2020年半导体设备行业发展趋势：全球迎来采购大潮，中国大陆设备市场快速增长，国产替代空间巨大[图]

半导体设备管小红 2020-06-07 05:07 来源：智研咨询

半导体设备指生产半导体相关产品的专用设备。以中国电子专用设备工业协会的分类口径，半导体设备主要包括集成电路设备、光伏设备、LED设备。其中，集成电路设备附加值最高，包括前端集成电路制造设备与后端集成电路封测设备，最终品为应用于电子、通信等各行业领域的芯片。

半导体设备是半导体行业的支撑行业，主要应用于IC制造（前端设备）、IC封测（后道设备）两大领域。其中，IC制造设备又包括晶圆制造设备和晶圆加工设备。其中晶圆制造设备主要由硅片厂（如SUMCO、金瑞泓、上海新昇）进行采购，最终产品为硅片；晶圆加工设备主要由代工厂（Foundry，如台积电、中芯国际、上海长虹）或IDM企业（如Intel、Samsung）进行采购，最终产品为芯片；IC封测设备通常由专门的封测厂（如日月光、Amkor、长电科技）进行采购，包括拣选、测试、贴片、键合等多个环节。

光伏设备包含硅片设备、电池片设备、组件设备等，平价上网倒逼产业链企业加快技术革新，制造设备迭代速度同步提速。另一方面，国内单晶炉、切断机、清洗机、扩散炉等均已实现国产化，国产化比例超过90%。

LED设备相对而言技术壁垒最低，已基本实现国产化。

半导体设备构成

数据来源：公开资料整理

一、全球半导体设备销售额分析

智研咨询发布的《2020-2026年中国半导体设备行业发展现状调查及投资发展潜力报告》显示：2018年全球半导体设备销售额为645.3亿美元，2019年全球半导体设备销售额为597.5亿美元，较2018年下降了7.41%。

2015-2019年全球半导体设备销售情况

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全球半导体设备市场呈现高度垄断的竞争格局，主要由国外厂商主导。2019年前四大半导体设备制造厂商，凭借资金、技术、客户资源、品牌等方面的优势，占据了全球半导体设备市场69.85%的市场份额。其中阿斯麦在光刻机设备方面形成寡头垄断。应用材料、东京电子和泛林半导体是等离子体刻蚀和薄膜沉积等半导体工艺设备的三强。

2019年全球十大半导体设备厂商营收规模及其市场份额

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2019Q4半导体设备销售额178亿美元，同比增长19%，环比增长24%，单季度半导体设备销售额创历史新高。按地区分布，贡献最大的分别是中国大陆（同比增长59%）、中国台湾（同比增长121%）。

全球半导体设备销售额（十亿美元）

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全球半导体设备销售额（十亿美元）

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三、全球迎来采购大潮，国产品牌将全面突出

2019年下半年全球半导体设备行业强势反弹及本土存储厂研发线量产后加速扩产，2020年国内半导体设备行业处于很好的市场环境，国产装备与材料品牌将在新的一年里获得较快发展时期，一是设备与材料龙头经营规模延续高速增长，二是之前尚未突破的离子注入机、光刻机、涂胶显影、量测设备等将涌现一批后起之秀。

1、5G应用将使得存储厂商的设备采购需求回升，5G时代存储芯片也将迎来变革和大幅增长

5G手机的存储容量将大幅增加。5G手机因传输速度快，对应的数据存储能力将较4G手机高出1倍以上，通常4G手机存储容量64-256GB，而5G手机的存储容量将在512GB以上。

据西部数据的估计，移动数据2016-2021年每年保持40%-50%增速，其中移动视频到2021年将增长870%，增速最快，可见移动终端的存储容量将越来越大。

移动数据2016-2021年每年保持40%-50%增长

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5G时代，数据存储在底层技术上也将发生变化。一是存储内容上的变化。存储对象将包括AR/VR、视频、文字、数字等，需要有专门的存储模式。一个典型的实例就是抖音和快手等，4G时代已经实现短视频的快速传输、处理和存储，在5G时代高达GBPS级别的传输速度，短视频甚至演变成中长视频、更清晰视频。二是读写速度等性能要求会更高。

“芯拐点”、新制程、新产能推动需求。判断本轮反转首先来自于全球“芯”拐点，行业向上；其次，先进制程带来的资本开支越来越重，7nm投资在100亿美元，研发30亿美元；5~3nm投资在200亿美元；7nm单位面积生产成本跳升，较14nm直接翻倍；并且，大陆晶圆厂投建带动更多设备投资需求。

