半导体设备行业分析
来源:国投创业 2018.01.10

半导体产品包括集成电路、分立器件、光电器件、传感器,其中集成电路又包含模拟电路和数字电路,数字电路可在细分为微器件、储存器和逻辑电路。由于集成电路占据半导体产品80%以上市场份额,最具有代表性,因此可以通过分析集成电路设备行业来分析半导体设备行业。

 

一、行业分析

 

(一)半导体设备为集成电路产业的根本

1.半导体设备是半导体产业的技术先导者。半导体器件的更新换代是靠采用新的半导体工艺来完成,而新一代半导体工艺又要靠新一代的半导体设备加工实现,通常半导体设备的研发领先半导体工艺3-5年。因此,半导体设备产业具有极高的技术壁垒,从而促使该行业出现高度的市场集中化。

2.半导体设备是推动产业进步重要因素。目前,集成电路发展仍然遵循摩尔定律。与此同时,集成电路的结构也越来越复杂,制造步骤越来越多。制程更小、精度更高、稳定性更好的半导体设备是推动整个半导体产业向前发展的重要因素之一。

3.半导体设备为生产线主要支出。半导体设备是下游半导体制造及封装企业的主要投入,芯片生产线的 70%以上是半导体设备支出。目前,半导体设备的市场规模已经达到千亿人民币级别。2016年晶圆代工的主流制程是14及16nm的FinFET制程,其主要参与者包含了英特尔、台积电及三星、格罗方德三大阵营,而且战场延伸到10nm先进制程,以及更先进一代的7nm高性能先进制程。行业中对更先进的新设备的需求将一直延续下去。随着制程不断微小化,生产线投资额也快速扩大。

 

(二)创新需求推升行业景气度

创新需求将带动设备市场增长。半导体设备制造商接单出货比是描述行业景气度的指标,大于1.0 意味着行业景气度上升;小于1.0 意味着行业景气度下降。半导体行业正经历一波投资热潮,2016年以来,半导体设备的订单需求旺盛,北美半导体设备订单出货比和日本半导体设备订单出货比大部分时间大于1,同时半导体设备的订单额也处于近几年来的较高点。SEMI数据显示,在3D NAND、10nm Logic 和 Foundry Segments等需求推动下,2016年全球半导体设备销售额已到达412亿美元,同比增长13%。晶圆厂向前沿技术的转换,也将推动相关设备的采购需求。

 

(三)晶圆制造设备占据主要地位

1.半导体设备主要集中在晶圆制造和芯片封测。晶圆制造的完成过程十分复杂,可细分为独立的7个环节,包括扩散、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜生长、抛光、金属化。封装测试是集成电路生产的后端工艺,主要包括背面减薄、切割、贴片、引线键合、模塑、电镀、切筋、测试等步骤。封装测试工艺相对简单,对生产环境及设备的要求也相对较低,因此封测环节的相关半导体设备需求相对较小。

2.晶圆制造占设备市场支配地位。根据SEMI数据,晶圆制造设备依旧是半导体设备中占绝对地位的设备,这与生产链的特点有关,晶圆制造是关键性步骤。在2016年晶圆制造设备销售额达到约354.66亿美元,占比达到86%。而2016年封装和测试设备分别占比6.04% 和4.54%,其他类别只占3.42%。

 

二、市场分析

 

(一)半导体设备市场规模庞大且集中

1.市场规模庞大。受益于半导体产业快速发展和庞大市场规模,半导体设备市场规模巨大。据SEMI统计,2015年全球半导体制造设备销售额达375亿美元。随着PC行业的不景气和智能手机进入存量期,导致全球半导体行业出货缩量,半导体设备销量也呈现微跌态势。

2.东亚为最大区域市场。据SEMI统计,2016年台湾、韩国仍是最大的半导体设备购买地区。台湾连续第5年成为半导体设备最大市场。台湾、韩国与中国大陆半导体设备市场逆势而上,市场规模大幅增加,但北美、欧洲及其他地区则呈现萎缩状态。

3.光刻、刻蚀、薄膜为核心设备。Gartner数据显示,2015年光刻机市值84亿美元、刻蚀设备80亿美元、薄膜设备68亿美元,占比63.56%。光刻机、刻蚀机、薄膜生长设备(CVD/PVD)等仍是未来半导体核心设备。

 

(二)中国市场增长迅速但自给率低

1.中国市场增长迅速。2011年中国在全球半导体制造设备市场上占有8%的市场份额,然而这个数字正在不断地增长。2016年中国大陆在全球半导体制造设备的市场份额占比达到15.66%,且2015年中国大陆市场规模达到64.6亿美元。

