pp电子：半导体关键设备 ｜ 投资梳理

半导体设备细分领域众多，其中刻蚀设备、光刻设备、薄膜沉积设备价值占比较高；

氧化扩散炉是半导体生产线前工序的重要工艺设备之一， 用于大规模集成电路等行业的扩散、氧化、退火和合金等工艺；

刻蚀是半导体制造工艺中的重要环节，和光刻环节类似，主要作用也是转移掩模版上的图形到晶圆上；

具体是，按照掩膜图形或设计要求对半导体衬底表面或表面覆盖薄膜进行选择性腐蚀或玻璃，贯穿整个晶圆制造的前后道制程；

刻蚀的作用是将光刻标记出来应去除的区域通过物理或化学方法去除，以完成功能外形的制造；

是光刻之后用化学或物理方法从晶圆表面去除部分材料的过程；

微观器件的不断缩小推动了器件结构和工艺制程的革命性变化，推动刻蚀设备价值占比不断提升；

刻蚀设备按照刻刻蚀方式可以分为；

1. 1. 湿法刻蚀是指利用化学溶液腐蚀未被抗蚀剂遮蔽的薄膜表面；
2. 2. 干法刻蚀是指利用等离子体激活的化学反应（化学刻蚀）或者是利用高能离子束轰击（物理刻蚀）来实现刻蚀；因为在刻蚀中并不使用溶液，所以称之为干法刻蚀；

由于湿法刻蚀各向异性差，在器件特征尺寸的不断缩小、表面形貌越发严苛的背景下，其刻蚀精确度很难保证，因此3μm之后的工艺大多数采用干法刻蚀，目前干法刻蚀工艺占比 90%以上，湿法刻蚀仅用于某些特殊材料层的去除和残留物的清洗；

湿法刻蚀，在制程不断微缩的情境下，逐渐被干法刻蚀取代；

等离子体刻蚀是目前最为常见的干法刻蚀；

其工艺过程为：

• • 将刻蚀气体注入真空反应室，压力稳定后利用射频辉光放电产生等离子体，受高速电子撞击后分解产生自由基，并扩散到晶圆表面被吸附；
• • 在离子轰击作用下，被吸附的自由基与晶圆表面的原子或分子发生反应从而形成气态副产品，该副产品从反应室中被排除；

等离子体刻蚀主要采用两种放电模式:

• • 电容放电（CCP）
• • 电感放电（ICP）

干法刻蚀具体又可分为：

1. 1. CCP 电容性高能等离子体刻蚀设备CCP 等离子密度较低，但能量较高，适合刻蚀氧化硅、氮化硅等较硬的介质材料；
2. 2. ICP 电感性低能等离子体刻蚀设备ICP 等离子密度高，能量低，有更灵活的调控手段，适合刻蚀单晶硅、多晶硅等硬度不高或较薄的材；

干法刻蚀中 ICP刻蚀机 取代 CCP刻蚀机成为市场主导；

国内设备的门类，性能和大规模量产的能力等方面和国外设备还有一定的差距；

全球半导体刻蚀设备市场呈现高度垄断的竞争格局；

泛林集团、东京电子、应用材料是全球前三强供应商；

国产刻蚀设备主要是，中微公司、北方华创、屹唐半导体等；

中微公司定位微观加工高端半导体设备；

公司主要开发加工微观器件的大型真空工艺设备，包括等离子体刻蚀设备和化学薄膜设备；

公司主要产品是刻蚀设备，占据营收的 84%；

具备 CCP和 ICP设备，国内市占率第一；

在 CCP 设备中国内领先，在 ICP 刻蚀设备保持高增速；

2022 年中报显示，中微 ICP 设备收入 4.13 亿元，同比增长 414.08%，CCP 设备收入 8.86 亿元，同比增长 13.98%；

2022 年上半年公司共计新签订单 30.57 亿 元，同比增长 61.83%，订单方面增速持续；

公司一直是台积电刻蚀设备的供应商之一，服务客户涵盖：长江存储、华力微电子、中芯国际等；

2017年以前 MOCVD设备主要由维易科、爱思强两家国际知名企业垄断，2018年下半年，中微公司 MOCVD产品占据了全球新增氮化镓LED MOCVD设备市场的60%以上，占据市场领先地位，打破了国外垄断；

