半導體設備零部件行業的發展邏輯（半導體設備行業專題）

2023-05-06 17:13:27

（報告出品方/作者：廣發證券，代川、孫柏陽）

（一）半導體設備市場空間持續增長，前道設備佔比超 80%

以集成電路為例，半導體設備可分為前道工藝設備（晶圓製造）和後道工藝設備（封 裝測試）兩大類。在晶圓前道製造的工藝包括氧化/擴散、光刻、刻蝕、離子注入、 薄膜生長、清洗與拋光、金屬化等七個步驟。根據wind數據，2021全球半導體設備 銷售額達1026億美元，2016-2021年全球半導體設備銷售額CAGR為20.01%；2021 年中國大陸半導體設備銷售額為296億美元，2016-2021年大陸半導體設備銷售額 CAGR為35.60%。國內半導體設備增速更快，國內半導體設備銷售額佔比也從2016 年的15.66%提升至2021年的28.86%。

根據SEMI的統計，前道設備佔比超過了80%，前道設備中薄膜沉積設備（18%）、光刻設備（24%）、刻蝕設備（10%）、過程控制設備（10%）、清洗設備（6%）、 離子注入設備（2.5%）等在產線中成本佔比較高。

（二）半導體零部件的構成與分類

半導體零部件是半導體設備的重要組成，目前分類標準主要有以下兩種。 （1）按照集成電路設備腔體流程劃分，可分為五大類：電源和射頻控制類、氣體輸 送類、真空控制類、溫度控制類、傳送裝置類。 （2）按照半導體零部件的主要材料和使用功能劃分，可分為十二大類，包括矽/碳 化矽件、石英件、陶瓷件、金屬件、石墨件、塑料件、真空件、密封件、過濾部件、 電控部件以及其他部件。

重點零部件梳理

1.半導體真空泵：百億市場空間，龍頭佔據主要份額

真空泵應用於單晶矽製造、晶圓加工等多個環節。乾式真空泵的生產需要深厚的機 械精密加工技術，同時需要對真空泵的轉子材料性能有足夠的研發積累，而半導體 工業的技術性要求更高。在半導體行業中，真空泵可用於拉晶、Load Lock、Etching、 CVD、ALD、封裝、測試等工序。由於幹泵抽真空的能力有限，需要配上渦輪分子 泵將環境抽至高真空。

全球真空領域的主要公司有Edwards Vacuum（英國愛德華茲，被Atlas收購）、Pfeiffer Vacuum（德國普發真空）、Ebara（荏原，日本）、Kashiyama（堅山工業，日本） 等，其中Atlas、Pfeiffer、Ebara均為上市公司。2021年Ebara營收約52.4億美元； Atlas與Pfeiffer 2020年營收約121.8億美元、7.6億美元，這幾家龍頭公司均為成立 多年的百年企業，在激烈的行業競爭中脫穎而出，技術實力雄厚。 2020年全球真空市場規模為45.8億歐元（約360億人民幣），半導體行業約150億人 民幣市場空間。根據ISVT，2017-2020年真空的市場規模為44.9/48.8/45.4/45.8億歐 元，市場規模相對穩定。2020年半導體需求佔比達到42%左右，半導體領域真空市 場需求約19.1億歐元（約152億人民幣）。按照2020年頭部真空泵公司營收金額， Atlas Copco和Pfeiffer市佔率分別達47.77%、13.51%；國內真空泵頭部企業漢鍾精 機2021年真空產品營收約1.00億美元，市佔率為1.78%。全球真空市場集中度較高， 龍頭佔據絕大部分份額。

2.射頻電源：寡頭主導，集中度較高

全球射頻電源領域的主要公司有Advanced Energy（美國先進能源工業）、MKS Instrument（美國萬機儀器）等，均為上市公司。2021年Advanced Energy營收約 14.6億美元；MKS 2021年營收約29.5億美元。這兩家龍頭公司均成立超過40年，技 術儲備充足。按我們本文對2021年半導體零部件市場空間測算結果（369億美元） 及RF generator的佔比（10%），得到2021年半導體射頻電源的市場空間在36.9億 美元。2021年，MKS Instrument 與 Advanced Energy在半導體領域營收分別為18 億美元和7.1億美元，市佔率分別為48.8%、19.2%，集中度較高。

