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详解 半导体 产业链 设备
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0 乘半导体 投资浪潮 设备“芯 ” 势力 迎风而起 行业评级 :增持 证券研究报告 2017年 11月 06日 —— 详解 半导体产业链及设备 姓名: 黄琨(分析师) 邮箱: huangkun010844@gtjas.com 电话: 021-38674935 证书编号: S0880513080005 姓名: 韦钰(研究助理) 邮箱: weiyu@gtjas.com 电话: 021-38032029 证书编号: S0880116080297 国泰君安证券 1请参阅附注免责声明 目录 CONTENTS 关键概念释义及行业总体梳理 半导体产业迎来布局最佳时点 各环节关键设备竞争格局及市场空间: 以光刻、刻蚀、成膜、检测设备为例 推荐标的和受益标的 1 2 3 4 国泰君安证券 2请参阅附注免责声明 目录 CONTENTS 关键概念释义及行业总体梳理 半导体产业迎来布局最佳时点 各环节关键设备竞争格局及市场空 间:以光刻、刻蚀、成膜、检测设 备为例 推荐标的和受益 标的 1 2 3 4 国泰君安证券 3请参阅附注免责声明 半导体行业: 按销售额占比,主要分为以下四部分: 1.1 关键概念释义:半导体、集成电路和芯片的关系 半导体: 常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。 藉 由注入杂质,可以精准地调整半导体的 导电性。 集成电路( IC) 2万亿销售额 占比 82% 光电子器 件 9% 分立器件 6% 传感器 3% 集成电路 = IC: 把一定数量的常用电子元件(电晶体等)以及这些元件之间的连线,通过半导体工艺集成在一起的具有特定功能的电路。 集成电路分类: 模拟 IC: 产生 、放大和处理各种模拟信号 :包括运算放大器 、集成稳压器、 音响 IC以及 电视机 用 IC等; 数字 IC: 产生 、放大和处理各种 数字信号:包括门电路 、译码器、计数器、 存储器( 20%)、 寄存器以及触发器 等; 其他 IC: 数字和模拟混合 的 集成电路;专用集成电路等。 芯片: 集成电路的载体。 很多 时候“芯片”和“集成电路 /IC” 会混着 使用。 因为集成电路占比最高, 很多报告里直接用分析集 成电路行业代替分析半导 体行业。 泛半导体行业: 半导体集成电路 +平板显示 +LED+光伏等。 泛半 导体 行业 半导 体行 业集成 电路 ( 80 %) 存储 器等 ( 20 %) 国泰君安证券 4请参阅附注免责声明 下游:需求 产业 链 (括号内为全球销售占比) 通信 (39%) 计算机 (35%) 消费 电子 (11%) 汽车电子 政府 /军事等 中游:核心 产业 链 (括号内为全球销售占比) 芯片设计 ( 27%) 前道:晶圆制造 ( 51%) 后道:封装及测试 ( 22%) 上游:支撑 产业链 材料 设备 生产环境(包括洁净工程等) 核心产业链流程可以简单描述 为 : IC设计公司根据下游客户(系统厂商)的需求设计 芯片,然后交给晶圆代工厂进行制造 ; 这些 IC制造公司主要的任务就是把 IC设计公司设计好 的电路图移植到硅晶圆制造公司制造好的晶圆上 ; 完成后的晶圆再送往下游的 IC封测厂,由封装测试 厂进行封装测试,最后将性能良好的 IC产品出售给 系统厂商。 1. 需求产业链: 行业发展的根本驱动力,从手机 → PC→ 智能手机 → 汽车电子、 5G、 AI、物联网等; 2. 核心产业链: 包括半导体产品的设计、制造(前道工序的晶圆加工)和封装测试(后道工序); 3. 支撑产业链: 包括材料、设备、洁净工程等,为 IC产品的生产提供必要的工具、原料和生产环境。 图: IC产业链可分为支撑、核心、需求三块产业链 数据来源:国泰君安证券研究 1.2 行业总体梳理:应自下而上来分析行业整体发展 国泰君安证券 5请参阅附注免责声明 1.逻辑设计 2.电路设计 3.图形设计 4.光罩、护膜 5.长晶圆 6.切片 7.研磨 8.氧化 9.光罩校准 10.蚀刻 11.扩散 12.离子注入 13.化学气相沉积 14.电极金属蒸煮 15.芯片测试 16.刷片 17.装片 18.缝合 19.塑封 20.电镀 21.切断成型 22.打码 23.电性测试 24.老化测试 下游: 用户需求 IC 设计 芯片 制造 芯片 封装 成品 测试 下游: 应用市场 上游:原料供应商 上游:原料供应商 硅晶圆,拉晶片,切片 制造设备,封装设备,测试设备 化学品,引线框架材料,气体,树脂,金属丝 上游:设备供应商 1.2 行业总体梳理:应自下而上来分析行业整体发展 国泰君安证券 6请参阅附注免责声明 35% 11% 7% 7% 1% 39% 计算机 消费品 自动化 医疗 国防军工 通讯 2014 2015 2016 Electronic End Equipment 下游:电子终端设备 Semiconducto rs 中游:半导体 产品Materi als 上游: 材料 Eq uip me nt 上 游: 设 备 $1454B $1423B $1457B≈ 10万亿 $356B $354B $367B≈ 2.5万亿 $44B $43B $44B≈ 3000亿 $38B $38B $41B≈ 2800亿 1.3 简单概括: 全产业 链价值量呈现倒金字塔结构 • 大部分的电子产品,如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。 图:半导体 元件广泛应用于计算机、通讯、 3C等领域 数据来源: IC Insigts、国泰君安证券研究 图:半导体全产业呈现倒金字塔结构 数据来源 :沈阳拓荆、国泰君 安证券研究 国泰君安证券 7请参阅附注免责声明 目录 CONTENTS 关键概念释义及行业总体梳理 半导体产业迎来布局最佳 时点 各环节关键设备竞争格局及市场空 间:以光刻、刻蚀、成膜、检测设 备为例 推荐标的和受益 标的 1 2 3 4 国泰君安证券 8请参阅附注免责声明 2.1 全球 :中游半导体行业重回景气周期 • 理论上看,全球半导体行业具有技术呈周期性发展、市场呈周期性波动的特点 1. 1998~2000年,随着手机的普及和互联网兴起,全球半导体产值不断上升,尤其在 2000年增长 38.3%;随着互联网泡沫的 破裂, 2001年全球半导体市场下跌 32%; 2. 随后 Window XP的发布,全球开始新一轮 PC换机潮,半导体市场 2002~2004年处于高速增长阶段; 2005年半导体市场出 现了周期性回落, 2008年和 2009年受金融危机的影响出现了负增长; 3. 2010年,随着全球经济的好转,全球半导体产值增长 34.4%。 2011-2012年受欧债危机、美国量化宽松货币政策、日本地 震及终端电子产品需求下滑影响,半导体销售增速分别下降为 0.4%和 -2.7%; 4. 2013年以来, PC、手机、液晶电视等消费类电子产品需求不断增加,全球半导体产业恢复增长,增速达 4.8%。 2014年 全球半导体销售市场继续保持增长态势,增速达 9.9%; 2015-2016年,全球半导体销售疲软。 5. 2017年,随着 AI芯片、 5G芯片、汽车电子、物联网等下游的兴起,全球半导体行业重回景气周期。 