中微刻蚀设备技术水平已经进入 5nm 以下领域，同时是全球主要的 miniled MOCVD 设备供应商；

中微公司是国内刻蚀设备龙头企业，重点关注；

薄膜沉积设备可实现制备高纯、高性能固体薄膜功能；

薄膜工艺的主要作用是在现有材料的表面制作一层新的材料，形成各功能层；

薄膜沉积技术是将在真空下用各种都无法获得的气相原子或分子在基体材料表面沉积以获得离层被膜的技术；

薄膜沉积可分为：

1. 1. 化学气相沉积 CVD是指利用气态或蒸汽态的物质在气相或气固界面上发生反应生成固态沉积物的过程，是近几十年发展起来的制备无机材料的新技术；
2. 2. 物理气相沉积 PVD是指在真空条件下利用高温蒸发或高能粒子等物理都无法轰击靶材，使靶材表面原子“蒸发”幵沉积在衬底表面，沉积速率高，一般适用于各类金属、非金属、化合物膜层的平面沉积

CVD 种类繁多，根据腔室压力、外部能量等不同，可大致分为 APCVD、LPCVD、SACVD、 PECVD、MOCVD 等类别；

当前 PECVD 为主流技术，未来市占率有望进一步提升；

2019 年数据显示，PECVD 设备在总设备中市占率最高为 33%、溅射 PVD 为 19%、ALD 和管式 CVD 均为 11%；

国内具有 PECVD的公司有四家：拓荆科技、北方华创、上海陛通、嘉兴科民；

公司主要从事高端半导体专用设备的研发、生产、销售与技术服务；

公司主要产品包括等离子体增强化学气相沉积（PECVD）设备、原子层沉积（ALD）设备和次常压化学气相沉积（SACVD） 设备三个产品系列；

已广泛应用于国内晶圆厂 14nm 及以上制程集成电路制造产线，打破国际厂商在高端半导体薄膜沉积设备领域对国内市场的垄断，与国际寡头直接竞争；

公司目前是国内唯一，一家产业化应用的集成电路 PECVD 设备和 SACVD 设备厂商，也是国内领先的集成电路 ALD 设备厂商；

拓荆科技是国内 CVD 薄膜设备龙头，公司产品已广泛用于中芯国际、华虹集团、长江存储、长鑫存储、厦门联芯、燕东微电子等国内主流晶圆厂产线；

光刻和刻蚀后，需要通过掺杂，提高半导体器件的电学性能；

目前主要有高温热扩散法和离子注入法两种，离子注入占据着主流地位；

离子注入机由离子源得到所需要的离子，经过加速得到高能量的离子束流，可用做半导体材料、大规模集成电路和器件的离子注入，用于表面改性和制膜等；

通过离子注入机的加速和引导，将要掺杂的离子以离子束形式入射到材料中去，离子束与材料中的原子或分子发生一系列理化反应，入射离子逐渐损失能量，并引起材料表面成分、结构和性能发生变化，最后停留在材料中，实现对材料表面性能的优化或改变；

离子注入机是半导体晶圆制造设备中，难度和单价仅次于光刻机的关键设备；

离子注入机属性分类:

1. 1. 低能量
2. 2. 高能量
3. 3. 中低束流
4. 4. 大束流

其中低能大束流离子注入机和高能离子注入机技术难度最高；

离子注入机按下游应用领域不同，分为：

1. 1. 集成电路离子注入机，应用于集成电路
2. 2. 光伏离子注入机，应用于太阳能电池
3. 3. AMOLED 离子注入机，应用于 AMOLED 显示屏

离子注入机超高壁垒且国产化率接近为 0；

全球离子注入机行业寡头垄断，可量产的仅有 AMAT、Axcelis、AIBT、凯世通等 8 家企业，AMAT 和 Axcelis 两大寡头市占率约 70%；

美国应用材料公司是全球最大的离子注入机制造厂商;

公司业务目前分为房地产开发和集成电路装备两块业务；

公司营收和归母净利润呈下降趋势的原因为公司逐渐收紧房地产业务；

公司集成电路核心装备业务主体为公司 2018 年 8 月收购的子公司凯世通；

主要为研发、生产和销售国际领先的高端离子注入机，重点应用于光伏太阳能电池和半导体集成电路领域；

重点发展太阳能离子注入机、集成电路离子注入机和 AMOLED 离子注入机三大类设备，主要产品为离子注入机；

公司集成电路装备业务由子公司凯世通承担，产品覆盖集成电路、光伏、 显示三大领域。

并且旗下还有一家嘉芯半导体，涉及刻蚀机、快速热处理/褪火、薄膜沉积、尾气处理、机械手臂等领域的 8 寸 及 12 寸设备；

万业企业是国内离子注入机龙头，正在逐步实现从房地产企业到半导体设备平台型企业的转型；

旗下的凯世通主营离子注入设备，Compart system 主营 MFC 流量控制计，嘉芯半导体主营成熟制程设备，包括刻蚀机、热处理、薄膜沉积、清洗机等 8 寸和 12 寸半导体新设备；