2.设备自给率较低。由于技术水平、品牌影响力等因素影响,中国半导体设备市场主要被国外厂商占据,本国设备自给率较低。2012-2015年,设备自给率一直徘徊在15%左右。

3.中国晶圆制造设备潜力巨大。中国大陆更是拥有结构性增长机会。受国家产业基金、产业政策支持以及全球半导体产业链向大陆转移等因素推动,近年来在大陆投资的晶圆生产线明显增多,累计投资总额超过800亿美元,全部投产的产能合计至少超过80万片/月。

通常晶圆厂将投资资金的7成投向设备。未来10年800亿美元晶圆产线投资对应的半导体设备投入约为560亿美元。因此,预计未来在大陆晶圆生产线陆续投产的情况下,半导体设备在接下来几年将迎来较好的成长机会,拥有较大的增长幅度。因此,中国市场的晶圆制造设备潜力巨大,市场份额有望进一步提高。

 

三、竞争格局

 

(一)全球半导体设备市场为国外厂商占据且集中度高

1.全球制造设备市场为国外厂商占据。2016年全球半导体设备前十名公司基本上都是美国、日本和荷兰公司。且前五大供应商占市场份额为67.45%,前十大供应商占据78.52%的市场份额,市场集中度高。

美国半导体设备厂商竞争优势在等离子体刻蚀设备、离子注入机、薄膜沉积设备、掩模版制造设备、检测设备、测试设备、表面处理设备等产品;日本设备厂的竞争优势在在光刻机、刻蚀设备、单晶圆沉积设备、晶圆清洗设备、涂胶机/显影机、退火设备、检测设备、测试设备、氧化设备等产品;荷兰设备厂竞争优势则在高端光刻机、外延反应器、垂直扩散炉等领域。

大三类核心装备方面,光刻机全球三足鼎立,荷兰ASML、日本Nikon和Canon几乎供应全球所有晶圆厂的光刻机,ASML市场份额超过80%;刻蚀设备和薄膜沉积设备被美日欧控制,主要供应商包括美国应用材料、东京电子、科林。

 

2016年全球半导体设备公司TOP10

2016年排名 公司英文 公司中文 主要产品领域 2016年营收(百万美元) 2016年市场份额(%)
1 Applied Materials 应用材料 沉积、刻蚀、离子注入、化学机械研磨等 7,736.9 20.65
2 Lam Research 科林研发 刻蚀、沉积、清洗 5,213.0 13.91
3 ASML 阿斯麦 光刻设备 5,090.6 13.59
4 Tokyo Electron 东京电子 沉积、刻蚀、匀胶显影设备 4,861.0 12.97
5 KLA-Tencor 科磊 硅片检测、测量设备 2,406.0 6.42
6 Screen Semiconductor Solutions 迪恩士 刻蚀、清洗设备 1,374.9 3.67
7 Hitachi High-Technologies 日立高新 沉积、刻蚀、检测设备、封装贴片设备等 980.2 2.62
8 Nikon 尼康 光刻设备 731.5 1.95
9 Hitachi Kokusai 日立国际电气 热处理设备 528.4 1.41
10 ASM International 先域 沉积、封装键合设备等 496.9 1.33
其他   8,048.56 21.48

数据来源:Gartner

 

(二)国产设备高速增长但与主流厂商差距明显

中国电子专用设备工业协会统计显示,2015年我国半导体设备行业35家主要制造商共完成销售额52亿元,同比增长30.76%。其中前十大生产厂商合计实现销售收入为37亿元,大体相当于全球第10大半导体设备厂商ASM的营收水平。因此,应当看到中国半导体设备制造商与国外厂商的差距巨大。

2016年下半年开始,全球半导体行业迎来新一轮景气周期,行业销售同比增长20%。叠加半导体行业向中国转移的趋势,中国大陆将迎来晶圆厂投建大潮,预计2017-2020年将至少新建26座晶圆厂,带来庞大的半导体设备需求。

对于大陆半导体设备厂商来说,除光刻机目前只能满足90nm制程芯片生产,难以进入新建产线设备需求外,其他设备基本都已满足晶圆产线的量产需求。由于地理上的优势,国产设备商在与晶圆生产商在合作进行设备的开发和验证上有巨大的便利性,且国产设备在性价比和售后服务上有更强的竞争优势,叠加国家对于半导体设备国产化的政策指引,国产半导体设备生产商有望借助中国大陆晶圆产线的密集投建实现国产设备渗透率的快速提升,同时迎来自身业绩的高速爆发期。