（三）從核心半導體設備視角，機械類零部件佔比最高

我們對價值量佔比較高的光刻設備、刻蝕設備、薄膜沉積設備核心公司進行分析。 結論包括：（1）上遊供應商集中度相對分散，三類關鍵設備對應的國內龍頭供應商 CR5保持在30%左右；（2）機械類零部件佔比較高，且核心部件較依賴進口。

1.光刻設備：光刻機、塗膠/顯影機

光刻設備主要包括光刻機和塗膠顯影設備等。光刻機龍頭ASML佔據光刻設備主要市 場份額；塗膠顯影設備市場主要參與者包括東京電子（Tel）、迪恩士（DNS）、德 國蘇斯微（SUSS）及國內廠商芯源微。（1）塗膠顯影設備：以國內塗膠顯影設備 龍頭芯源微為例，其核心零部件包括機械手、離心電機、高精熱盤、膠泵及控制器、 噴嘴等，核心供應商包括NIDEC SANKYO、SMC（中國）等。（2）光刻設備：以 光刻機龍頭ASML為例，2021年產品相關關鍵供應商超過200家，成本佔比超過90%。 主要供應商包括VDL、Aalberts、Zeiss、Prodrive、Trumpf等公司，主要零部件包 括雷射器、光學元件、定製元件、半導體分揀機器人等。

2.刻蝕設備

刻蝕採用的等離子體源主要包括容性等離子體和感性等離子體。刻蝕設備主要廠商 包括LAM、TEL、AMAT等海外龍頭，國內頭部企業包括中微公司和北方華創。以中 微公司為例，中微公司是國內刻蝕與MOCVD龍頭，與全球450家以上供應商合作， 關鍵供應商超過了90家。根據公司招股書，近年公司機械類原材料採購佔比超過40%。 公司核心供應商包括超科林、Ferrotec、萬機儀器等，2016-2018年來自美國的採購 額佔比位於11%-13%之間。

3.鍍膜：薄膜沉積設備

鍍膜主要採用薄膜沉積設備。主要廠商包括AMAT、LAM、TEL、ASMI等海外龍頭， 國內頭部企業為拓荊科技。以拓荊科技為例，公司主要產品包括PCD、CVD、ALD 等。根據公司招股書，近年公司原材料採購佔比最高的是機械類和電氣類，佔比達 50%。公司核心供應商包括超科林、Rorze Corporation、MKS等，前五大供應商相 對穩定。（報告來源：未來智庫）

（四）半導體零部件市場空間測算

半導體零部件市場空間推算：按照半導體設備市場空間×成本率×直接材料佔比， 可以得到半導體零部件的市場空間。假設參數，（1）半導體設備市場空間：按照前 述數據全球半導體設備2021年市場空間達1026億美元。（2）半導體設備毛利率：根據全球半導體設備頭部公司2021年銷售額推算市佔率（TEL取最新2020財年營收 數據），前五大企業的市佔率之和超過了75%。頭部公司應用材料、阿斯麥、泛林 的毛利率穩定在40%-50%；東京電子穩定在40%左右；科磊穩定在60%左右。考慮 前三大企業市佔率較高，且毛利率高於其他企業，我們假設半導體設備毛利率為45%， 估計成本率為45%。（3）成本中的直接材料佔比：根據國內光刻、刻蝕、薄膜沉積 領域頭部企業的公布，假設直接材料佔比為90%，我們留出安全邊際，假設成本中 零部件佔比為80%。 結合上述假設，得到： 2021年全球半導體零部件的市場空間為369億美元（1026×45%×80%）； 2021年中國半導體零部件的市場空間為107億美元（296×45%×80%）。

