2020年半導體設備行業(yè)發(fā)展趨勢：全球迎來采購大潮，中國大陸設備市場快速增長，國產替代空間巨大[圖]

    半導體設備指生產半導體相關產品的專用設備。以中國電子專用設備工業(yè)協(xié)會的分類口徑，半導體設備主要包括集成電路設備、光伏設備、LED設備。其中，集成電路設備附加值最高，包括前端集成電路制造設備與后端集成電路封測設備，最終品為應用于電子、通信等各行業(yè)領域的芯片。

    半導體設備是半導體行業(yè)的支撐行業(yè)，主要應用于IC制造（前端設備）、IC封測（后道設備）兩大領域。其中，IC制造設備又包括晶圓制造設備和晶圓加工設備。其中晶圓制造設備主要由硅片廠（如SUMCO、金瑞泓、上海新昇）進行采購，最終產品為硅片；晶圓加工設備主要由代工廠（Foundry，如臺積電、中芯國際、上海長虹）或IDM企業(yè)（如Intel、Samsung）進行采購，最終產品為芯片；IC封測設備通常由專門的封測廠（如日月光、Amkor、長電科技）進行采購，包括揀選、測試、貼片、鍵合等多個環(huán)節(jié)。

    光伏設備包含硅片設備、電池片設備、組件設備等，平價上網(wǎng)倒逼產業(yè)鏈企業(yè)加快技術革新，制造設備迭代速度同步提速。另一方面，國內單晶爐、切斷機、清洗機、擴散爐等均已實現(xiàn)國產化，國產化比例超過90%。

    LED設備相對而言技術壁壘最低，已基本實現(xiàn)國產化。

半導體設備構成

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    一、全球半導體設備銷售額分析

    智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國半導體設備行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀調查及投資發(fā)展?jié)摿蟾?/a>》顯示：2018年全球半導體設備銷售額為645.3億美元，2019年全球半導體設備銷售額為597.5億美元，較2018年下降了7.41%。

2015-2019年全球半導體設備銷售情況

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    全球半導體設備市場呈現(xiàn)高度壟斷的競爭格局，主要由國外廠商主導。2019年前四大半導體設備制造廠商，憑借資金、技術、客戶資源、品牌等方面的優(yōu)勢，占據(jù)了全球半導體設備市場69.85%的市場份額。其中阿斯麥在光刻機設備方面形成寡頭壟斷。應用材料、東京電子和泛林半導體是等離子體刻蝕和薄膜沉積等半導體工藝設備的三強。

2019年全球十大半導體設備廠商營收規(guī)模及其市場份額

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    2019Q4半導體設備銷售額178億美元，同比增長19%，環(huán)比增長24%，單季度半導體設備銷售額創(chuàng)歷史新高。按地區(qū)分布，貢獻最大的分別是中國大陸（同比增長59%）、中國臺灣（同比增長121%）。

全球半導體設備銷售額（十億美元）

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全球半導體設備銷售額（十億美元）

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    三、全球迎來采購大潮，國產品牌將全面突出

    2019年下半年全球半導體設備行業(yè)強勢反彈及本土存儲廠研發(fā)線量產后加速擴產，2020年國內半導體設備行業(yè)處于很好的市場環(huán)境，國產裝備與材料品牌將在新的一年里獲得較快發(fā)展時期，一是設備與材料龍頭經(jīng)營規(guī)模延續(xù)高速增長，二是之前尚未突破的離子注入機、光刻機、涂膠顯影、量測設備等將涌現(xiàn)一批后起之秀。

    1、5G應用將使得存儲廠商的設備采購需求回升，5G時代存儲芯片也將迎來變革和大幅增長

    5G手機的存儲容量將大幅增加。5G手機因傳輸速度快，對應的數(shù)據(jù)存儲能力將較4G手機高出1倍以上，通常4G手機存儲容量64-256GB，而5G手機的存儲容量將在512GB以上。

    據(jù)西部數(shù)據(jù)的估計，移動數(shù)據(jù)2016-2021年每年保持40%-50%增速，其中移動視頻到2021年將增長870%，增速最快，可見移動終端的存儲容量將越來越大。

