您知道小至手機電腦，大至北鬥衛星，所有的晶片都是從沙子製成的嗎？我們的生活早已被晶片包圍，離開了晶片，我們將寸步難行。小小晶片如此神奇，只是聽說還不夠，貝殼投研（ID:Beiketouyan）帶您全面了解晶片產業鏈！
貝殼投研（ID:Beiketouyan）通過一系列的文章，為大家拆解晶片產業鏈，挖掘其中的投資邏輯。在前面的文章中，我們已經對晶片產業鏈全景以及上遊晶片設計進行了拆解分析，今天為大家帶來的是：晶片產業鏈剖析——中遊晶片設備篇！剩餘系列文章敬請期待嗷~
一、半導體設備行業市場規模概況
1.全球半導體設備市場規模
全球半導體設備產業高度集中，且「大者愈大」趨勢明顯。2019年，全球半導體製造設備市場規模576億美元，其中前五大半導體設備廠合計實現銷售收入456億美元，市佔率高達79.3%，前十大半導體設備廠合計實現銷售收入544億元，市佔率達94.4%。國際半導體企業歷經50年的發展，由全盛時期的數百家，通過併購整合等措施縮減至目前的數十家，細分領域的壟斷程度越來越高，形成「大者愈大」的局面。
全球主要半導體設備製造商主要集中在美國、日本、荷蘭等國。從企業分布來看，全球知名的半導體設備製造商主要集中在美國、日本、荷蘭等國家；從企業主要的半導體設備產品看，美國主要控制等離子刻蝕設備、離子注入機、薄膜沉積設備、掩膜版製造設備、檢測設備、測試設備、表面處理設備等，日本則主要控制光刻機、刻蝕設備、單晶圓沉積設備、晶圓清洗設備、塗膠機/顯影機、退火設備、檢測設備、測試設備、氧化設備等，而荷蘭則是憑藉ASML的高端光刻機在全球處於領先地位。
從2019年半導體設備大廠銷售排名來看，應用材料（AppliedMaterials）憑藉其沉積、刻蝕、離子注入以及CMP等多領域的技術優勢繼續保持領先；而阿斯麥(ASML)則依靠其在光刻設備領域的絕對領先優勢，尤其是EUV設備，重回第二名；國內生產線已成為日本製造商的大客戶，東京電子(TokyoElectron)憑藉其在沉積、刻蝕以及勻膠顯影設備等領域的競爭力，排名第三；泛林半導體(LamResearch)憑藉其刻蝕、沉積以及清洗設備的表現，排名第四；科磊（KLA）依靠其檢測、量測設備排名第五。
2.國內半導體設備市場
中國大陸的半導體設備需求量大，但自給率低。2010年以來，中國半導體製造的規模發展迅猛，對設備的需求不斷增長，但本土設備配套能力不足的弊端也日益突出。
2018年，中國半導體設備需求激增，同比增長58.9%，超過全球設備產業增長速度的4倍；2019年，在整個半導體產業萎縮，全球半導體設備銷售額下降10.8%的大背景下，中國半導體設備市場需求仍然基本持平。2018年國產半導體設備企業實現銷售額109億元，自給率僅約13%。
二、半導體設備分類
半導體製造流程主要包括矽片製造、晶圓製造、封裝測試三個主要環節。在成熟市場中，晶圓製造設備佔比約80%，檢測、封裝、矽片製造及其他（如掩膜製造）設備佔比依次約為8%、6%、3%以及3%。
（一）矽片製造設備，是指將半導體級矽製造成一定直徑和長度的單晶矽棒材，再經過一系列的機械加工、化學處理等工藝流程，製造成具有一定幾何精度要求和表面質量要求的矽片/外延矽片，為晶圓製造提供所需襯底的設備，主要包括單晶爐、切割機、磨片機、刻蝕機、拋光機、清洗機以及檢測設備等。
半導體矽片的生產流程包括拉晶—>整型—>切片—>倒角—>研磨—>刻蝕—>拋光—>清洗—>檢測—>包裝等步驟。其中拉晶、研磨和拋光是保證半導體矽片質量的關鍵。涉及到單晶爐、滾磨機、切片機、倒角機、研磨設備、CMP拋光設備、清洗設備、檢測設備等多種生產設備。
（二）晶圓製造設備，是指在矽片上加工製作各種電路元件結構，使之最終形成具有特定電性功能所用到的設備，主要包括光刻機、刻蝕機、薄膜沉積設備、離子注入設備、熱處理設備、清洗機、拋光機以及檢測設備等。
在集成電路製造工藝中，光刻是決定集成電路集成度的核心工序，在整個矽片加工成本中佔到1/3。光刻的本質是把掩膜版上臨時的電路結構複製到以後要進行刻蝕和離子注入的矽片上。
EUV光刻機被普遍認為是7nm以下工藝節點最佳選擇，需求持續攀升。相對於ArFi光刻機，EUV光刻機的單次曝光解析度大幅提升，可有效避免因多次光刻、刻蝕方能獲得高解析度的複雜工藝，從工藝技術和製造成本綜合因素考量，EUV設備被普遍認為是7nm以下工藝節點的最佳選擇。同時，5nm及以下工藝必須依靠EUV光刻機才能實現。隨著半導體製造工藝向7nm以下持續延伸，EUV光刻機的需求將進一步增加。