（一）碎片化特徵顯著，外資品牌主導

半導體零部件涉及眾多分支，細分部件呈現顯著碎片化的特點。根據芯謀數據發布 的《中國半導體卡脖子的源頭之一：設備零部件》統計，按照採購金額，目前價值 量佔比最高的零部件是石英，約為11%，零部件價值分布碎片化特徵顯著。目前行 業內多數公司呈現「小而精」的特點，大多數公司會專注於特定工藝或產品。 零部件企業特點：多領域適配。與半導體設備的高專用相比，半導體零部件企業的 下遊客戶往往涉及多個領域。如MKS（萬機儀器），其下遊客戶涉及領域包括半導 體、電子、工業技術、醫療健康、國防等。

（二）頭部企業發展的兩種不同模式，外沿併購是共性

以半導體零部件頭部企業超科林半導體（UCTT）、萬機儀器（MKS）為例。兩家 企業代表兩種不同的發展模式，我們歸納為（1）類型一：專用中的專用。以超科林 半導體（UCTT）為代表，產品高度適配於半導體設備；（2）類型二：專用中的通 用。以萬機儀（MKS）為代表，產品適配於幾個特定行業，通用屬性更強。

1.類型一之典型企業：超科林半導體（UCTT）

半導體業行業收入佔比達91%。公司產品包括精密機器人解決方案、氣體輸送系統、 各種工業和自動化生產設備產品，以及包括晶圓清洗模塊、化學品輸送模塊、頂板 組件、框架組件和工藝模塊在內的子系統。公司還提供各種零部件，如超潔淨閥門、 高純度連接器、工業過程連接器和閥門、氣動執行器、歧管和安全解決方案、軟管、 氣體輸送系統和壓力表。2021年，公司來自半導體行業的收入佔比達91%，包括IDM、 Foundry、OEM及零部件供應。

公司下遊核心客戶為應用材料及泛林集團，充分受益於半導體設備高景氣。2019至 2021年，應用材料及泛林集團貢獻公司營收的66.9%、67.1%和64.0%。公司近年來 業績穩定增長，2016年至2021年，公司營收從5.63億美元增長至21.02億美元， CAGR為30.14%。公司2021年營收同比增長50.25%，部分原因是收購以色列公司 Ham-Let（控制閥配件、軟管制造商），收購貢獻了1.875億美元收入，佔增量的26.7%。

復盤：圍繞核心業務併購，公司近五年成長加速。公司核心戰略圍繞半導體設備供 應，近年收購進程加速，完善在半導體領域的產品矩陣。公司2012年收購AIT，豐 富客群，並完善自身的製造實力。2015年先後收購了Marchi與Miconex，前者設計 和製造特種加熱器，熱電偶和溫度控制器，為客戶提供靈活的加熱元件和熱解決方 案；後者是一家先進的塑料精密製造的供應商，擴大了公司對現有客戶的供應能力。 2018年收購QGT，該公司為半導體和相關行業提供超高純度外包零件清潔、工藝工 具零件重塗、表面處理和分析服務。2019年收購DMS，增強公司的焊件實力。2021 年收購Ham-Let，開發並建立了內部粉末塗層能力，提升公司在傳輸系統實力。

2.類型二之特徵較強的企業：萬機儀器（MKS）

半導體領域營收佔比分布於50%-70%之間。公司成立於1961年，是儀器、系統、子 系統和過程控制解決方案的供應商，可測量、監控、交付、分析和控制先進位造工 藝關鍵參數。公司下遊客戶分布於半導體、工業技術、生命科學、國防等領域。在 半導體領域，公司產品用於薄膜沉積、刻蝕、清洗、光刻、檢測等多個緩解，公司 前兩大客戶是應用材料及泛林集團。公司作為業務相對分散的零部件頭部企業，近 十年來源於半導體領域的收入佔比介於50%-70%之間。 下遊客戶分散，半導體行業收入增速波動影響較小。因零部件廠商收入取決於設備 商資本開支，設備商的開支取決於行業對半導體的需求，零部件廠商相關的業務收 入存在波動。公司下遊客戶分散，來自最核心下遊客戶應用材料及泛林的收入佔比 穩定在20%-30%。2019至2020年，受行業周期波動影響，公司來自應用材料及泛 林的營業收入均小於10%。