移動數(shù)據(jù)2016-2021年每年保持40%-50%增長

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    5G時代，數(shù)據(jù)存儲在底層技術上也將發(fā)生變化。一是存儲內容上的變化。存儲對象將包括AR/VR、視頻、文字、數(shù)字等，需要有專門的存儲模式。一個典型的實例就是抖音和快手等，4G時代已經(jīng)實現(xiàn)短視頻的快速傳輸、處理和存儲，在5G時代高達GBPS級別的傳輸速度，短視頻甚至演變成中長視頻、更清晰視頻。二是讀寫速度等性能要求會更高。

    “芯拐點”、新制程、新產能推動需求。判斷本輪反轉首先來自于全球“芯”拐點，行業(yè)向上；其次，先進制程帶來的資本開支越來越重，7nm投資在100億美元，研發(fā)30億美元；5~3nm投資在200億美元；7nm單位面積生產成本跳升，較14nm直接翻倍；并且，大陸晶圓廠投建帶動更多設備投資需求。

全球半導體資本開資（百萬美元）

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100K產能對應投資額要求（億美元）

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   國內晶圓廠建設即將鍵入高峰期，內資采購市場仍有提升空間。根據(jù)已經(jīng)披露的國內規(guī)劃在建的晶圓廠投資規(guī)劃統(tǒng)計，2020~2022年晶圓廠投資額將是歷史上最高的三年，并且隨著國內對于半導體制造國產替代的需求增加，未來可能還會有新增的投資項目。中國大陸設備需求已經(jīng)達到全球設備需求的20~30%，但考慮到大陸的需求有一半來自于英特爾、三星、臺積電等外國公司的投資，實際上內資采購金額的市場空間約10%。

國內晶圓廠規(guī)劃投資額

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2018年全球集成電路前段設備市場分布情況

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    Capex進入上行期，臺積電、中芯國際紛紛增加資本開支。臺積電率先推進大幅資本開資提升，推進先進制程應用。臺積電2018年資本開支104億美元，2019年提升會148億美元，2020年預期150~160億美元。中芯國際2019年資本開支22億美元，預期2020年上升至31億美元，開啟新一輪資本開支。

晶圓代工企業(yè)資本開支（百萬美元）

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    設備國產化率較低，海外龍頭壟斷性較高。半導體前道設備市場集中度較高，且多為海外龍頭占據(jù)主要份額。目前，我國半導體設備市場仍非常依賴進口，從市場格局來看，細分市場均有較高集中度，主要參與廠商一般不超過5家，top3份額往往高于90%，部分設備甚至出現(xiàn)一家獨大的情況

    2、本土晶圓廠擴產提速，大陸設備采購大潮已來

    今年大陸多個晶圓廠陸續(xù)投產/量產

    今年9月，華虹半導體（無錫）項目、廣州粵芯半導體項目、合肥長鑫DRAM項目均正式投產。今年年底到明年年初，國內包括燕東微電子、上海積塔半導體等的多條8寸線也將陸續(xù)投產。

    隨著研發(fā)產線投產后，多個晶圓廠開啟了新一輪設備采購步伐，包括：

    長江存儲：已啟動新一輪設備采購工作

    今年年底長江存儲預計正式量產64層堆棧的3DNand，明年開始逐步提升產能，預計2020年底有望將產能提升至月產6萬片晶圓的規(guī)模，且2020年會生產128層堆棧3DNand。

    根據(jù)長江存儲擴產節(jié)奏，估計今年一季度產能達到5K片/月，到今年年底產能達到2-2.5萬片/月，如果要達到明年年底6萬片/月的產能目標，還需采購3-3.5萬片/月的工藝設備。

    從長江存儲的光刻機采購進度看，2017年二季度至2019年一季度，累計采購19臺光刻機，其中7臺來自Canon，12臺來自ASML。2019年三季度，長江存儲公布新招標4臺光刻機設備，包括3臺248nm光刻機和1臺浸沒式光刻機。

