主要半導體設備企業(yè)
半導體設備主要應用于芯片的制造的封測環(huán)節(jié)。芯片制造中，主要用到包括光刻機、刻蝕機、CVD、PVD、離子注入機等。芯片封測中，主要用到測試機、探針臺、分選機等。

                      圖1. 主要半導體設備分類

本文選取的19家企業(yè)中，覆蓋半導體設備的各個細分領域。刻蝕機、CVD、前道檢測和后道檢測四個領域均有4-6家企業(yè)，光刻機、PVD、離子注入機和CMP設備領域有1-3家企業(yè)。

19家企業(yè)中，最早的中科泰龍成立于1992年，最新的北京悅芯成立于2017年，一半企業(yè)（10家）在2010-2015年間成立。部分企業(yè)如中微半導體、沈陽拓荊已經(jīng)是首批科創(chuàng)板上市企業(yè)的熱門候選。有些企業(yè)如江蘇魯汶、北京悅芯、東方晶源等，雖然成立時間不長，卻已成為投資機構追捧的對象。

研究框架及結論

本文從技術先進性和潛在市場規(guī)模兩個維度對19家半導體設備企業(yè)進行評估。技術先進性是半導體設備企業(yè)發(fā)展的最核心動力，而潛在市場規(guī)模評估企業(yè)的發(fā)展空間。

                       圖4.科創(chuàng)板企業(yè)評估框架

技術先進性是設備企業(yè)發(fā)展的核心動力。技術先進性分析參考產(chǎn)業(yè)化水平和專利價值評估兩方面。

產(chǎn)業(yè)化水平是公司產(chǎn)品應用情況，例如產(chǎn)品應用在邏輯芯片制造的企業(yè)比產(chǎn)品應用在光伏制造的企業(yè)技術先進更高，產(chǎn)品應用在14nm制程的企業(yè)比產(chǎn)品應用在90nm制程的企業(yè)技術先進更高。

為衡量企業(yè)間專利的相對價值，我們構建了一個CIA（Comprehensive Innovation Ability）指數(shù)，以已公開專利為基礎，從專利數(shù)量、專利質(zhì)量、專利價值和研發(fā)實力四個方面對潛在企業(yè)進行技術先進性評估。

圖5. 專利價值CIA指數(shù)評估體系

半導體設備產(chǎn)業(yè)細分市場規(guī)模是評估企業(yè)發(fā)展?jié)摿Φ闹匾笜恕?/span>我們采用自下而上和自上而下兩種方法評估半導體設備細分領域市場規(guī)模。自下而上方法根據(jù)目前已披露的晶圓廠建設計劃投資額估算。自上而下的方法則參考了行業(yè)協(xié)會SEMI和Gartner等咨詢機構對于行業(yè)規(guī)模的預測。

                  圖6. 2020年我國細分設備市場規(guī)模及主要企業(yè)

綜合技術和市場兩個維度、四個方面信息，我們將上述19家企業(yè)分為5個等級。下圖給出技術先進性和潛在市場規(guī)模的結果，詳細信息見文末。5星企業(yè)有中微半導體、中電科電子裝備和屹唐半導體三家，這些企業(yè)在技術先進性上均有較多高質(zhì)量專利積累，產(chǎn)品也得到很好應用。4星和3星企業(yè)相對星企業(yè)在技術先進性或市場規(guī)模上相對較弱。例如上海微電子，雖然光刻機市場很大，但公司90nm光刻機雖通過驗證但仍未進入市場。2星和1星企業(yè)所在市場規(guī)模較小。部分企業(yè)如江蘇魯汶、北京悅芯成立時間較短但技術先進，企業(yè)處于高速發(fā)展期。

                      圖7. 半導體設備企業(yè)綜合評價

半導體設備產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析

半導體設備是國家戰(zhàn)略性基礎產(chǎn)業(yè)。半導體產(chǎn)業(yè)是信息技術產(chǎn)業(yè)的核心，而半導體設備是半導體產(chǎn)業(yè)上的重要環(huán)節(jié)，設備技術與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對于掌握與突破先進制造和封測技術具有重要意義，是國家戰(zhàn)略性基礎產(chǎn)業(yè)。