国内就一家，竞争格局清晰，长期来看，投资价值很高，万业企业的问题在于房地产业务的收缩；

CMP 工艺：晶圆表面平坦化关键工艺；

是集成电路制造过程中，实现晶圆全局均匀平坦化的关键工艺；

结合了机械抛光和化学抛光各自长处的 CMP 技术是目前唯一能兼顾表面全局和局部平坦化的抛光技术，在目前先进集成电路制造中被广泛应用；

CMP 抛光设备可以实现晶圆表面的全局平坦化、能去除表面缺陷、改善金属台阶覆盖及其相关可靠性、使更小的芯片尺寸增加层数变为可能；

CMP 工艺广泛用于芯片多个生产环节：

1. 1. 硅片制造环节，硅片双面抛光、边缘抛 光、最终抛光
2. 2. 集成电路制造环节，集成电路CMP
3. 3. 先进封装环节，键合表面平坦化

CMP 设备分类：主要分为 8 寸和 12 寸产品。

全球 CMP 设备市场高度集中，被应用材料（AMAT）、日本荏原（EBARA）两大寡头垄断；

据 Gartner 统计，2020 年应用材料 （AMAT）占据 64%的全球 CMP 设备市场，遥遥领先仅次其后的的日本荏原（29%）；

华海清科打破国内 CMP 设备高度依赖进口的局面；

公司在国内 CMP 设备领域龙头地位显著，是目前国内唯一的 12 英寸商业机型制造商；

国内涉及的公司有：

1. 1. 华海清科
2. 2. 烁科精微
3. 3. 众硅科技

最核心的就是华海清科；

公司是一家拥有核心自主知识产权的高端半导体设备供应商，主要产品包括CMP设备、减薄设备、供液系统、晶圆再生、关键耗材与维保服务等；

华海清科是化学机械抛光（CMP）设备龙头，主营业务为提供半导体 CMP 设备， 提供 CMP 配套耗材和服务以及晶圆再生业务；

公司是目前国内唯一一家为集成电路制造商提供 12 英寸 CMP 商业机型的高端半导体设备制造商；

公司的 300X 机型可以面向 14nm 及 128 层 NAND 等更先进制程的更高平坦度要求，在 2020 年进入长江存储，华虹等产线验证，2020 年 9 月已通过工艺验收实现销售；