（一）富創精密：精密零部件國內領先，進入頭部設備商供應鏈

國內半導體設備精密零部件領軍企業，規模快速增長。公司實現量產應用於7納米制 程的半導體設備零部件，處於行業領先地位。主要產品包括工藝零部件、結構零部 件、模組產品和氣體管路四大類，主要應用於半導體設備。2019年至2021年，公司 產品應用於半導體設備的比例從69.7%提升至88.2%；公司營收規模從2018年的 2.25億元增長至2021年的8.43億元，提升274.6%。 進入多家主流半導體設備供應商：公司產品性能優秀，達到國際標準。（1）國際市 場：公司已進入TEL、日立、ASMI等全球半導體設備龍頭廠商供應鏈體系。（2） 國內市場：公司客戶包括北方華創、屹唐股份、中微公司、拓荊科技、華海清科、 芯源微、等主流國產半導體設備廠商。公司近年海外佔比較高，2021年海外佔比達 61%，其中北美佔比38.4%，因公司與頭部半導體設備商合作密切。

從毛利率視角：產品結構變化，整體穩中有進。公司綜合毛利率從2019年的16.2% 提升至2021年的30.99%。分產品看，（1）模組產品：公司模組產品因需要外採較 多的元器件，整體毛利率略低於其他產品；因產品定製化為主，公司效率提升、工 序優化、疊加原材料價格有所下降，產品毛利率呈現持續上行的趨勢。（2）其他產 品：2019年-2020年，行業景氣度回升，受益於產能利用率提升，公司產品毛利率 有所提升；2021年來，公司在國內營業收入佔比有所提升，為保障國內半導體設備 供應穩定性，公司內銷產品的毛利率會較外銷低。

（二）華卓精科：精密測控領先企業，毛利率較高

國內精密測控領先企業，下遊涉及多領域。公司主要產品包括超精密測控裝備部件 （運動系統及技術開發、納米精度運動及測控系統、靜電卡盤、隔振器）和超精密 測控裝備整機（晶圓鍵合設備、雷射退火設備）。2017年至2020年，公司營收從0.54 億元增長至1.52億元，CAGR達41.2%。2020年歸母淨利潤有所起伏，因公司增加 人員、辦公樓投入使用折舊增加，費用率增加所致。 產品性能強，配套國內頭部公司及高校。公司精密運動系統已經批量生產與製造， 主要客戶包括中科飛測、上海微電子、新諾微電子等，公司同時為中科大、南京大 學、暨南大學等多所高校和科研機構提供產品和技術服務。2018-2020年，公司客 戶集中度CR5分別為50.23%、53.57%和58.03%。

（三）新萊應材：領先高潔淨材料製造商，供應龍頭企業

主要產品為高潔淨真空室、泵、閥、法蘭、管件、管道等，屬於帶有通用性質的高 純工藝中高潔淨流體管路系統和超高真空系統的關鍵組件。主營業務中的高潔淨應 用材料和高純及超高純應用材料產品涵蓋半導體 、光電、光伏、生物醫藥、精細化 工、食品飲料等行業。 半導體領域，供應國內外龍頭公司。在半導體領域公司產品通過了應用材料、泛林 集團等全球一流半導體設備客戶認證。公司實現對北方華創、中微半導體、中芯國 際、長江存儲、無錫海力士的批量供貨。公司產品的潔淨度達到納米等級，成為與 美國、日本同步的先進半導體氣體管道系統材料製造商。

（四）華亞智能：高端精密構件領先，半導體領域增長迅速

高端精密金屬結構件領先企業，產品多領域應用。公司深耕全球精密金屬結構製造 市場，向國內外高端設備製造商提供定製化精密金屬結構件產品。公司產品主要為 金屬結構件和設備維修件；其中精密金屬結構件產品廣泛應用於半導體設備領域、 新能源及電力設備領域、醫療器械領域和通用設備領域。設備維修件是半導體高端 設備上的閥門維修。 半導體領域，公司進入頭部半導體設備企業供應鏈。公司客戶為超科林、ICHOR、 捷普、天弘、依工電子等設備商，公司已進入應用材料、泛林、中微半導體的供應 鏈體系。精密結構件適用於晶圓刻蝕、CVD、晶圓檢測、PECVD等環節的半導體設 備。在半導體領域，公司收入較為集中，2019-2021年對超科林、ICHOR和捷普的 營收CR3分別為92.8%、92.0%、89.2%。外銷比例高使得公司毛利率處於較高水平。

