積累、研發、資金實力和人才團隊等的要求日益提高,後進企業由於 缺乏研發和技術的沉澱,難以突破行業的高壁壘,加入市場的競爭,因而市場集中度 較高。目前,全球前五大半導體矽片生產企業均為海外企業,分別是日本 Shin-Etsu、 日本 Sumco、臺灣 Global Wafer、德國 Siltronic 和韓國 SK Siltron,2018 年 CR5 達 92.57%。
國內企業加大研發與投資,努力追趕世界先進水平。相較於國外發達國家,我 國半導體產業整體起步較晚,在半導體各細分行業同國外先進企業都存在較大差距。 長期以來,我國半導體矽片供應商主要生產 6 英寸及以下產品,市場格局穩定。近 年來,矽片國產替代化需求強勁,國內企業加大對 8 英寸和 12 英寸矽片的研發和投資力度,取得了顯著成效,8 英寸矽片生產已與國際先進水平差距甚小,12 英寸由 於核心技術難度高,尚無法實現量產,總體而言,國內企業追趕世界先進水平的步伐 有力且穩健。目前國內從事矽材料業務的公司主要有浙江金瑞泓、有研半導體、中環 股份、南京國盛等十餘家,8 英寸矽片生產產線量產後不斷擴大產能,12 寸產線技 術先行企業立昂微等加緊研發與投產,有望在未來實現 12 英寸矽片的大規模量產, 國內半導體矽片行業整體發展穩中向好。
5.2、 溼電子化學品集中度高,替代空間較大
溼電子化學品是指主體成分純度大於 99.99%,雜質離子和微粒數符合嚴格要 求的化學試劑。溼電子化學品可應用於半導體、平板顯示、太陽能以及 LED 等新興 行業,半導體產業中集成電路行業對溼電子化學品的技術要求最高,在平板顯示領 域的需求量最高。按用途,溼電子化學品可以分為通用化學品和功能性化學品兩類, 需求佔比分別為 88%和 12%。
5.2.1、 溼電子化學品市場發展迅速,集中度較高
溼電子化學品行業在半導體、平板顯示以及太陽能等下遊產業快速發展的推動 下,全球市場規模保持高速增長。據智研諮詢統計,2011 年至 2018 年,全球溼電子 化學品市場規模 CAGR 約 11%,2018 年達到 53 億美元,下遊三大應用領域對溼電 子化學品的需求量約 307 萬噸,其中半導體佔比最高,達 43%。
隨著國內半導體行業、平板顯示行業以及太陽能行業的快速發展,國內溼電子 化學品市場規模逐漸擴大。2018 年國內溼電子化學品市場規模達 79.62 億元,同比 增長 4.1%,2012 至 2018 年 CAGR 約為 14.8%。從下遊領域需求細分情況來看,2018 年半導體行業溼電子化學品需求量為 28.27 萬噸,平板顯示行業需求量為 34.08 萬 噸,太陽能行業需求量為 28.16 萬噸,相比 2017 年都有所增加,特別是平板顯示行 業,需求增加明顯。
溼電子化學品位於半導體產業鏈的上遊,技術壁壘較高,行業市場集中度較高。 目前全球溼化學品的市場歐美、日、韓的大廠商佔據全球 80%以上的市場規模,格 局相對穩定。其中高端半導體領域,主要有外企廠商如巴斯夫、三菱、住友等德、日 廠商佔據,中端平板顯示及中端半導體市場,國產化率為 10%,目前主要競爭對手 為韓國,光伏領域目前以國內品牌居多,技術門檻較低,競爭激烈,代表性廠商有江 化微、晶瑞股份、巨化股份及江陰潤瑪等。
超淨高純試劑 G5 為國際領先技術。國際半導體設備與材料組織(SEMI)將超 淨高純試劑劃分為 5 類等級,其中 G5 為最高等級,是集成電路用化學品的基本要 求。
5.3、 特種氣體國內空間巨大,國產替代大勢所趨