图:全球半导体行业呈现周期性波动的特点 数据来源: IC Insights 国泰君安证券 9请参阅附注免责声明 2.1 全球:中游半导体 行业重回景气周期 • 数据上看, 2017年全球半导体市场总营收将达 4111亿美元,同比增长 19.7% 1. 2011年以来,全球半导体行业销售额增速放缓, 2016年全球半导体销售额 3389亿美元,同比增速仅 1.1%。 2. 根据 Gartner预测, 2017年全球半导体总营收将达 4111亿美元,较 2016年成长 19.7%。这是继 2010年全球半 导体营收增加 31.8%后的最高增速。 Gartner同时预测, 2018年半导体市场可望成长 4%,达到 4,274亿美元。 1,494.00 2,044.00 1,422.17 2,556.45 2,263.13 3,055.84 3,389.31 36.8% -13.5% -19.6% 17.0% 28.0% 6.8%8.9% -2.8% -9.0% 31.8% 0.4%-2.7% 4.8% 9.9% -0.2%1.1% -30% -20% -10% 0% 10% 20% 30% 40% 0.00 500.00 1,000.00 1,500.00 2,000.00 2,500.00 3,000.00 3,500.00 4,000.00 19 99 20 00 20 01 20 02 20 03 20 04 20 05 20 06 20 07 20 08 20 09 20 10 20 11 20 12 20 13 20 14 20 15 20 16 半导体销售额(亿美元) 同比增速 数据来源 : WIND、 国泰君安证券研究 图 : 2011年以来, 全球半导体销售额增速放缓 图 : 由于 DRAM和 NAND市场激增,全球半导体行业重回景气周期 数据来源 : IC Insights 国泰君安证券 10请参阅附注免责声明 2.2 全球:上游半导体 设备 销售随之向好 • 理论上看,半导体设备与半导体产业进步呈现同周期规律 1. 半导体产业进步离不开半导体设备的不断创新。随着摩尔定律逼近极限,反而给国内厂商留下反应空间; 2. 同样的,技术的进步也带动设备单价的持续上涨,领先厂商在发展过程中遇强愈强。 数据来源: OFweek、国泰君安证券研究 图 : 设备厂商就必须每 18-24个月推出更先进的制造设备 图: 1970年起 ,光刻机价格每 4.4年翻一倍 数据来源:中国电子网、中国生物器材网、国泰君安证券研究 国泰君安证券 11请参阅附注免责声明 - 1 0 0 % 0% 1 0 0 % 2 0 0 % 3 0 0 % 0 5 10 15 20 25 30 1 9 9 2 - 0 1 1 9 9 3 - 0 4 1 9 9 4 - 0 7 1 9 9 5 - 1 0 1 9 9 7 - 0 1 1 9 9 8 - 0 4 1 9 9 9 - 0 7 2 0 0 0 - 1 0 2 0 0 2 - 0 1 2 0 0 3 - 0 4 2 0 0 4 - 0 7 2 0 0 5 - 1 0 2 0 0 7 - 0 1 2 0 0 8 - 0 4 2 0 0 9 - 0 7 2 0 1 0 - 1 0 2 0 1 2 - 0 1 2 0 1 3 - 0 4 2 0 1 4 - 0 7 2 0 1 5 - 1 0 2 0 1 7 - 0 1 北美半导体设备制造商出货额 ( 亿美元 ) 同比增速 2.2 全球:上游半导体 设备 销售随之向好 • 数据上看,全球半导体设备销售、资本开支均持续增长 1. 销售额: 2017H1,全球半导体设备销售额达 272亿美元,同比增速高达 45%,创下 5年来最快增幅; 2017年 全球半导体设备规模可能达到 550亿美元,比 2016年大幅度增长 37%。 2. 资本开支: 全球半导体厂商 17年资本开支持续上升,有望达 723亿美元,增长 6.4%。 2018年、 2019年全球 半导体资本开始仍将继续上升,预计增长 5.3%、 6.4%。 数据来源 : SEMI、国泰君安证券研究 图: 北美 半导体设备制造商出货额已连续 4月超过 20亿美元 数据来源 : IC Insights、国泰君 安证券研究 2017F 排名 公司 2015 2016 16年增速 2017F 17年增速 1 Samsung 130.1 113 -13.14% 125 10.62% 2 Intel 73.26 96.25 31.38% 120 24.68% 3 TSMC 80.89 102.49 26.70% 100 -2.43% 4 SK Hynix 60.11 51.88 -13.69% 60 15.65% 5 Micron 45 57.6 28.00% 50 -13.19% 6 SMIC 14.01 26.26 87.44% 23 -12.41% 7 UMC 18.99 28.42 49.66% 20 -29.63% 8 GlobalFoundries 39.85 15 -62.36% 20 33.33% 9 Toshiba 17.45 18.4 5.44% 19 3.26% 10 SanDisk/WD 14.6 17.5 19.86% 18 2.86% 11 ST 4.67 6.07 29.98% 10.5 72.98% 前 11总计 498.93 532.87 6.80% 565.5 6.12% 其他 153.39 146.95 -4.20% 157.55 7.21% 总共资本支出 652.32 679.82 -3.85% 723.05 6.36% 表 2017年主要厂商的资本支出持续上升 (亿美元 ) 国泰君安证券 12请参阅附注免责声明 2.3 我国 :攻城略地下一站,政策、资金、市场环境三面扶持 • 现状: LED/面板行业相继崛起,半导体成为下个主攻对象 1. 从 2006-2016年期间,包括芯片、封装及应用在内的 LED整体产值从 356亿增长至 5216亿, CAGR高达 28.75%; 2. 2016年, LED芯片国产化率为 76%。行业市场规模达 139亿元,同比增长 9%; 3. 2016年, LED封装国产化率为 67%。木林森、鸿利光电等大陆企业进入榜单,且保持高速增长。 27% 53% 34% 15% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 L E D 芯片 ( 亿元 ) L E D 封装 ( 亿元 ) L E D 应用 ( 亿元 ) 总增长率 图:过去 十年,我国 LED整体产值高速增长 数据来源: Wind、国泰君安证券研究 66% 73% 76% 0% 2 0 % 4 0 % 6 0 % 8 0 % 1 0 0 % 2014 年 2015 年 2016 年 大陆 进口 图: 2016年 LED芯片国产化率已达 76% 排名 公司 2015 营收 2016 营收 YoY 1 日亚化学 2685.7 2423.1 -9.80% 2 亿光 948.6 963.5 1.60% 3 首尔半导体 892.3 841.8 -5.70% 4 木林森 562.7 800.2 42.20% 5 Osram 827.8 787.6 -4.90% 6 LG Innotek 692.9 613.2 -11.50% 7 Cree 578.2 584.8 1.10% 8 隆达 468.4 453.9 -3.10% 9 Lumens 375.6 355.5 -5.40% 10 鸿利智汇 230.8 324.0 40.40% 11 国星光电 230.8 314.5 36.30% 表:大陆企业在全球榜单中占据前列地位 数据来源: Wind、国泰君安证券研究 数据来源: Wind、国泰君安证券研究 国泰君安证券 13请参阅附注免责声明 2.3 我国 :攻城略地下一站,政策、资金、市场环境三面扶持 • 现状: LED/面板相继崛起,半导体成为下个主攻对象 1. LCD面板: 2010年起 LCD产业链呈现向大陆转移趋势。