（五）萬業企業：逐步剝離地產業務，半導體業務發力

半導體業務：核心產品由子公司凱世通和嘉芯半導體負責。凱世通主要生產高端離 子注入機，重點應用於半導體集成電路、光伏太陽能電池和AMOLED顯示屏等領域。 嘉芯半導體所涉及的產品範圍覆蓋刻蝕機、快速熱處理、薄膜沉積、單片清洗機、 槽式清洗機、尾氣處理、機械手臂等8/12英寸半導體設備。 半導體零部件：收購Compart Systems，切入零部件業務。Compart Systems主要 產品包括 BTP（Built To Print）組件、裝配件、密封件、氣棒總成、氣體流量控制 器（MFC）、焊接件等，用於集成電路製造工藝中氧化/擴散、蝕刻和沉積等設備所 需的精確氣體輸送系統，是全球少數可完成領域組件精密加工全部環節的公司。

（六）江豐電子：國內靶材龍頭，零部件業務發展提速

國內靶材龍頭，半導體領域具備國際競爭力。公司的高純金屬濺射靶材已實現了規 模化量產，包括鋁靶、鈦靶、鉭靶、銅靶等，打破了我國靶材長期、高度依賴進口 的局面。靶材在晶圓製造環節用於金屬濺鍍，在晶片封裝環節用於貼片焊線的鍍膜。 半導體領域，公司成為臺積電、SK海力士、中芯國際、聯華電子廠商的供應商。公 司取得的成果包括：300mm超高純鈦靶材已在IDM存儲晶片頭部大廠實現量產交付； HCM銅靶材已得到國際一流晶片代工製造大廠的批量訂單。 與頭部設備商戰略合作，半導體零部件業務加速。公司零部件產品包括PVD設備的 夾緊環、準直器；CVD設備及刻蝕設備用的噴淋頭；CMP設備用的金剛石研磨片等。 公司與國內半導體設備龍頭北方華創、拓荊科技、芯源微、上海盛美、上海微電子、 屹唐科技等多家廠商形成戰略合作。2021年，公司半導體零部件業務實現收入1.84 億元，同比增長239.96%。

（七）漢鍾精機：光伏真空泵龍頭，逐步邁向半導體領域

真空產品營收快速增長，光伏 半導體雙重受益。2017年由於收購臺灣新漢鍾，公 司真空產品收入大幅增長，從2016年的0.49億元增長到2.31億元，同比增長371.4%； 受益於光伏領域積極擴產，公司真空業務收入從2019年的3.69億元增長至2021年的 10.43億元，期間CAGR達68.1%。2019年至2021年，真空業務佔收入比重升至由 20.43%提升至34.98%。近年真空產品的毛利率穩定在40%左右。公司積極開拓半 導體市場，與國內部分機臺商、晶圓廠都已有合作，並有一定的小批量出貨。半導 體真空泵領域國產替代空間廣闊，將進一步拉動公司成長。 公司擁有半導體用乾式真空泵全系列產品。經過不斷地技術改善和優化，目前公司 已有能滿足半導體最先進工藝的全系列中真空乾式真空泵產品，公司產品真空產品 抽氣量達到80-7000m3 /h，可滿足各製程抽氣需求，並擁有SEMI 安全基準驗證證書， 根據公司年報，目前有以下三個系列運用在各半導體工藝中：（1）PMF：體積小、 節能，適用於Load Lock、TR、Metrology等乾淨製程；（2）iPM：體積小、節能， 適用於一般嚴苛工藝腔，諸如PVD、Ashing、ETCH等工藝；（3）iPH：抗沾黏、 腐蝕、熱氮氣系統、殼體溫度控制，適用於嚴苛工藝腔，諸如CVD、ALD 等工藝。

（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息，請參閱報告原文。）

精選報告來源：【未來智庫】。未來智庫 - 官方網站