5.3.1、 特種氣體市場增長迅速
工業氣體可分為大宗氣體和特種氣體。工業中把常溫常壓下呈氣態的產品統稱 為工業氣體,其為現代工業的重要基礎原材料,在國民經濟中有著舉足輕重的地位 和作用,被喻為「工業的血液」。根據製備方式和應用領域的不同,工業氣體可分為 大宗氣體和特種氣體。大宗氣體主要包括氧、氮、氬等空氣分離氣體及乙炔、二氧化 碳等合成氣體。特種氣體品種較多,主要包括電子特種氣體、高純氣體和標準氣體等 非電子特種氣體。
半導體領域對特種氣體的需求最大。特種氣體按其應用領域可分為電子半導體、 化工、醫療、環保、高端裝備製造等。其中,半導體領域對特種氣體的需求最大。2018 年中國特種氣體下遊各細分領域中,電子半導體佔比 41%,為第一大應用領域。
電子氣體分為電子特種氣體和電子大宗氣體。特種氣體在電子工業應用廣泛, 包括離子注入、刻蝕、氣相沉積、摻雜等。近年來隨著電子工業的快速發展,電子氣 體在半導體行業中的地位日益凸顯。「電子氣體」指可用於電子工業生產中使用的氣 體,是最重要的原材料之一,在電子產品製程工藝中廣泛應用於離子注入、刻蝕、氣 相沉積、摻雜等工藝,被稱為集成電路、液晶面板、LED 及光伏等材料的「糧食」 和「源」。電子半導體器件的性能優劣與電子氣體的質量息息相關。《戰略性新興產業 分類(2018)》在電子專用材料製造的重點產品部分將電子氣體分為電子特種氣體和 電子大宗氣體。
全球工業氣體市場近年來呈現穩步增長的態勢。2018 年全球工業氣體市場規模 約為 1220 億美元。根據產業領域的經驗數據,工業氣體行業增速一般為全球 GDP 增 速的 2.0-2.5 倍,假設 2018-2019 年全球工業氣體增速按 8%測算,預計 2019 年全球工業氣體市場規模可達 1318 億美元,市場規模穩步擴大。
我國人均工業用氣水平較低,預計未來仍將保持兩位數以上增長。近年來我國 工業氣體行業發展迅速,市場規模由 2010 年的 410 億元上升至 2018 年的 1350 億 元,2010-2018 年 CAGR 達 16.05%。但與發達國家相比,我國人均工業氣體消費量 還處在較低水平,根據 2018 年的人均工業氣體消費量統計,我國的人均工業氣體消 費只有美國的 1/26,不足西歐與澳洲的 1/20,未來受益於 1)相對全球其他地區較高 的經濟增速;2)政策促進轉型升級,帶動工業氣體下遊領域快速發展,預計中國工 業氣體行業仍將保持兩位數以上的增長。
特種氣體市場規模發展迅速,預計未來仍將高速增長,空間廣闊。根據卓創資訊統計, 2017 年中國的特種氣體市場規模約 178 億元,2010-2017 年中國特種氣體 市場平均增速達 15.48%,其中集成電路、顯示面板、光伏能源、光纖光纜等半導體 領域的特種氣體市場規模約 100 億元。同時,由於經濟新常態下更加強調經濟結構 的優化升級,集成電路、顯示面板、光伏能源、光纖光纜、新能源汽車、航空航天、 環保、醫療等產業對中國經濟增長的貢獻率將愈加突出。特種氣體作為上述產業發 展不可或缺的關鍵性材料,預計其市場規模將保持持續高速發展,卓創資訊的預計2018-2022 年中國特種氣體市場規模仍將以平均超過 15%的年增長率高速增長,到 2022 年中國特種氣體市場規模將達 411 億元。而在全球範圍內,特種氣體同樣保持 了較高的增速,2017 年全球特種氣體市場規模達 241 億美元,較 2016 年同比增長 11.55%,特種氣體市場空間廣闊。