全球半导体资本开资（百万美元）

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100K产能对应投资额要求（亿美元）

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国内晶圆厂建设即将键入高峰期，内资采购市场仍有提升空间。根据已经披露的国内规划在建的晶圆厂投资规划统计，2020~2022年晶圆厂投资额将是历史上最高的三年，并且随着国内对于半导体制造国产替代的需求增加，未来可能还会有新增的投资项目。中国大陆设备需求已经达到全球设备需求的20~30%，但考虑到大陆的需求有一半来自于英特尔、三星、台积电等外国公司的投资，实际上内资采购金额的市场空间约10%。

国内晶圆厂规划投资额

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2018年全球集成电路前段设备市场分布情况

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Capex进入上行期，台积电、中芯国际纷纷增加资本开支。台积电率先推进大幅资本开资提升，推进先进制程应用。台积电2018年资本开支104亿美元，2019年提升会148亿美元，2020年预期150~160亿美元。中芯国际2019年资本开支22亿美元，预期2020年上升至31亿美元，开启新一轮资本开支。

晶圆代工企业资本开支（百万美元）

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设备国产化率较低，海外龙头垄断性较高。半导体前道设备市场集中度较高，且多为海外龙头占据主要份额。目前，我国半导体设备市场仍非常依赖进口，从市场格局来看，细分市场均有较高集中度，主要参与厂商一般不超过5家，top3份额往往高于90%，部分设备甚至出现一家独大的情况

2、本土晶圆厂扩产提速，大陆设备采购大潮已来

今年大陆多个晶圆厂陆续投产/量产

今年9月，华虹半导体（无锡）项目、广州粤芯半导体项目、合肥长鑫DRAM项目均正式投产。今年年底到明年年初，国内包括燕东微电子、上海积塔半导体等的多条8寸线也将陆续投产。

随着研发产线投产后，多个晶圆厂开启了新一轮设备采购步伐，包括：

(1)	长江存储于8月份开始了新的1万片/月产能的设备采购，预计年末还将加大采购力度，预计2020年底产能达到5-6万片/月。长江存储2017年至2019年一季度累计采购19台光刻机，2019年三季度长江存储公布新招标4台光刻机设备，并招标采购接近100台的其他工艺设备。
(2)	华力二期去年投产，今年也已启动新1万片/月产能的设备采购。华力二期在2017年集中采购了7台光刻机，2019年7月新采购3台光刻机。
(3)	华虹无锡项目一期1万片/月9月投产，已启动新的1万片/月设备采购。华虹无锡2018年采购4台光刻机，2019年8月新采购2台光刻机。
(4)	合肥长鑫目前设备产能约2万片/月，预计2020年底产能达4万片/月。
(5)	广州粤芯首期3千片/月9月投产，预计短期会扩产到1.8万片/月。
(6)	上海积塔8寸线也将投产，预计2020年初将启动12寸产线设备采购。
(7)	燕东微电子8寸线即将投产，12寸线设备采购值得期待。
(8)	中芯南方计划总投资102亿美元，建设两条产能均为3.5万片/月芯片的14nm集成电路生产线，预计今年年底14nmFinFET开始商业化生产。

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长江存储：已启动新一轮设备采购工作

今年年底长江存储预计正式量产64层堆栈的3DNand，明年开始逐步提升产能，预计2020年底有望将产能提升至月产6万片晶圆的规模，且2020年会生产128层堆栈3DNand。

根据长江存储扩产节奏，估计今年一季度产能达到5K片/月，到今年年底产能达到2-2.5万片/月，如果要达到明年年底6万片/月的产能目标，还需采购3-3.5万片/月的工艺设备。

从长江存储的光刻机采购进度看，2017年二季度至2019年一季度，累计采购19台光刻机，其中7台来自Canon，12台来自ASML。2019年三季度，长江存储公布新招标4台光刻机设备，包括3台248nm光刻机和1台浸没式光刻机。

华力二期：正处于新一轮设备采购中

根据电子工程世界等，2018年10月18日，华力微电子二期12寸先进生产线正式建成投片，产能达到1万片/月。

华力二期12英寸项目2016年9月正式启动，总投资387亿元，项目在浦东新区康桥工业区南区建设一条月产能4万片，工艺为28-20-14纳米的12英寸集成电路芯片生产线。