近年来 LCD面板行业新增投资中有 70%以上发生在中国大陆; 2. OLED面板: 随着 BOE成都第 6代柔性 AMOLED生产线的正式投产,垄断局面被打破; 3. 对于中国大陆来说,当前在泛半导体领域,对台湾还没形成超越的只剩下半导体板块。 数据来源 :国泰君 安证券研究 种类 领先厂商(一部分) 国产化程度 玻璃基板 材料 彩虹集团、东旭集 团等 中小尺寸面板市场份额已达 80% 液晶材料 江苏和成、诚志永 华、八亿时空、烟 台万润、西安瑞联、 欣奕华等 国产化比例已从 5%提高到 20%以上 掩模版材 料 清溢光电、韶普铬 版等 小尺寸面板 惠晶显示等 高世代 TFT-LCD用掩膜版 钼靶材料 四丰电子 填补国内宽幅钼靶( 1800mm)空白,已成为我国钼靶主力供应商 晶联光电 ITO靶材实现批量供应 贴合 、 邦 定设备 智云股份 鑫三力 Bonding类及点胶类设备获得大客户认可 联得装备 与富士康、欧菲光、华为、苹果等厂商建立良好合作关系 检测设备 精测电子 在面板模组段检测设备市占率高达 60% 表:国 内面板厂商积极投入,带来原材料、 设备国产化 配套比例提升 厂商 类型 地点 代际 投资额 进程 设计产能 (月)(亿元) 开建时间 投产时间 量产时间 京东方 LCD 武汉 10.5 400+ 2017Q4 2019 120K LCD 合肥 10.5 458 2015.12 2018Q1 2019H1 90K+30K AMOLED 绵阳 6 465 2016.12 2019Q3 48K AMOLED 成都 6 245 2016Q1 2018Q2 2019 24K 华星光电 LCD/AMO LED 深圳 11 538 2016.11 2019Q1 2019.7 90K+50K AMOLED 武汉 6 350 2017.6 2019Q2 2020Q1 45K 鸿海 -夏普 LCD 广州 10.5 610 2017.3 2019.6 2019 90K 中电熊猫 LCD 成都 8.6 280 2016.1 2018.7 2018Q3 120KLCD 咸阳 8.6 280 2016.9 2018Q2 120K 和辉光电 AMOLED 上海 6 273 2016.12 2019.1 2021 30K 国显光电 AMOLED 固安 6 300 2017.3 2018.12 30K AMOLED 霸州 6 60 2017.3 2018 - 表:未来 三年大陆面板投资 4000亿,国产设备处于进口替代黄金期 数据来源:中关村在线、国泰君安证券研究 国泰君安证券 14请参阅附注免责声明 2.3 我国 :攻城略地下一站,政策、资金、市场环境三面扶持 • 对标海外:政策支持、资金帮扶、下游产业支撑是推动行业进步不可或缺的几个方面 1. 80年代工业 PC时代,日本半导体以 存储器( DRAM为主) 为切入口,在日本政府和产业界联合推动下, 吸收 美国技术并整合日本工业高质量品控体系, 实现 IC产品 超高可靠性 ,顺利实现赶超美国; 2. 90年代 消费电子 大潮,韩国半导体在韩国政府和财团的共同推动下,积极开拓 高性价比 IC产品 ,带动亚洲 电子产业链崛起,实现了长达 20多年的持续崛起。而此时的 台湾 则通过 创新的产业模式 ,从 IDM转为垂直 分工,依靠大量投资建成了世界领先的晶圆代工厂台积电和联电,在技术水平上达到世界顶尖; 3. 目前全球前三大半导体企业是美国 IC设计厂商 Intel、韩国存储芯片厂商三星及台湾晶圆代工厂商台积电。 美国 日本 韩国 中国 大陆 成立半导体协会,并在贸易领域 出台了一系列政策,如与日本签 订《半导体协定》 吸收美国技术并整合国内高质量 品控制体系 , 制定《电子工业振兴 临时措施法》等,采用严格的产 业保护制度等 成立韩国电子技术学院 , 启动“ 长 期半导体产业促进计划”,制订了 半导体信息技术开发方向的投资 计划等 出台《进一步鼓励软件和集成电 路产业发展的若干政策》等一系 列产业优惠政策和研发项目等扶 持政策 每年投资近亿美元 计划投资 1500 亿美元 重点投资 图:政策支持、资金帮扶、下游产业支撑是 推动行业进步不可或缺 的几个 方面 数据来源: Ofweek、国泰君安证券研究 国泰君安证券 15请参阅附注免责声明 2.3 我国 :攻城略地下一站,政策、资金、市场环境三面扶持 3500亿元 行动通讯 网络通讯 32/28nm 制程量产 中高阶封测占比 30% 65-40nm制程关 键设备 12寸晶圆材料 8710亿元 行动通讯、网络通 讯、云计算 物联网、大数据 16/14nm 制程量产 封测技术达国际 大厂水平 打入国际采购供 应链 IC产业产值 晶片 软体 整机 系统 资讯服务 IC设计 晶圆代工 封装测试 设备材料 CAGR20% 政策支持 重大科技专 项 税收优惠 半导体产业 投资基金 国际合作 两岸合作 建 立 从 晶 片 至 终 端 产 品 产 业 线 2015年政策目标 2020年政策目标 • 我国政策: 2014年起,产业政策频发,彰显扶持半导体产业决心: 1. “十二五”期间,政府开始大力支持 IC产业发展,先后出台了 《 国家 IC产业发展推进纲要 》 和“国家重大科技专项”等政 策。其中以 2014年发布的纲要最为详细,被视为国家为 IC产业度身定制的一份纲要,明确显示了政策扶持半导体产业的决 心。 2. 2014年 9月,国家 IC产业基金正式成立。以直接入股方式,对半导体企业给予财政支持或协助购并国际大厂。 3. 目前我国半导体产业的自给率才只有不到 10%, 《 中国制造 2025》 的目标是 2020年自给率达 40%, 2050年达到 50% 图:根据 规划, 2015-2020年, IC产业产值 CAGR达 20%以上 数 据 来 源 : 中 国 电 子 网 、 国 泰 君 安 证 券 研 究 国泰君安证券 16请参阅附注免责声明 2.3 我国 :攻城略地下一站,政策、资金、市场环境三面扶持 • 我国资金:截至 2017年 9月,大基金累计投资 55个项目,涉及 40家 IC企业,承诺出资 1003亿,实际出资 653亿 1. 已实施项目覆盖设计、制造、封装测试、设备、材料、生态建设各环节; 2. 资金主要投向芯片制造环节,占全部承诺投资额的 65%,目前已经支持了中芯国际、上海华虹、长江存储等; 3. 在设计领域,大基金主要在 CPU、 FPGA等高端芯片领域展开投资,占承诺投资额的 17%; 4. 在封装测试产业方面,大基金则重点支持长电科技、华天科技、通富微电等项目,占承诺投资额的 10%; 5. 相比之下,大基金在装备和材料环节的投资规模和力度要小很多,但仍然在推进光刻、刻蚀、离子注入等核心装备抓住产能 扩张时间窗口,扩大应用领域。