電子氣體是僅次於大矽片的第二大市場需求半導體材料。電子氣體在 2016 年的 半導體材料市場佔比達 14%。隨著半導體產業的發展,電子氣體市場也隨之增長, 2018 年電子特種氣體市場規模 45.12 億美元,同比增長 15.93%。而隨著全球半導體 產業鏈向國內轉移,國內電子氣體市場增速明顯,遠高於全球增速。近年來國內半導 體市場發展迅速,在建和未來規劃建設的產能為電子氣體提供了廣闊的空間。
下遊產業技術快速更迭,對特種氣體產品技術要求持續提高。特種氣體廣泛應 用於集成電路、顯示面板、光伏能源、光纖光纜、新能源汽車、航空航天、環保、醫 療等領域,近年來下遊產業技術快速更迭,例如集成電路領域晶圓尺寸從 6 寸、8 寸 發展到 12 寸乃至 18 寸,製程技術從 28nm 到 14nm 再到 7nm;顯示面板從 LCD 向 OLED 乃至柔性面板發展;光伏能源從晶體矽電池片向薄膜電池片發展等。作為這些 產業發展的關鍵性材料,伴隨著下遊產業技術的快速迭代,特種氣體的精細化程度 持續提高,對特種氣體生產企業在氣體純度、混配精度等方面的技術要求都將持續 提高。
5.3.2、 市場集中度較高,寡頭壟斷明顯
特種氣體市場具有較高的技術、客戶認證、資金壁壘。1)技術壁壘:特種氣體 行業對於氣源及其供應系統有著苛刻的要求,從事專業氣體生產的企業,需擁有先 進的生產設備,積累豐富的純化、充裝、分析等技術,擁有大批經驗豐富的技術團隊 和工程力量。新進入者面臨高昂的進入成本和技術壁壘。2)客戶認證周期長:氣體 行業的下遊絕大部分客戶是專業生產廠家,其對氣體產品的質量、品牌和服務的認 同需要建立在長期合作的基礎上。3)資金壁壘:工業氣體行業需要較大規模的資本開支,同時還需採購大量精密監測、控制等設備。業內企業在擴大規模的過程中,往 往通過兼併收購方式橫向布局,需要較強的資本實力和較高的資金壁壘。
較高的壁壘導致全球競爭格局高度集中。全球工業氣體市場經過百餘年的發展 和併購,已形成寡頭壟斷的競爭格局,少數幾家氣體生產企業佔據了全球絕大多數 的市場份額。2018 年,前四大廠商中的德國林德集團與美國普萊克斯集團完成對等 合併成為全球最大的工業氣體供應商。在 2018 年全球電子特種氣體市場中,美國空 氣化工、林德集團、法國液化空氣和日本大陽日酸控制著全球 90%以上的市場份額, 形成寡頭壟斷局面。
國內企業技術較為落後,國內市場海外 CR4 市佔率達 88%,國外壟斷格局明 顯,國產自給率低。國內特種氣體於 20 世紀 80 年代隨著國內電子行業的興起而逐 步發展,並且隨著醫療、食品、環保等行業的發展應用領域和產品種類不斷豐富,由 於技術、工藝、設備等多方面差距明顯,發展初期特種氣體產品基本依賴進口。2018 年國內電子特種氣體市場中,海外 4 大氣體巨頭控制了 88%的市場份額,我國電子 氣體受制於人的局面十分嚴重。從 2012 年至 2016 年,國內電子氣體企業生產銷售 額佔中國晶圓製造電子氣體的比例由 3.8%增加至 25.0%。國內電子氣體市場接近全 球的 1/3,且比例還在不斷提高,但國內自給率卻依舊較低,近八成產品依賴進口。 與國外氣體公司相比,大部分國內氣體公司的供應產品較為單一,純度級別不高,尤 其在集成電路、液晶面板、LED、光纖通信、光伏等高端領域,相關特種氣體產品主 要依賴進口。根據中國工業氣體工業協會統計,目前集成電路生產用的特種氣體,我 國僅能生產約 20%的品種,其餘均依賴進口。目前我國國內企業所能批量生產的特 種氣體仍主要集中在集成電路的清洗、蝕刻、光刻等工藝環節,對摻雜、沉積等工藝 的特種氣體僅有少部分品種取得突破。