用于去除芯片制造中上一道工序所遗留的超微细颗粒污染物、金属残留、有机物残留物，去除光阻掩膜或残留；

半导体清洗设备种类繁多，湿法和单片清洗为目前行业主流；

湿法清洗约占到芯片制造清洗步骤的 90%以上；

湿法清洗工艺分类：

1. 1. 单片清洗设备
2. 2. 槽式清洗设备
3. 3. 组合式清洗设备
4. 4. 批式旋转喷淋清洗设备

其中单片清洗设备是晶圆制造环节采用的主要清洗方式；

单片清洗设备占比高达 75%；pp电子

难度最高的是单片清洗设备和组合式清洗设备；

全球清洗设备市场仍由日企主导，盛美、至纯等已在本土实现国产替代突破；

2019 年 DNS 和 TEL 合计占有全球 77%市场份额；

本土供应商主要包括盛美、至纯科技、芯源微、北方华创等；

2021 年盛美上海和至纯科技在中国大陆半导体清洗设备的市场份额分别为 11%和 7%；

盛美上海是国内少数具有一定国际竞争力的半导体专用设备制造商，主要产品包括半导体清洗设备、半导体电镀设备、先进湿法封装设备和立式炉管设备；

半导体清洗设备是公司主要产品，并且主要市场是国内市场；

公司目前已经成为国内半导体清洗设备龙头，2020年全球清洗设备市占率4.0%；

凭借技术差异化、产品平台化及客户全球化优势，公司未来业绩有望迎来高速增长，成为国际化半导体设备平台型公司；

至纯科技是国内清洗设备市场份额第二，提供槽式设备及单片机设备覆盖目前国内产线成熟工艺及先进工艺涉及的全部湿法工艺；

公司提供的湿法设备可以应用在先进工艺上，主要为存储（DRAM，3D Flash）、先进逻辑产品等；

国内来讲，主要就是至纯科技和盛美上海，至纯科技的业务不够纯，优先选择盛美上海；

清洗设备较易率先实现全面国产化，2030 年国产化率目标将达 40%~45%；

核心在于相比光刻、薄膜沉积、刻蚀等工艺，清洗技术壁垒相对较低；

其中涂胶机/ 喷胶机应用于曝光前光刻胶涂覆，显影机应用于曝光后图形显影；

涂胶显影设备分别连接光刻机的输入、输出端口，直接影响光刻图形质量、缺陷控制，并对后续的蚀刻、离子注入等工序中的图形转移也有较大影响；

全球范围来看，涂胶显影设备市场高度集中，日本 TEL 一家独大；

其中 TEL 占据全球 87%市场份额，在我国市占率更 是高达 90%以上，主导地位显著；

芯源微作为本土稀缺的涂胶显影设备供应商，公司在本土市场已经取得一定突破，市场份额约为 4%，具备广阔的国产化替代空间；

涂胶显影设备为公司主要收入来源，前道订单占比持续提升；

公司是国内涂胶显影领域龙头，并在清洗，后道先进封装等领域积极布局；

公司前道涂胶显影设备在 28nm 及以上工艺节点的多项关键技术方面取得突破，并可以与主流光刻机厂商如 ASML、Cannon、Nikon 等公司的机台联机使用；

在前道物理清洗领域，公司已掌握前道物理清洗机28nm工艺节点的重点技术并且成功实现国产替代，目前公司正在积极布局前道化学清洗领域，进一步打开市场空间；

后道领域，涂胶 显影设备和单片式湿法设备作为主流机型已批量应用于台积电、长电科技、华天科技、通富微电、晶方科技、中芯绍兴、中芯宁波等国内一线大厂；

公司主营产品包含光刻工序涂胶显影设备和单片式湿法设备两大类：

1. 1. 光刻工序涂胶显影设备主要包含涂胶/显影机、喷胶机，可与光刻机联机/独 立作业
2. 2. 单片式湿法设备主要包括清洗机、去胶机和湿法刻蚀机，适用于前道晶圆加工的清洗，以及后道先进封装的 Bumping 制备、WLCSP 封装、Fanout 封装 等的清洗、去胶和刻蚀工艺。

涂胶显影设备为公司主要收入来源，前道订单占比持续提升；

又称为过程控制（Process Control）设备，占晶圆设备投资成本的 10%；

晶圆制造过程中，对晶圆进行光学缺陷检测，这一领域技术壁垒较高，并且长期积累的BUG库作为核心护城河，具备“时间累积效应”，牢不可破；

检测得越多、发现问题越多，积累的经验越多，刚入行的新公司就越难颠覆老玩家；

主要被海外龙头占据，科天半导体、日立、应用材料市占率达 80%，国内公司参与度不高。

在半导体领域的主营产品分为前道和后道测试设备，包括膜厚量测系统、光学关键尺寸量 测系统、电子束缺陷检测系统和自动检测设备（ATE）等；

目前公司是国内半导体检测设备领域领军企业之一，是国内检测设备龙头，已基本形成在半导体检测前道、后道全领域的布局；

公司子公司 武汉精鸿主要聚焦自动检测设备（ATE）领域（主要产品是存储芯片测试设备），目前已实现关键核心产品技术转移、国产化研发、制造、核心零部件国产化，老化（Burn-In）产品线在国内一线客户实现批量重复订单、CP（Chip Probe，晶片 探测）/FT（Final Test，最终测试，即出厂测试）产品线相关产品已取得量产订单，CP 产品已完成交付、FT 产品即将完成 交付，目前批量订单正在积极争取中；

去胶设备国产化率 81%，屹唐半导体实现去胶设备国产化；

去胶设备作为光刻工艺中的一个环节之一，在半导体设备市场中占比较小，年均市场规模估计 4-5亿美元，主要供应商包括 PSK、Lam Research、日立高科技、屹唐半导体、爱发科等，前三大供应商市占率合计 76.5%；

根据中国国际招标网数据统计的去胶设备竞争格局，屹唐半导体公司占 81%，而进口品牌 Lam Research、DNS依次占 18%、2%；

屹唐半导体在部分晶圆产线上的去胶设备市占率为 100%；

屹唐半导体还未上市；

北方华创是国内平台型半导体设备龙头，同时在泛半导体，光电子领域，光伏及电子元器件领域有产品布局；

是综合属性最全面的半导体设备龙头之一；

北方华创主要从事半导体基础产品的研发、生产、销售和技术服务；pp电子

主要产品为电子工艺装备和电子元器件，是国内主流高端电子工艺装备供应商，也是重要的高精密电子元器件生产基地；

• • 电子工艺装备：主要包括半导体装备、真空装备和新能源锂电装备，广泛应用于集成电路、先进封装、半导体照明、第三代半导体、新能源光伏、新型显示、真空热 处理、新能源锂电等领域；
• • 电子元器件产品：主要包括电阻、电容、晶体器件、模块电源、微波组件等，广泛应用于精密仪器仪表、自动控制等领域；

公司作为平台型国产设备龙头，将充分享受国产化趋势带来的红利；

公司的刻蚀机、PVD、CVD、氧化/扩散炉、退火炉、清洗机等产品在集成电路及泛半导体领域实现量产应用，构建了半导体装备多品种、跨领域的产品平台，成为国内先进的半导体装备供应商；

重点关注平台型公司北方华创，以及各个细分环节的龙头公司，注意业绩情况；pp电子

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