    華力二期：正處于新一輪設備采購中

    根據(jù)電子工程世界等，2018年10月18日，華力微電子二期12寸先進生產線正式建成投片，產能達到1萬片/月。

    華力二期12英寸項目2016年9月正式啟動，總投資387億元，項目在浦東新區(qū)康橋工業(yè)區(qū)南區(qū)建設一條月產能4萬片，工藝為28-20-14納米的12英寸集成電路芯片生產線。

    根據(jù)中國國際招標網(wǎng)，華力二期集中在2017年9月和11月合計集中采購了7臺光刻機，2019年7月新采購了3臺光刻機。華力二期光刻機100%都由荷蘭ASML供應。

    華虹無錫：也處在新一輪設備采購中

    2018年4月3日，華虹集團宣布位于無錫的華虹半導體七廠開工，總投資100億美元，一期項目總投資約25億美元，新建一條工藝等級90-65/55nm、月產能約4萬片的12英寸特色工藝集成電路生產線，支持5G和物聯(lián)網(wǎng)等新興領域的應用。

    今年9月17日，華虹集團宣布旗下華虹半導體（無錫）有限公司的12英寸晶圓廠正式投產，主要生產55nm工藝特種芯片。

    根據(jù)中國國際招標網(wǎng)，華虹無錫集中在2018年11月集中采購了4臺光刻機，2019年8月新采購了2臺365nm中紫外線掃描式光刻機。華虹無錫光刻機100%都由荷蘭ASML供應。

    3、國產設備進入全面突破時期，國內市場看進口替代

    隨著全球半導體設備行業(yè)進入景氣上行階段，且本土晶圓廠擴張?zhí)崴?，國產設備也將迎來快速發(fā)展，同時，國產設備市占率也有望在國際品牌交貨緊張的情況下，緩解2019年所面臨的價格壓力，并加快進口替代步伐。

主要晶圓廠制程設備國產化率處于10%的水平

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各類制程設備的國產化率：

    中微已參與到臺積電的先進制程

    根據(jù)集微網(wǎng)、DRAMeXchange等，2017年底，作為5家刻蝕設備供應商之一，中微被TSMC納入7nm制程設備采購名單，2018年底其自主研發(fā)的5nm等離子刻蝕機經(jīng)TSMC驗證通過。在臺積電7nm制程繼續(xù)擴產，以及5nm制程產線建設期間，中微的等離子刻蝕機臺有望迎來旺盛需求，享受5G手機帶來對先進制程工藝設備的爆發(fā)式需求增長。

    測試設備：國產品牌開始邁向SOC和Memory測試市場

    半導體測試細分為：SOC測試，RF測試、MemoryIC測試和AnalogIC測試。其中SOC測試占到ATE的64%，MemoryIC和RF測試設備各占15-20%。2018年全球半導體測試設備市場規(guī)模約為55-60億美元，按64%的比例推算，SOC測試設備市場規(guī)模估計為36億美元。

SOC測試占半導體測試設備的2/3

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    SOC測試設備市場主要被泰瑞達、愛德萬壟斷。5G手機SOC芯片測試難度更大，市場集成度有望繼續(xù)提升。

全球SOC芯片測試競爭格局

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    盡管精測電子、長川科技、北京華峰測控、北京冠中集創(chuàng)、金海通等實現(xiàn)部分測試設備或分選機的國產化突破，但國產品牌主要聚焦在國內較為成熟的電源管理芯片測試設備等領域，而SOC和Memory芯片測試設備仍主要依賴于美國泰瑞達和日本愛德萬等進口品牌。精測電子、長川科技、北京冠中集創(chuàng)等布局的數(shù)字測試設備急需市場培育。

    硅片生長與加工設備：晶盛與晶能雙雙突破

半導體硅片項目眾多，但絕大部分設備依賴進，對日本設備廠商依賴程度高：

主要大硅片產線的設備國產化率為10%-20%

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    晶盛機電實現(xiàn)中環(huán)領先長晶爐和切割設備國產化，目前已布局單晶硅棒滾磨一體機、拋光機、雙面研磨、晶圓邊緣檢測設備。

晶盛機電加快在大硅片設備的布局，主要包括：

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