隨著技術逐步突破,國內企業仍有機會。國內氣體公司在電光源氣體、雷射氣 體、消毒氣等領域發展迅速。儘管與國際氣體公司相比,國內氣體公司在資金、技術、 設備等方面仍有差距,但在技術不斷突破、國家政策大力扶持、下遊市場發展迅速等 多重因素影響下,加上國內企業擁有的國際企業無法比擬的低成本、貼近客戶、反應 靈活等優勢,國內氣體企業的競爭力將不斷增強,市場份額有望擴大,國內氣體公司 通過多年持續的研發和投入,已陸續實現 IC 用高純二氧化碳、高純六氟乙烷、光刻 氣等多個產品的進口替代。
目前國內市場形成外資巨頭、國內專業氣體供應商、空分設備製造商共同競爭 的局面,內資企業爭奪的焦點集中在零售氣市場與中小型現場制氣市場。零售氣市 場與中小型現場制氣市場已成為內資企業爭奪的焦點。由於外資企業在國內的發展 戰略主要定位於大型現場制氣市場,因此零售氣市場與中小型現場制氣市場已成為 內資企業爭奪的焦點。零售氣市場在我國起步較晚,且由於大宗氣體運輸半徑的限 制而具有較強的地域性特點。此外由於工業氣體行業較空分設備行業具有市場容量 大、現金流穩定、行業周期性波動小等諸多優勢,近年來國內大型的空分設備生產企 業如杭氧股份、四川空分集團也開始由單純的設備製造商向大型現場制氣供應商轉 型。
5.3.3、 特種氣體國產化是大勢所趨
特種氣體國產化需求迫切,國家對於特種氣體有積極的政策支持。自 20 世紀 80 年代中期特種氣體導入中國市場,中國的特種氣體行業已經過了30 年的發展和沉澱, 隨著不斷的經驗積累和技術進步,業內領先企業已在部分產品上實現突破,達到國 際通行標準,逐步實現了進口替代,特種氣體國產化具備了客觀條件。在需求層面, 國內近年連續建設了多條 8 寸、12 寸大規模集成電路生產線、高世代面板生產線等, 為保障供貨穩定、服務及時、控制成本等,特種氣體國產化的需求迫切。工業氣體行 業是我國產業政策重點支持發展的高新技術產業之一。科技部、財政部、國家稅務局 聯合發布的《高新技術企業認定管理辦法》(2016)將「超淨高純試劑及特種(電子) 氣體」、「天然氣制氫技術」、「超高純度氫的製備技術」、「廢棄燃氣回收利用技術」等 列為國家重點支持的高新技術領域。由於工業氣體廣泛應用於集成電路、液晶面板、 LED、光纖通信、光伏、醫療健康、節能環保、新材料、新能源、高端裝備製造等國 家重點發展的新興行業,國家對這些行業制定的鼓勵政策和支持國產化政策也能間 接推動工業氣體行業的快速發展。因此,在技術進步、需求拉動、政策刺激等多重因 素的影響下,特種氣體國產化勢在必行。
由於運輸成本優勢、產品價格優勢以及技術追趕,特種氣體國產化是大勢所趨。目前我國正逐步實現特種氣體的國產化,建立起一套完整的生產和供應體系。同國 外廠家比較,國內企業的優勢主要表現在:1)運輸成本具有明顯的優勢。特種氣體 作為危險化學品,產品包裝、運輸有嚴格的規定,部分產品的進出口受相關國家管 制,進口周期長、容器周轉困難,給客戶使用和售後服務帶來很多不便,比如從美國 進口特種氣體,海運及通關手續需要近 2 個月的時間,包裝容器的周轉效率極低, 運輸成本非常高甚至高於氣體本身價格。國內特種氣體企業物流成本低,供貨及時。 2)儘管開發、研究起步晚,但是部分產品的容器處理技術、氣體提純技術、氣體充 裝技術和檢測技術已經達到國際通行標準。所以特種氣體國產化是未來行業發展的 必然趨勢。