下一阶段, 大基金会适当加大对于设计业的投资。 设备 材料(占比约 8%) 北方华创 (全 )、中微半导体 (刻蚀 )、睿励、 长川 (检测 )、拓荆 (薄膜 )等 封装 测试(占比约 10%) 长电科技、华天科技、通富微电等(前三) 芯片设计(占比约 17%) 紫光展锐、中兴微电子、艾派克、兆易创新、国科微、北斗星通、深圳国微等 集成电路制造(占比约 65%) 中芯国际 (先进工艺制造 ) 、上海华虹 (先进工艺制造 ) 、士兰微(特色工艺制造) 长江存储 (存储器制造 )、三安光电 (化合物半导体制造 )、耐威科技等 图:国家 大基金资金主要投向集成电路制造环节 数据来源:国泰君安证券研究 国泰君安证券 17请参阅附注免责声明 2.3 我国 :攻城略地下一站,政策、资金、市场环境三面扶持 时间 投资标的 金额 /亿人民币 标的行业属性 2015.02 紫光集团有限公司 100 设计 2015.05 珠海艾派克微电子有限公司 5 设计 2015.06 国科微电子股份有限公司 4 设计 2015.09 北京北斗星通航技术股份有限公司 15 设计 2015.11 深圳市中兴微电子技术有限公司 24 设计 2016.09 硅谷数模半导体公司 不详 设计 2016.09 盛科网络(苏州)有限公司 2.5 设计 2016 深圳国微技术有限公司 承诺投资 设计 展讯通讯有限公司 2015.02 中芯国际集成电路制造有限公司 27 制造 2016.03 杭州士兰微电子股份有限公司 6 制造 三安光电股份有限公司 制造 芯原微电子有限公司 设计 2016.03 长江存储科技有限责任公司 承诺投资 制造 北京耐威科技股份有限公司 制造 上海华力微电子有限公司 制造 2015.09 江苏长电科技股份有限公司 封测 2015.01 华天科技(西安)有限公司 5 封测 2015.09 中芯长电半导体(江阴)有限公司 10.83 封测 2015.10 南通富士通微电子股份有限公司 2.7 封测 2014.12 中微半导体设备有限公司 4.8 设备 2015.07 杭州长川科技股份有限公司 0.06 设备 2015.12 沈阳拓荆科技有限公司 1.65 设备 展讯通信有限公司 制造 2015.12 北京七星华创电子股份有限公司 6 设备 2016 睿励科学仪器(上海)有限公司 承诺投资 设备 硅产业集团 材料 2016 江苏中能集团有限公司 承诺投资 产业生态 德邦科技有限公司、世纪金光半导体有限公司 材料 安集微电子(上海)有限公司 0.05 材料 安芯产业基金、聚芯集成电路产业基金 产业生态 芯鑫融资租赁有限责任公司 产业生态 北京芯动能投资基金、北京制造子基金 产业生态 武岳峰基金、鸿泰基金、盈富泰克基金、上海集成电路基金 产业生态 数 据 来 源 : 国 泰 君 安 证 券 研 究 图 大基金已累计 投资 55个项目,涉及 40家 IC企业 国泰君安证券 18请参阅附注免责声明 300亿 100亿 深圳: 200亿 50亿 上海: 500亿 160亿 100-120亿 100亿 150亿 南京: 500-600亿 无锡: 200亿 昆山: 100亿 300亿 300亿 2.3 我国 :攻城略地下一站,政策、资金、市场环境三面扶持 • 我国资金:大基金撬动地方基金,集成电路产业正迎来密集投资期 1. IC产业属于资本开支较重的产业,“大投入,大收益;中投入,没收益,小投入,大亏损” ; 2. 全球看,每年半导体资本开支接近 600亿美元,而英特尔、台积电、三星等巨头每年的资本开支均在 100 亿美元左右,只凭大基金的支持仍然投入有限 ; 3. 根据我们的统计,除了规模近 1400亿的大基金之外,各集成电路产业聚集的省市亦纷纷成立地方集成电 路基金。通过大基金、地方基金、社会资金以及相关的银行贷款等债券融资,未来 10年中国半导体产业 新增投资规模有望达到 10000亿元水平。 图: 中国各省市开始密集投资布局半导体产业 数据来源:电子工程网、国泰君安证券研究 国泰君安证券 19请参阅附注免责声明 56.6% 24.1% 40.6% 0.0% 20.0% 40.0% 60.0% 2001 2004 2006 2009 2012 2014 2017 中国半导体市场规模占世界半导体份额 中国半导体销售额占世界半导体份额 中国半导体销售额占国内半导体份额 2.3 我国 :攻城略地下一站,政策、资金、市场环境三面扶持 • 我国市场环境:供需层层不匹配,万亿规模的下游支撑着千亿规模的中游,最终仅百亿规模的上游 1. 下游: 国内半导体市场份额占全球比例已达 50%,但销售额占比仅 25-30%,消费额与销售量明显错配; 2. 中游: IC行业整体销售规模已达 4000亿以上,芯片设计、晶圆制造、封装测试三业并举,其中 2015年芯 片设计业销售规模 1325亿元,晶圆制造业销售规模 900亿元,封装测试业销售规模 1384亿元,年均复合增 长率分别达 28.18%、 17.11%和 16.97%; 3. 上游: 2016年,全球半导体设备出货金额 2700亿元,而 大陆地区半导体专用设备市场规模达仅 300亿元 , 其中国产设备销售额近 25亿元 ,占比不到 8%,设备销售乏力与中国高速增长的市场需求不相匹配; 4. 预计 2017年中国设备总投资金额将超 450亿元。 0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0 2 5 0 0 3 0 0 0 3 5 0 0 4 0 0 0 2010 年 2011 年 2012 年 2013 年 2014 年 2015 年 晶圆制造业(亿元) 芯片设计业(亿元) 封装测试业(亿元) 图 大陆芯片设计、制造 、封测 销售均 实现快速增长 数据来源: Wind、国泰君安证券研究 图 大陆 消耗了全球 50%以上半导体,但销售额占比仅 25% 数据来源:中国半导体行业协会、国泰君安证券研究 国泰君安证券 20请参阅附注免责声明 2.3 我国 :攻城略地下一站,政策、资金、市场环境三面扶持 • 我国市场环境:大陆厂商成为下一阶段全球资本开支主力 1. 根据统计,目前处于规划或建设阶段,将于 2017-20年投产的前端半导体晶圆厂有 62座,其中 26座设于大 陆,占全球总数 42%。其次为北美地区,将有 10座;台湾则以 9座位居第三。欧洲、南韩和日本共计 17座。 2. 这些位于大陆的晶圆厂 2017年预计将有 6座上线投产, 2018年则达到高峰,共 13座晶圆厂加入营运,这些 将于 2018年完工的晶圆厂多数为晶圆代工厂。 图 2017-2020年拟投产的 62座晶圆厂中, 26座设于大陆 数据来源:中国半导体行业协会、国泰君安证券研究 国泰君安证券 21请参阅附注免责声明 2.4 展望:设计 制造赶超尚需时间,封测端实力逼近,将率先超越 • 芯片设计环节: IC设计处于价值链高端,毛利率高,但主要为欧美日韩企业垄断 1. 2014-16年大陆 IC设计公司数量翻倍,但产品较为低端,在核心领域如智能手机 AP、 BP等芯片上差距较大; 2. 13%的 IC设计公司营收占 81%左右的市场规模( 1644亿),一半以上的 IC设计公司一年的总营业额还不到 1千万人民币; 3. IC设计具有依靠经验积累的特殊性,对人才和专利的倚重程度最高,需要 IC设计企业不断修炼内功,赶超需要时间的积累; 4. 