光刻機廠商集中度高，ASML地位不可撼動；國內技術水平差距巨大，SMEE目前可量產90nm工藝節點光刻機。全球最大的光刻機廠商為荷蘭的ASML，市佔率超過80%，在EUV領域處於完全壟斷的地位。除ASML以外，日本佳能（CANON）、尼康（NIKON）也是國外知名的光刻機生產商。ASML可以覆蓋所有檔次光刻機產品，尼康、佳能的產品分別僅停留在了28nm和90nm的節點上。
國內集成電路產業起步較晚，在光刻機製造領域與國際差距巨大。根據電子工程世界資料，近年來上海微電子裝備(集團)股份有限公司（SMEE）通過積極研發，已實現90nm節點光刻機的量產，並正在研究適用於65nm節點的設備。
（三）封裝設備，是指將晶圓裸片裝配為晶片過程中所使用到的設備，包括晶圓減薄機、切割機、黏片機、引線鍵合機等設備。
封裝設備市場整體呈現寡頭壟斷格局，國內市場在傳統封裝裝備領域自給率低，在先進封裝用光刻機、刻蝕機等設備領域國產化率較高。各類封裝設備市場呈寡頭壟斷格局，如日本Disco壟斷了全球80%以上的封裝關鍵設備減薄機和劃片機的市場。我國傳統封裝設備國產化率整體上不超過10%，但先進封裝設備的國產化率逐步提高，封裝用光刻機、刻蝕機、植球機等整體超過50%。
（四）測試設備，是指在整個生產過程中或幾道關鍵工序後，對矽片或晶圓的質量、性能進行量檢測的設備，主要包括厚度儀、顆粒檢測儀、矽片分選儀以及ATE等。
工藝檢測設備以國外為主，測試機領域華峰測控及長川科技已初具規模。在工藝檢測、晶圓檢測及終測中，國內企業主要涉足在後兩者。在工藝檢測領域，國外廠商KLA-TENCOR、應用材料、日立佔據70%以上的市場份額。在測試機（ATE）領域，國內市場也主要被國外企業瓜分，泰瑞達、愛德萬測試、Cohu佔據90%以上的份額，國內廠商華峰測控、長川科技經過近幾年的迅速發展已初具規模，實現了部分進口替代。
三、半導體設備細分龍頭受益於國產化趨勢
（一）北方華創：泛半導體設備龍頭企業
北方華創是國內產品體系最豐富、涉及領域最廣的高端半導體工藝設備供應商。
北方華創主營半導體裝備、真空裝備、新能源鋰電裝備及精密元器件四大業務板塊，其中半導體裝備的主要產品包括刻蝕機、PVD、CVD、氧化/擴散爐、清洗機及氣體質量流量控制器等品類，在集成電路及泛半導體領域獲得廣泛應用，成為國內主流半導體設備供應商。
北方華創在半導體設備領域多元化布局，有望充分受益於晶圓代工廠和存儲器廠商的產能擴張。北方華創的半導體設備產品包括刻蝕機、PVD、CVD、清洗機、爐管等，應用範圍覆蓋集成電路製造的矽片製造、前道工藝（晶片製造）和後道工藝（封裝）全過程。北方華創憑藉技術資源和研發實力，在集成電路製造領域取得了多項突破。
在全球以及中國大陸的晶圓廠新建並擴大產能，國內存儲器產業加速增產搶佔市場，半導體企業升級製程工藝新建產線的環境下，北方華創作為半導體設備龍頭有望充分受益。
（二）中微公司：半導體設備領域的後起之秀
中微公司是一家面向全球的高端半導體微觀加工設備公司，是我國集成電路設備行業的領先企業。公司聚焦用於集成電路、LED晶片等微觀器件領域的等離子體刻蝕設備、深矽刻蝕設備和MOCVD設備等關鍵設備的研發、生產和銷售。公司研發的核心技術和產品面向世界科技前沿，是我國半導體設備企業中極少數能與全球頂尖設備公司直接競爭並不斷擴大市場佔有率的公司，是國際半導體設備產業界公認的後起之秀。
刻蝕設備、沉積設備投資佔比高，中微公司兩大主業受下遊拉動效果更顯著。中微公司的主要產品均為晶圓廠投資中佔比最高的設備類型，且在某些方面的技術水平比肩國際大廠，比如其7nm製程蝕刻設備是唯一能進入臺積電的國產刻蝕設備，更大概率能收益於半導體產業投資持續加碼。
（三）晶盛機電：高端晶體設備行業龍頭，受益光伏穩健增長
晶盛機電是一家製造高端半導體裝備和LED襯底材料的高新技術企業，並圍繞主業打造零部件、輔材耗材及關鍵技術多領域布局。
大矽片技術之爭拉開新一輪矽片產能擴建序幕，中環股份加速建設投產M12大矽片利好上遊晶盛機電。在矽片尺寸變大將提升電池組件功率、降低單瓦成本這一前提下，大矽片已成必然趨勢。不同於166mm矽片只需在現有產線上升級改造就能生產，210mm矽片的生產設備均需要重新投資建設，目前166mm已經開始出售，中環股份將繼續加快M12項目建設和生產，以爭取市場，晶盛機電作為中環股份的上遊企業將充分受益。
四、總結
半導體晶片國產化是大勢所趨，在國家相關政策的推動下，晶片製造設備的國產化進程將會不斷加速。在貝殼投研（ID:Beiketouyan）看來國內企業只有加強研發水平、提高技術能力，才能提高國產設備競爭力，以儘快達到全產業鏈設備國產化。（ty003）