5.3.4、 相關企業
金宏氣體:公司作為國內特種氣體龍頭,產品包含特種氣體、大宗氣體和天然氣 等,技術領先,客戶資源優秀,公司布局 TGCM 模式及募資加強產能及研發。行業 方面,國內政策積極支持,下遊行業景氣回升,特種氣體國產替代大勢所趨,公司未 來增長潛力較大。
華特氣體:公司作為國內特種氣體龍頭,產品包含特種氣體、普通工業氣體、氣 體設備與工程等,能夠給客戶提供定製化服務及一站式服務。(1)公司重視研發,研 發投入佔比持續提升,核心技術處於先進水平,產品豐富且具有較強競爭力,是國內 經營氣體品種最多的企業之一,Ar/F/Ne、Kr/Ne、Ar/Ne 和 Kr/F/Ne 等 4 種混合氣通 過 ASML 產品認證,參與制定國家氣體標準,先發優勢明顯。(2)公司具備業內領 先的物流配送能力,同時客戶資源優秀。(3)行業方面,國家政策的大力支持行業發 展,下遊產業發展迅速,市場需求持續擴大,特種氣體國產化需求迫切。(4)公司募 投項目提高產能及研發能力,未來盈利能力將進一步增強。
5.4、 濺射靶材行業增長迅速,市場集中度較高
5.4.1、 全球濺射靶材行業規模增長迅速,平板顯示、光伏、半導體是主要應用領域
高純金屬濺射靶材主要是指純度為 99.9%-99.999%的金屬靶材,應用於電子元 器件製造的物理氣象沉積(PVD)工藝,是製備電子薄膜的關鍵材料。濺射是製備薄膜 材料的主要技術之一,它利用離子源產生的離子,在真空中經過加速聚集而形成高 速度能的離子束流,轟擊固體表面,離子和固體表面原子發生動能交換,使固體表面 的原子離開固體並沉積在基底表面,被轟擊的固體是用濺射法沉積薄膜的原材料, 稱為濺射靶材。
PVD 技術已成為目前主流鍍膜方法,濺射靶材亦成為目前市場應用量最大的 PVD 鍍膜材料。薄膜材料製備技術主要包括物理氣相沉積(PVD)技術和化學氣相 沉積(CVD)技術。經過多年發展,PVD 技術已成為目前主流鍍膜方法,主要包括 濺射鍍膜和真空蒸發鍍膜。真空蒸發鍍膜技術具有簡單便利、操作方便、成膜速度快 等特點,主要應用於小尺寸基板材料的鍍膜。濺射鍍膜工藝可重複性好、膜厚可控 制,可在大面積基板材料上獲得厚度均勻的薄膜,所製備的薄膜具有純度高、緻密性 好、與基板材料的結合力強等優點,已成為製備薄膜材料的主要技術之一,各種類型 的濺射薄膜材料已得到廣泛的應用。
全球濺射靶材市場規模較大,預計未來穩定增長。據立木信息諮詢數據,2017 年全球濺射靶材市場容量達 132.5 億美元,預計 2020 年全球濺射靶材市場規模超過 200 億美元。
濺射靶材主要應用在平板顯示、光伏電池、半導體等領域。其中,在濺射靶材應 用領域中,半導體晶片對濺射靶材的金屬材料純度、內部微觀結構等方面都設定了 極其苛刻的標準,需要掌握生產過程中的關鍵技術並經過長期實踐才能製成符合工 藝要求的產品。因此,半導體晶片對濺射靶材的要求是最高的,價格也最為昂貴。
高純濺射靶材是伴隨著半導體工業的發展而興起的,集成電路產業成為目前高 純濺射靶材的主要應用領域之一。隨著信息技術的飛速發展,要求集成電路的集成 度越來越高,電路中單元器件尺寸不斷縮小。每個單元器件內部由襯底、絕緣層、介 質層、導體層及保護層等組成,其中,介質層、導體層甚至保護層都要用到濺射鍍膜 工藝,因此濺射靶材是製備集成電路的核心材料之一。集成電路領域的鍍膜用靶材 主要包括鋁靶、鈦靶、銅靶、鉭靶、鎢鈦靶等,要求靶材純度很高,一般在 5N(99.999%) 以上。