上市公司:紫光国芯、兆易创新 (存储器 )、汇顶科技、士兰微 (IDM)、大唐电信、全志科技、中颖电子 (家电 MCU、锂电等 )、北 京君正、艾派克、富瀚微等 排名 企业名称 销售额 ( 亿) 1 海思半导体(华为) 260 2 清华紫光展锐 125 3 中兴微电子 56 4 华大 半导体 47.6 5 智 芯 微电子 35.6 6 格科 微电子 34 7 汇 顶 科技 30 8 士 兰 微电子 27.6 9 大唐 半导体 24.3 10 敦泰 科技 23.3 表 中国 集成电路设计十大企业 数据来源 :国泰君 安证券研究 排名 公司名称 营 收(百万美元) 年增长率2Q17 2Q16 1 博通( Broadcom) 4367 3722 17.33% 2 高通( Qualcomm) 4052 3583 13.09% 3 英伟达( NVIDIA) 1913 1221 56.67% 4 联发 科( MTK) 1874 2340 -19.91% 5 超微( AMD) 1222 1027 18.99% 6 赛灵思 615 575 6.96% 7 迈威尔( Marvell) 593 597 -0.67% 8 联咏永科技 381 369 3.25% 9 瑞昱半导体 321 318 0.94% 10 戴乐格半导体 256 246 4.07% 表 全球 集成电路 设计十大企业 数据来源 : IC insights、国泰君 安证券研究 国泰君安证券 22请参阅附注免责声明 2.4 展望:设计 制造赶超尚需时间,封测端实力逼近,将率先超越 • 芯片制造环节: IC制造属于资产和技术密集型产业,重点关注中芯国际的突破 1. 企业为保持竞争力而每年用于采购设备等资本性开支比例很高,如华力微电子一期 12英寸晶圆厂投资为 145亿元人 民币;台积电的 3纳米工厂投资预计 200亿美元; 2. 早期进入的英特尔、三星、台积电凭借其先发优势获取市场份额,赚取高额利润,然后将部分利润投入研发,取 得技术上的领先,从而形成市场上强者恒强的局面。 3. 上市公司:中芯国际、华虹半导体 (港 )等 表 2016年中国 半导体制造十大企业 排名 企业名称 销售额 ( 亿) 1 三星(中国 ) 237.5 2 中芯 国际 202.2 3 SK海力士 122.7 4 华润 微电子( 130nm) 56.7 5 华 虹宏 力( 90nm,身份证等) 47.6 6 英特尔 半导体 45.8 7 台积 电 39.6 8 华力微电子( 55-40-28nm) 30.3 9 西安微电子(国防和航天) 25 10 和舰 科技 17.5 数据来源 :国泰君 安证券研究 排名 国家 厂商名称 16年营收 2015年 市占率 客户 /产品 1 中国台湾 台积电 294.88 265.74 59% 苹果、高通、联发 科、华为海思 2 美国 格罗方德 55.45 50.19 11% ARM、 Broadcom、 NVIDIA、高通、德仪等 3 中国台湾 联华电子 45.82 44.64 9% 高通 4 中国 中芯国际 29.21 22.36 6% 5 中国台湾 力晶科技 12.75 12.68 3% 6 以色列 Tower jazz 12.49 9.61 2% 7 中国台湾 世界 先进 8 7.36 2% 8 中国 华虹宏力 7.112 6.5 1% 二代身份证 、社保 卡等 9 韩国 dongbu hitek 6.72 5.93 10 德国 X-fab 5.1 3.31 表 2016年全球半导体代工十 大 企业(单位:亿美元,不含 IDM公司 intel和三星) 数据来源 :国泰君 安证券研究 注:纳米 和英寸 :英寸 是指 硅片 /硅晶圆尺寸;纳米 是指电路尺寸,指晶体管栅极的最小线宽, 可简单 理解为连接线条的宽度 。 最小 线宽 越小,晶体管的最小尺寸就越小,设计出来的芯片面积就越小,同一块 12英寸(主流)的晶圆就能塞下更多同样功能的芯片。 国泰君安证券 23请参阅附注免责声明 2.4 展望:设计 制造赶超尚需时间,封测端实力逼近,将率先超越 • 芯片制造环节: IC制造属于资产和技术密集型产业,重点关注中芯国际的突破 1. 当前国内最先进的芯片制造厂商中芯国际( SMIC)市占率仅 6%, 最先进的工艺为 28纳米 ; 2. 台积电市占率高达 59%,成熟制程 (能大量生产、且在效能与良率上都稳定 )达 16纳米, 7纳米 4月已试产, 3 纳米制程已组织 300-400 人的研发团队。台积电每年拥有高额资本支出;自己建厂自己研发,拼先进制程;拥有最高的良率与庞大产能优势; 3. 国际龙头厂商大多已展开对 10nm以下制程的研发。在求新求快的半导体产业,只要晚别人一步将技术研发出来、就是晚一步量产 将价格压低,可以说时间就是竞争力。 2017年各家晶圆代工厂的决胜点将是 7 纳米先进制程; 4. 若中芯国际跳过 20纳米的 14纳米制程于 2018或 2019年顺利量产了,和台积电的制程差距就从四代变为两代。 数 据 来 源 : IC In sig hts 、 国 泰 君 安 证 券 研 究 图 国际巨头均已突破 14/10nm制程,中芯国际目前已量产 28nm制程 3.50% 0.30% 23.60% 16.60% 19.80% 24% 1.60% 2.90% 14.80% 9.80% 34.20% 43.70% 2.50% 2.70% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 2016Q4 2015Q4 28nm 40/45nm 55/65nm 90nm 0.11/0.13μm 0.15/0.18μm 0.25/0.35μm 图 截至 2016年底, SMIC主流产能为 40/45nm 数据来源 :中芯国际、国泰君 安证券研究 国泰君安证券 24请参阅附注免责声明 2.4 展望:设计 制造赶超尚需时间,封测端实力逼近,将率先超越 • 芯片封测环节:呈现外商、合资和内资三足鼎立局面 1. 相对而言壁垒较低,属于劳动密集型,技术含量最低,国内发展较快; 2. 在长电科技收购完星科金朋之后,其全球排名已上升至第三位; 3. 上市公司:长电科技 (龙头 )、华天科技 (财务指标优秀 )、通富微电、太极实业 (DRAM封测、洁净室 )、深科技等 排名 企业名称 销售额 ( 亿) 1 新潮科技 89.5 2 华 达 微电子 84.1 3 威讯 联合 83 4 天水华 天 66.6 5 恩智浦半导体 58.9 6 英特尔 产品 39.7 7 海太 半导体 32.4 8 凯 虹 科技 30.4 9 安靠封装 测试 30.1 10 晟碟 半导体 27.6 表 中国 半导体封装测试十大企业 数据来源 :国泰君 安证券研究 表 国内 企业在封测环节的全球排名已 上升 数据来源 :国泰君 安证券研究 排名 2016年销售额 (亿美元 ) 国别 日月光 1 84.80 中国台湾 艾克尔 2 38.94 美国 长电科技 +星 科金朋 3 27.56 中国大陆 矽品 4 29.12 中国大陆 力成科技 5 16.53 中国台湾 华天科技 6 7.88 中国大陆 通富微电 7 7.30 中国大陆 京元电子 8 6.20 中国台湾 联合科技 9 6.11 美国 南茂科技 10 5.67 中国台湾 国泰君安证券 25请参阅附注免责声明 2.4 展望:设计 制造赶超尚需时间,封测端实力逼近,将率先超越 • 芯片封测环节:呈现外商、合资和内资三足鼎立局面 1. 