發(fā)展先進半導體設備必須依靠自主創(chuàng)新?！锻呱{協(xié)定》針對先進半導體設備對我國禁運。該協(xié)定在巴黎統(tǒng)籌委員會（二戰(zhàn)后成立旨在限制蘇聯(lián)）的基礎上于1996年簽訂，至今締約國包括“巴統(tǒng)”17國在內(nèi)的42個國家。協(xié)定要求，對半導體設備等9大類、45個方面的敏感產(chǎn)品或技術，如果締約國要將這些產(chǎn)品賣給非成員國，要向其他締約國通報。理論上，該協(xié)定制約除了42個締約國以外的全部非締約國。但實際上，締約國在重要技術的出口決策上受美國的影響很大，目前重點限制對象包括中國、伊朗、利比亞、朝鮮等國家。

發(fā)展半導體設備是國家重點戰(zhàn)略。在《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》中的16個國家科技重大專項中，兩項專項針對半導體產(chǎn)業(yè)，其中02專項“極大規(guī)模集成電路制造技術及成套工藝”用于支持半導體設備研發(fā)。2014年，國務院頒布《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》，設立集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金，基金一期規(guī)模國家和地方合計6500億，二期仍在募集中，預計超過6000億，二期將加大對于半導體設備和材料的投資。

半導體設備產(chǎn)業(yè)市場空間大

短期內(nèi)，新建晶圓廠和舊產(chǎn)線折舊換新是半導體設備的主要需求。長期看，國內(nèi)長期處于制造和封測技術的追趕態(tài)勢下，而這些技術的升級需要設備升級，這保障了設備市場的長期高速發(fā)展。

大量新建晶圓廠推高設備需求。在新建晶圓廠的投資中，制造設備約65%，封裝測試設備約12%。根據(jù)SEMI估算，2018年中國大陸半導體設備市場規(guī)模約128.2億美元，超越中國臺灣成為全球第二大設備市場，2020年預計增長至170.6億美元（合11143億元人民幣），年復合增長率約15.4%。

               圖8. 我國主要已建與在建8/12英寸產(chǎn)線

工藝升級帶動設備升級，保障設備市場長期增量。晶圓代工廠工藝從28nm升級到7nm，設備支出增加一倍。目前，以臺積電、三星主導的尺寸縮減競賽有望延續(xù)至2023年。3nm制程之后，以英特爾為代表的Chiplet技術有望延續(xù)摩爾定律。國內(nèi)制造技術的追趕態(tài)勢較長時間內(nèi)仍將持續(xù)，國內(nèi)半導體設備升級將同步發(fā)展。
 

半導體設備產(chǎn)業(yè)本土化率低

全球市場呈現(xiàn)壟斷格局。半導體設備產(chǎn)業(yè)高門檻使得全球設備市場格局高度集中，銷量前十企業(yè)常年被美國、日本、荷蘭企業(yè)所壟斷。占比較大的細分市場上，光刻機、刻蝕機、PVD、大束流離子注入機和CMP設備方面，市場前三企業(yè)占據(jù)市場超過90%的市場份額。CVD、前道檢測和后道檢測方面，前三企業(yè)占據(jù)市場超過70%市場份額。

               圖9. 2012-2017年，全球半導體設備產(chǎn)業(yè)銷量前十企業(yè)

             圖10. 2012-2017年，全球半導體設備分類別銷量前三企業(yè)

我國半導體設備本土化率低。半導體設備主要應用于芯片制造和芯片封測環(huán)節(jié)。制造環(huán)節(jié)包括光刻、金屬與化合物薄膜的沉積和刻蝕、離子注入、熱擴散、剝離與清洗以及晶圓測試。芯片封測中，主要包括晶圓切割、裝片、焊線以及成品測量。我國半導體設備整體本土化率在10%左右，面向先進工藝半導體設備如光刻機、離子注入機、薄膜設備等則更低。

 圖11. 2011-2016年我國國產(chǎn)半導體設備比重

                                 總結
半導體設備是半導體產(chǎn)業(yè)的核心環(huán)節(jié)，是短板中的短板，其發(fā)展需要給予更多的關注和支持。作為信息產(chǎn)業(yè)的基礎，半導體產(chǎn)業(yè)鏈上，還有芯片設計、芯片制造、芯片封裝與測試、關鍵材料、EDA工具和云服務等環(huán)節(jié)。這些領域也一樣需要關注和支持，從科創(chuàng)板視角，產(chǎn)新智庫也在進行研究，后續(xù)將陸續(xù)推出相應的成果，敬請關注！