中國半導體靶材市場增長迅速,預計未來仍將快速增長。據智研諮詢數據,中 國半導體靶材市場規模 2019 年達 47.7 億元,同比增長 35.9%。隨著智慧型手機、平板 電腦、汽車電子等終端消費領域對半導體需求的持續增長,尤其是消費電子產品與 網際網路、移動網際網路的緊密結合,導致手機、平板電腦、智能電視等網絡接入終端產 品的應用面持續擴大,預計全球半導體市場在未來將保持持續增長的態勢。晶片產 業是大數據、雲計算、網際網路的基礎產業。這些產業的迅猛發展為晶片帶來了強勁的 市場需求。由於半導體行業所需濺射靶材品種繁多,且每一種需求量都較大,穩定的 下遊市場增速將有力地促進濺射靶材銷售規模的擴大,據智研諮詢數據,中國半導體靶材市場規模 2022 年預計達 75.1 億元。
鍍膜是平板顯示行業不可或缺環節之一。平板顯示器多由金屬電極、透明導電 極、絕緣層、發光層組成,為了保證大面積膜層的均勻性,提高生產率和降低成本, 濺射技術越來越多地被用來製備這些膜層。平面顯示鍍膜用靶材主要品種有:鉻靶、 鉬靶、鋁靶、鋁合金靶、銅靶、銅合金靶和摻錫氧化銦(ITO)靶材等。
平板顯示靶材市場迅速增長,預計未來仍將快速增長。中國大陸在政府政策導 向和產業扶植下,我國大陸液晶顯示產業快速發展,而傳統的液晶面板生產強國韓 國、日本出於降低製造成本等因素的考慮,近年來加大在我國大陸投資設廠的力度, 通過產業轉移的方式提升全球市場競爭力。因此,近年來國內的平板顯示靶材產業 規模迅速增長,據智研諮詢數據,2018 年中國平板顯示靶材市場規模為 120.7 億元, 同比增長 27.8%。基於產品價格、採購本地化等考慮,面板製造商特別是液晶顯示器 對材料國產化的需求十分迫切,未來隨著產能向國內轉移,平板顯示靶材需求規模 有望進入長期增長,預計 2022 年國內平板顯示靶材市場將達 206.5 億元。
薄膜太陽能電池比傳統的晶體矽太陽能電池具有更加廣闊的市場空間。太陽能 電池主要包括晶體矽太陽能電池和薄膜太陽能電池,其中,晶體矽太陽能電池按照 生產工藝不同可分為矽片塗覆型太陽能電池以及 PVD 工藝高轉化率矽片太陽能電 池,矽片塗覆型太陽能電池的生產不使用濺射靶材,晶體矽太陽能電池轉化效率較 高、性能穩定,且各個產業環節比較成熟,在太陽能電站等主流領域已經得到了廣泛 的應用,佔據了太陽能電池市場的主導地位;與晶體矽太陽能電池相比,薄膜太陽能 電池大大減少了材料用量,從而大幅降低了製造成本和產品價格,同時,薄膜太陽能 電池還具有製造溫度低、應用範圍大等特點,從市場前景來看,薄膜太陽能電池在光 伏建築一體化、大規模低成本發電站建設等方面比傳統的晶體矽太陽能電池具有更 加廣闊的市場空間。
全球光伏累計裝機容量不斷增長,未來預計仍將保持穩定增長。根據 IRENA 數 據顯示,2011-2018 年全球光伏累計裝機容量維持穩定上升趨勢,2018 年為 97.3GW, 同比增長 25.0%,據前瞻產業研究院預計,未來全球光伏累計裝機容量還將會繼續保 持增長,2025 年將會達到 1722.1GW
中國光伏累計裝機容量已突破 200GW ,預計未來仍將保持高速增長。2019 年, 受到政策的影響,國內新增裝機容量為 30.1GW。根據 CPIA 的預測,2020 年國內新 增裝機容量在保守情況下可達到 49GW,在樂觀情況下有望達到 50GW。