基于我国在成本以及贴近消费市场等方面的优势,近年来全球半导体厂商纷纷将封测厂转移到中国; 2. 长电科技、华天科技、通富微电等内资企业已进入全球封测企业前 20 名,并通过海外收购或兼并重组等方式不断 参与到国际竞争中,如长电科技于 2015大基金、中芯国际收购了全球第 4大封装测试企业星科金朋;华天科技于 2015年收购美国 Flip Chip International;通富微电于 2016收购 AMD苏州及 AMD槟城各 85%股权,先进封装产能得到 大幅提升。目前封装测试业已成为我国集成电路产业链中最具有国际竞争力的环节。 序号 公司名称 总部 大陆工厂分布 封装产品服务 1 日月光 ASE)(收构硅品科技 ) 台湾 江苏昆山、上海、山东威海 上海: SIP/DIP、 SOP/SOIC、 QFP、 DFN/QFN、 LGA/BGA、FCQFN、 FCLGA/FCBGA/FCCSP 2 安靠( Amkor) (收购 J-devices) 美国 上海 TSOP、 DFN/QFN、 LGA/BGA、 FCLGA/FCBGA/FCCSP 、WLCSP 4 立成科技 台湾 江苏苏州 BGA、 DFN、 QFN、 TSOP 5 新加坡联合科技( UTAC) 新加坡 优特上海、优特广东、东莞 上海: SIP/DIP、 DFN/QFN、 LGA/BGA、东莞: TSOP、QFP、 DFN/QFN、 FCLGA/FCBGA/FCCSP 6 南茂科技 台湾 上海 TSOP 7 顾邦科技 台湾 台湾 10 京元电子 台湾 江苏苏州:京隆科技有限公司 SOP/SOIC DFN/QFN* LGA/BGA 11 NEPES 韩国 江苏淮安、江苏纳佩斯 COF/FPC COG 12 Unisem (宇芯) 马来西亚 四川成都 SOP/SOIC、 DFN/QFN、 LGA/BGA、 FCSOIC、 FCQFN、FCLGA/FCBGA/FCCSP 18 嘉盛半导体 马来西亚 江苏苏州 DFN/QFN、 LGA/BGA、 FCQFN、 25 颀中科技 台湾 江苏苏州 COF/FPC COG 29 威讯联合半导体 美国 北京 31 飞思卡尔半导体 美国 天津 数据来源: ittbank、国泰君安证券研究 表 全球 半导体厂商纷纷将封测厂转移到中国 ,带动 我国封测技术的不断提高 国泰君安证券 26请参阅附注免责声明 目录 CONTENTS 关键概念释义及行业总体梳理 半导体产业迎来布局最佳时点 各环节关键设备竞争格局及市场 空间:以光刻、刻蚀、成膜、检 测设备为例 推荐标的和受益 标的 1 2 3 4 国泰君安证券 27请参阅附注免责声明 芯片 设计 电路设计 晶圆制造 和加工 晶圆裸片 芯片 封装 晶圆切割 芯片 测试 成品测试 设计版图 制作光罩 利用光罩光刻 晶圆 焊线 芯片成品 测试后晶圆 12寸 /8寸等 完成封装 3.1 IC制造流程复杂,大多数设备被国外厂商垄断 图: IC完整产业链需多道工序组合 数据来源:电子工程网、国泰君安证券研究 1) IC设计:根据客户要求设计 芯片 规格制定: 品牌厂或白牌厂的工程师和 IC设计工程师接触,提出要求; 逻辑设计: IC设计工程师完成逻辑设计图; 电路布局: 将逻辑设计图转化成电路图; 布局后模拟: 经由软件测试,看是否符合规格制定要求; 光罩制作: 将电路制作成一片片的光罩,完成后的光罩即送往 IC制造 公司 。相当于将电路图进行了缩小。 2) IC制造之晶圆制造:安置所有电子元件的基板就是「晶圆」 过程目的:将二氧化硅原料制作成单晶硅 晶 圆 主要包括硅 的 纯化 (99.999%),融化成液态 → 多晶 硅 制造 → 拉晶 → 切片 → 研磨等过程; 2) IC制造之晶圆加工: 将光罩上的 电路图缩小到制作好的晶 圆上 IC制造的流程较为复杂,过程与传统相片的制造过程有一定 相似,主 要 步骤包括: 薄膜 →光刻 →显影 →蚀刻 →离子注入等。 薄膜制备: 在晶圆片表面上生长数层材质不同,厚度不同的薄膜; 光刻: 将掩膜板上的图形复制到硅片上。光刻的成本约为整个硅片制 造工艺的 1/3,耗费时间约占整个硅片工艺的 40~ 60%; 刻蚀: 先通过光刻将光刻胶进行光刻曝光处理,然后通过其它方式实 现腐蚀处理掉所需除去的 部分; 3) IC封测:封装和测试 切割 : 将 IC制造公司生产的晶圆切割成长方形的 IC; 黏贴: 把 IC黏贴到 PCB上; 焊接: 将 IC的接脚焊接到 PCB上,使其与 PCB相容; 模封: 将接脚模封起来; 国泰君安证券 28请参阅附注免责声明 生产环节 工艺 具体设备 国外厂商 国内厂商 扩散 ( Thermal Process) 氧化 氧化炉 Thermco、 Centrothermthermal 等 七星电子、四十八 所、四十五所等 热处理 RTP设备 TEL、 AMAT等 七星电子、四十八 所等 激光退火 激光退火设备 光刻 ( Photo- lithography) ( 30%投资额) 涂胶 涂胶 /显影设备 TEL、 SUSS、 EVG等 七星电子、沈阳芯源等 测量 CD SEM等 KLA、 Applied Materials、 Hitachi、 Camtek等 睿 励科学仪器等 光刻 光刻机 ASML、 Nikon、 Canon、 Ultratech等 上海微装、四十八所、四十五所等 显影 涂胶 /显影设备 TEL( 90%) 、 SUSS、 EVG等 七星电子、沈阳芯源等 刻蚀 ( Etch) 干刻 干法刻蚀设备 Applied Materials、 Lam、 JuSung、 TES等 中微半导体、北方微电子、四十八所等 湿刻 湿法刻蚀设备 DNS、 Applied Materials、 Mattson等 七星电子、上海盛美、上海新阳、沈阳芯源、苏州伟仕泰克等 去胶 等离子去胶机 清洗 清洗设备 DNS、 Applied Materials、 Mattson等 盛美半导体、上海新阳、沈阳芯源、苏州伟仕泰克等 离子注入 ( Ion Implant) 离子注入 离子注入机 AMAT( 70%) 、 Nissin等 四十八所、中科信等 去胶 等离子去胶机 清洗 清洗设备 DNS、 Applied Materials、 Mattson等 盛美半导体、上海新阳、沈阳芯源、苏州伟仕泰克等 薄膜沉积 ( Dielectric Deposition) CVD 化学气相沉积设备 Tokki、 ASM、 日本岛津、 Lam Research等 中微半导体、北方微电子、四十五所等 PVD 物理气相沉积 设备 Applied Materials、 PVD Products、 Cemecon等 北方微电子、南光实业、 四十八所、科睿设备等 RTP RTP设备 清洗 清洗设备 DNS、 Applied Materials、 Mattson等 盛美半导体、上海新阳、沈阳芯源、苏州伟仕泰克等 抛光 ( CMP) CMP CMP设备 Applied Materials、 Rtec等 华海清科、盛美、四十五所等 刷片 刷片机 清洗 清洗设备 DNS、 Applied Materials、 Mattson等 盛美半导体、上海新阳、沈阳芯源、苏州伟仕泰克等 测量 测量设备 KLA、 Applied Materials、 Hitachi、 Camtek等 长川科技、睿励科学仪器等 金属化 ( Metalization) PVD 物理气相沉积 