太陽能光伏產業的快速發展給太陽能電池用濺射靶材市場帶來了巨大的成長空 間,預計太陽能電池用濺射靶材市場未來仍有望高速增長。現今製備太陽能電池較 為常用的濺射靶材包括鋁靶、銅靶、鉬靶、鉻靶以及 ITO 靶、AZO 靶(氧化鋁鋅, AluminumZincOxide)等,純度要求一般在 99.99%以上,其中,鋁靶、銅靶用於導電 層薄膜,鉬靶、鉻靶用於阻擋層薄膜,ITO 靶、AZO 靶用於透明導電層薄膜。據智 研諮詢數據顯示,2014 年-2018 年我國太陽能電池用濺射靶材市場規模從 4.6 億元增 至 23.3 億元,每年增速維持在 30%以上。未來伴隨光伏行業的增長以及薄膜電池產 量的提升,太陽能用濺射靶材也有望保持較高速度的增長。
5.4.2、 全球靶材市場主要由日美公司所掌控,市場集中度較高
高純濺射靶材是典型的技術密集型產業,產品技術含量高,研發生產設備專用 性強。隨著半導體工業技術創新的不斷深化,以美國、日本為代表的半導體廠商需要加強對上遊原材料的創新力度,從而最大限度地保證半導體產品的技術先進性,因 此,美國、日本的半導體工業相繼催生了一批高純濺射靶材生產廠商,並於當前居於 全球市場的主導地位。
全球靶材市場主要由日美公司所掌控,市場集中度較高。日礦金屬、霍尼韋爾、 東曹、普萊克斯、住友化學、愛發科等資金實力雄厚、技術水平領先、產業經驗豐富 的跨國公司居於全球高純濺射靶材行業的領導地位,屬於濺射靶材的傳統強勢企業, 憑藉其強大的技術研發實力和市場影響力牢牢佔據全球濺射靶材市場的絕大部分市 場份額,2019 年全球靶材市場 CR4 達 80%,其中日礦金屬是全球最大的靶材供應 商,靶材銷售額約佔全球市場的 30%,霍尼韋爾在併購 Johnson Mattey、整合高純鋁、 鈦等原材料生產廠後,佔到全球市場約 20%的份額,此外,東曹和普萊克斯分別佔 20%和 10%。
受到技術、資金和人才的限制,國內專業從事高純濺射靶材的生產廠商數量仍 然偏少,主要集中在低端產品領域進行競爭。國內市場中,高純濺射靶材產業起步 較晚,主要高純濺射靶材生產企業均由國有資本和少數民營資本所投資。經過數年 的科技攻關和產業化應用,國內高純濺射靶材龍頭企業已經逐漸突破關鍵技術門檻, 擁有了部分產品的規模化生產能力,整體實力不斷增強,形成了以江豐電子、有研新 材等為代表的專業從事高純濺射靶材的生產商,正在經歷高速發展時期,上升勢頭 較快,打破了濺射靶材核心技術由國外壟斷、產品供應完全需要進口的不利局面,不 斷彌補國內同類產品的技術缺陷,進一步完善濺射靶材產業發展鏈條,並積極參與 國際技術交流和市場競爭。
國產替代進行時,國家戰略扶植濺射靶材產業發展壯大。為了促進我國濺射靶 材產業規模較快增長,增強技術創新能力,加速濺射靶材供應本土化進程,近年來, 國家制定了一系列產業政策引導濺射靶材工業健康穩定發展,同時,國家高技術研 究發展計劃(簡稱「863 計劃」)、國家科技重大專項「極大規模集成電路製造設備及 成套工藝」專項基金(簡稱「02 專項」)、發改委的戰略轉型產業化項目都有針對性 地把濺射靶材的研發及產業化列為重點項目。國家產業政策、研發專項基金的陸續 發布和落實,均為濺射靶材行業的快速發展營造了良好的產業環境,將有力地引導 濺射靶材產業持續健康發展,進一步增強企業實力。
6、 風險提示
疫情加劇影響行業景氣度,行業競爭加劇,中美貿易摩擦加劇風險。
(報告觀點屬於原作者,僅供參考。報告來源/作者:開源證券)
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