设备 Applied Materials、 PVD Products、 Cemecon等 北方微电子 、四十八 所、科睿设备等 CVD 化学气相淀积 设备 Tokki、 ASM、 日本岛津、 Lam Research等 中微半导体、北方微电子、四十五所等 电镀 电镀设备 DNS、 Applied Materials、 Mattson等 盛美半导体、上海新阳、沈阳芯源、苏州伟仕泰克等 清洗 清洗设备 DNS、 Applied Materials、 Mattson等 盛美半导体、上海新阳、沈阳芯源、苏州伟仕泰克等 3.1 IC制造流程 复杂 ,大多数设备被国外厂商 垄断 —— 晶圆制造(前道 ,Front-End) 国泰君安证券 29请参阅附注免责声明 生产 环节 工艺 具体设备 国外厂商 国内厂商 背面减薄 (Back Grinding) 进料检测( IQC) 检测设备 KLA、 Applied Materials、 Hitachi、 Camtek等 长川科技、睿励科学仪器等 贴膜( wafer tape) 贴膜机 背面研磨( back grinding) 切割减薄设备 DISCO、 OKAMOTO、 Camtek等 北京中电 科等 测量 厚度 /粗糙度测量仪 KLA、 Applied Materials、 Hitachi、 Camtek等 长川科技、睿励科学仪器等 剥膜( detape) 剥膜机 晶圆切割 (Wafer Saw) 晶圆安装( wafer mount) 晶圆安装 晶圆切割( wafer saw) 晶圆切割机 DISCO等 四十五所、中电科、大族激光等 晶圆清洗( wafer wash) 清洗设备 光学检测 AOI设备 KLA、 Applied Materials、 Hitachi、 Camtek等 长川科技、睿励科学仪器等 贴片 /装片 (Die Attach ) 点浆( write epoxy) 芯片粘接( die attach) 贴片机 固化( die cure) 烤箱 引线键合 (Wire Bonding ) (最 关键工艺之一 ) 引线键合( wire bond) 键合封装设备 SUSS、 EVG等 苏州美图、上海微电子等 清洗 微波 /等离子清洗 光学检测 AOI设备 KLA、 Applied Materials、 Hitachi、 Camtek等 长川科技、睿励科学仪器等 模塑 等离子体清洗 等离子体清洗机 注塑( molding) 注塑机 激光打标( laser mark) 激光打标机 烘烤( post mold cure) 烤炉 检测 X-ray设备 KLA、 Applied Materials、 Hitachi、 Camtek等 长川科技、睿励科学仪器等 电镀 去溢料 /电镀( de-flash/plating) 电镀设备 DNS、 Applied Materials、 Mattson等 盛美、新 阳、沈阳芯源 、伟 仕泰克等电镀退火( annealing) 退火炉 切筋成型 切筋 /成型( trim/form) 切筋成型设备光学检测 AOI设备 KLA、 Applied Materials、 Hitachi、 Camtek等 长川科技、睿励科学仪器等 成品测试 /终测 终测( final test) 测试设备 KLA、 Applied Materials、 Hitachi、 Camtek等 长川科技、睿励科学仪器等 3.1 IC制造 流程复杂 ,大多数 设备被国外厂商 垄断 —— 封装(后道 ,Back-End )测试 国泰君安证券 30请参阅附注免责声明 3.1 IC制造流程复杂 ,大多数 设备被国外厂商垄断 • 全球集成电路装备市场总体高度垄断 1. 特点:技术更新周期短带来的极强技术壁垒,市场垄断程度高带来的极大市场壁垒,以及客户间竞争合作带 来的极高认可壁垒。因此,集成电路装备市场高度垄断,细分市场一家独大; 2. 从分布看,全球前十大集成电路装备公司基本上被美国、日本、欧洲企业占据; 3. 从比例看,全球前十大拿走行业 80%的份额; 应用材料(美国)、 ASML(荷兰)、 TEL东京电子、泛林(美 国)、科磊(美国) 位列前五,前五名拿走 68%的份额;前 30拿走 92%的份额,前 20拿走 87%的份额。 排名 16年销售额 (亿美元 ) 国别 市占率 净利润(亿美元 ) 毛利率 净利率 相关产品 Applied Materials 1 96.59 美国 23.5% 19.12 43.2% 19.8% 原子层沉积、物理气相沉积、化学气相沉积、电镀、侵蚀、离子注入、快速热处理、化学机械抛光、测量和硅片检测等 ASML 2 80.14 美国 19.5% 17.39 44.8% 21.7% 光刻机 Tokyo Electron 3 71.57 荷兰 17.4% 9.81 39.9% 13.7% 成膜设备、等离子刻蚀 机等 Lam 4 63.75 日本 15.5% 10.97 44.5% 17.2% 薄膜设备、沉积设备、 等离子蚀刻、剥离、清洗设备 KLA-Tencor 5 29.84 美国 7.2% 8.06 63.0% 27.0% 缺陷检测设备、等离子刻蚀机、晶圆测量设备、掩膜板制造设备 DNS 6 18.12 日本 4.4% 1.43 30.9% 7.9% 晶圆清洗设备、退火 设备等 Advantest 7 13.96 日本 3.4% 1.03 59.6% 7.4% 测试设备等 Teradyne 8 17.53 美国 4.3% 3.05 54.7% 17.4% 测试设备等 Hitachi 9 11.97 日本 2.9% 0.84 24.4% 7.0% 干法刻蚀 设备等 Nikon 10 8.34 日本 2.0% 0.30 40.7% 3.6% 光刻机 合计 (亿美元 ) 412.40 图 全球 IC装备市场高度垄断 数据来源 : IC insights、国泰君 安证券研究 国泰君安证券 31请参阅附注免责声明 3.1 IC制造流程复杂 ,大多数 设备被国外厂商垄断 • 全球 IC制造细分设备市场也高度垄断 1. 从细分设备来看,每个具体设备基本上大部分份额被前三大企业占据,基本上都是 80-90%的份额; 2. 前三大厂商中,也基本都是一家独大,第一占据了 40-50%的份额。 光刻 成膜 /薄膜 刻蚀 LITHO PVD CVD ETCH ASM 75.3% AMAT 64.9% AMAT 29.6% LAM 52.7% Nikon 11.3% Evatec 25.9% TEL 20.9% TEL 19.7% Canon 6.2% Uvac 5.4% LAM 19.5% AMAT 18.1% Others 7.2% Others 3.8% Others 30% Others 9.5% TOP3=92.8% TOP3=96.2% TOP3 = 70% TOP3 = 90.5% 图 细分设备市场也高度垄断 数据来源 : IC insights、国泰君 安证券研究 国泰君安证券 32请参阅附注免责声明 3.1 IC制造流程复杂 ,大多数 设备被国外厂商垄断 • 我国集成电路装备市场高度占比偏小,且大部分为国外厂商 1. 2016年, 大陆地区半导体专用设备市场规模达 300亿元左右,其中国产设备销售额近 25亿元 ,占比不到 8%,设备 销售乏力与中国高速增长的市场需求不相匹配。 2. 预计 2017年中国设备总投资金额将超 450亿,其中半导体国产设备约 30-40亿、泛半导体国产设备约 70-80亿。 6.4 9.8 15.2 23.0 27.7 32.1 26.0 13.8 15.5 15.5 22.6 30.0 1.4 4.4 6.8 5.1 5.4 5.7 4.4 2.0 2.7 2.7 0.7 0.7 0 10 20 30 40 50 60 70 80 2012 2013 2014 2015 2016 2017E 图 预计 2017年 国产 集成电路 设备销售收入 32亿元, 泛半导体领域设备销售规模 70亿元 数据来源:北方华创、国泰君安证券研究 公司 16年半导体 设备收入 (亿 ) 占国产 市场份额 主要产品 中电科集团 (包含 41/45/48所、北京中 科信、北京中电科 ) 9.28 19.8% IC、光伏、 LED: 离子注入机、退火炉等 IC装备;扩散炉、刻蚀机、 PECVD、高温 烧结炉等光伏装备 晶 盛机电 6.75 14.4% 光伏、 LED: 单晶 炉等晶体生长设备 捷佳 伟创新 能源 7.11 15.1% 光伏: 晶 硅电池设备、硅片清洗设备 北方华创 8.13 17.3% IC、光伏、 LED: 刻蚀 设备、 CVD设备、晶片清洗、封装设备 中微 半导体 4.85 10.3% IC、 LED: 高端 刻蚀机 上海 微电子 2.9 6.2% IC、其他: 光刻机 、晶圆检测设备 北京京运 通 2.68 5.7% 光伏: 多晶 硅铸锭炉、单晶炉等 晶体生长设备 天通吉 成 2.14 4.6% 光伏、 LED: 粉末 成形机 盛美 半导体 1.64 3.5% IC: 晶 圆清洗设备 深圳 格兰达 1.5 3.2% 光伏、 LED: 激光 打标机、光检机等自动化设备 合计 46.98 表 国内厂商规模普遍较小,且大部分在光伏、 LED领域占比较高 数据来源:各公司公告、国泰君安证券研究 国泰君安证券 33请参阅附注免责声明 3.1 IC制造流程复杂 ,大多数 设备被国外厂商垄断 • 边际变化:在诸多工艺环节中,开始出现了一些国产厂商 1. 分地区看,形成三个产业集群:北京:北方华创、中电科集团、天津华海清科;上海:上海微电子、上海 中微半导体、上海盛美、上海睿励科学仪器;沈阳:沈阳拓荆、沈阳芯源; 2. 另一个角度看,据 Gartner发布的全球规模以上晶圆制造装备商的报告显示,其统计范围共有 58家装备公 司,中国仅占 4席,分别是北方华创、中微半导体、盛美半导体和 Mattson( 2016年被亦庄国投收购)。 类型 厂商 技术节点 主要应用工艺 当前状态 介质刻蚀机 中微半导体 65-28nm AIO ETCH、 PASS ETCH 已采购> 50 硅刻蚀机 北方华创 65-28nm STI ETCH 已采购> 20 PVD设备 北方华创 65-28nm HM DEP、 AI DEP 已采购> 20 单片退火设备 北方华创 65-28nm Anneal 已采购> 20 清洗设备 北方华创 65-28nm Post-ET clean 已采购> 20 清洗机 上海盛美 65-28nm Wafer recycle 已采购> 20 立式炉 北方华创 65-28nm Poly DEP、 AA OX 已采购> 10 离子注入机 北京中科信 65-28nm WELL IMP 已采购> 10 光学尺寸测量仪器 睿励科学仪器 65-28nm Film Thickness 已采购> 10 PECVD设备 沈阳拓荆 65-28nm PEOX DEP 已采购> 10 光照清洗设备 瑞泽微电子 90nm Mask Clean 已采购> 10 化学机械研磨设备 华海清科 Wafer reclaim 已采购> 5 表 主流 65-28nm客户不定量的采购的 12类设备 清单 表 国内 已有 9项应用于 14nm的装备开始进入生产线步入 验证 序号 类型 厂商 主要应用工艺 1 硅刻蚀机 北方华创 STI ETCH 2 HM PVD设备 北方华创 HM DEP 3 单片退火设备 北方华创 Anneal 4 LPCVD 北方华创 SiO2 Film Deposition 5 AI PVD设备 北方华创 AI DEP 6 ALD 北方华创 Hi-K insulator 7 介质刻蚀机 中微半导体 AIO ETCH、 PASS ETCH 8 光学尺寸测量仪器 睿励科学仪 器 Film Thickness/OCD 9 清洗机 上海盛美 Wafer recycle 数据来源 :北方华创、 国泰君安证券研究 数据来源 :北方华创、 国泰君安证券研究 国泰君安证券 34请参阅附注免责声明 步骤 累计时间(月) 开始初步设计 0 完成场地设计 2 发布初始设计文档 3 完成场地打样设计 4 建筑许可证获批准 6 签订建筑合同 6 完成所有设备的初步设计 6 开工 6 厂房开工 7 签订洁净厂房合同 8 签订电气工程合同 8 洁净厂房开始试用 15 完成厂房建设 20 开始搬入并安装设备 20 测试设备 21 连接设备并安装调试 23 完成功能测试 24 生产 24 环节 资金分配比例 厂房投资 25% 设备投资 净化系统 25% 中央设施 10% 运行设施 35% 其他 10% 图 厂房建设一年半后开始搬入设备 3.2 刻蚀、光刻、成膜设备等占比最高 图 75-80%的资本开支使用在设备投资里 数据来源:电子工程网、国泰君安证券研究 数据来源:电子工程网、国泰君安证券研究 • 75-80%的资本开支使用在设备投资里;设备投资中的 70-80%在晶圆制造环节设备里 单位:亿 2015 2016 2017E 占比 同比增长 晶圆制造设备 1912 1948 2198 78-81% 12.80% 组装封装设备 167 159 165 6-7% 4.00% 测试设备 221 223 230 8-9% 3.00% 其他 126 124 136 5% 10.20% 总计 2426 2454 2729 100% 11.20% 图 设备 投资中的 80%以上在晶圆制造环节设备里 数据来源 :沈阳拓荆、 国泰君安证券研究 国泰君安证券 35请参阅附注免责声明 3.2 刻蚀 、光刻、成膜设备等占比 最高 • 刻蚀设备、光刻设备、薄膜设备( ALD/CVD 53%、 PVD 47%)占比最高,分别为 20%、 25%、 20-25% 1. 光刻 (图形曝光 ):晶圆表面上的电路设计图案直接由光刻技术决定; 2. 刻蚀 (图形转移 ):光刻机把图案印上去,然后刻蚀机根据印上去的图案刻蚀掉有图案(或者没有图案)的 部分,留下剩余的部分 3. 扩散设备、抛光设备、离子注入设备各占设备投资的 5%,量测设备占设备投资的 5~10%。 扩散设备 diffusion, 5% 抛光设备 CMP, 5% 离子注入设备 IMPLANT, 5% 量测设备 METROLOGY, 10% 化学气相沉积 设备 CVD, 10% 物理气相沉积 设备 PVD, 15% 刻蚀设备 ETCH, 20% 光刻设备 LITHOGRAPHY, 30% 数据来源 : Global foundries、 国泰君安证券研究 图 晶 圆生产线各类设备投资占比 国泰君安证券 36请参阅附注免责声明 3.4 光刻设备:光刻机是生产线上最贵的机台, ASML全球领先 图形加工 图形曝光(光刻, Photol
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