根据中国国际招标网，华力二期集中在2017年9月和11月合计集中采购了7台光刻机，2019年7月新采购了3台光刻机。华力二期光刻机100%都由荷兰ASML供应。

华虹无锡：也处在新一轮设备采购中

2018年4月3日，华虹集团宣布位于无锡的华虹半导体七厂开工，总投资100亿美元，一期项目总投资约25亿美元，新建一条工艺等级90-65/55nm、月产能约4万片的12英寸特色工艺集成电路生产线，支持5G和物联网等新兴领域的应用。

今年9月17日，华虹集团宣布旗下华虹半导体（无锡）有限公司的12英寸晶圆厂正式投产，主要生产55nm工艺特种芯片。

根据中国国际招标网，华虹无锡集中在2018年11月集中采购了4台光刻机，2019年8月新采购了2台365nm中紫外线扫描式光刻机。华虹无锡光刻机100%都由荷兰ASML供应。

3、国产设备进入全面突破时期，国内市场看进口替代

随着全球半导体设备行业进入景气上行阶段，且本土晶圆厂扩张提速，国产设备也将迎来快速发展，同时，国产设备市占率也有望在国际品牌交货紧张的情况下，缓解2019年所面临的价格压力，并加快进口替代步伐。

主要晶圆厂制程设备国产化率处于10%的水平

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各类制程设备的国产化率：

(1)	去胶设备	国产化率最高的是去胶设备，主要是屹唐半导体实现了去胶设备国产化；
(2)	清洗设备	国产化率约为20%左右，本土品牌主要是盛美半导体、北方华创；
(3)	刻蚀设备	国产化率约为20%左右，本土品牌包括中微半导体、北方华创、屹唐半导体；
(4)	热处理设备	国产化率约为20%左右，本土品牌包括北方华创、屹唐半导体；
(5)	PVD设备	国产化率约为10%左右，本土品牌包括北方华创；
(6)	CMP设备	国产化率约为10%左右，本土品牌包括华海清科；
(7)	CVD设备	有零的突破，但总体国产化率不高于5%，本体品牌是沈阳拓荆；
(8)	量测设备	国产化率2%左右，本土品牌包括上海睿励、中科飞测、上海精测半导体；
(9)	离子注入机	国产化有零的突破，本土品牌包括中科信、凯世通等；
(10)	涂胶显影设备	国产化有零的突破，本土品牌包括沈阳芯源；
(11)	光刻设备	预计国产化将有零的突破，本土品牌是上海微电子。

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中微已参与到台积电的先进制程

根据集微网、DRAMeXchange等，2017年底，作为5家刻蚀设备供应商之一，中微被TSMC纳入7nm制程设备采购名单，2018年底其自主研发的5nm等离子刻蚀机经TSMC验证通过。在台积电7nm制程继续扩产，以及5nm制程产线建设期间，中微的等离子刻蚀机台有望迎来旺盛需求，享受5G手机带来对先进制程工艺设备的爆发式需求增长。

测试设备：国产品牌开始迈向SOC和Memory测试市场

半导体测试细分为：SOC测试，RF测试、MemoryIC测试和AnalogIC测试。其中SOC测试占到ATE的64%，MemoryIC和RF测试设备各占15-20%。2018年全球半导体测试设备市场规模约为55-60亿美元，按64%的比例推算，SOC测试设备市场规模估计为36亿美元。

SOC测试占半导体测试设备的2/3

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SOC测试设备市场主要被泰瑞达、爱德万垄断。5G手机SOC芯片测试难度更大，市场集成度有望继续提升。

全球SOC芯片测试竞争格局

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尽管精测电子、长川科技、北京华峰测控、北京冠中集创、金海通等实现部分测试设备或分选机的国产化突破，但国产品牌主要聚焦在国内较为成熟的电源管理芯片测试设备等领域，而SOC和Memory芯片测试设备仍主要依赖于美国泰瑞达和日本爱德万等进口品牌。精测电子、长川科技、北京冠中集创等布局的数字测试设备急需市场培育。

硅片生长与加工设备：晶盛与晶能双双突破

半导体硅片项目众多，但绝大部分设备依赖进，对日本设备厂商依赖程度高：

(1)	长晶炉	进口品牌韩国S-TECH，国产品牌晶盛机电、南京晶能，晶盛机电有望实现长晶炉国产化；
(2)	研磨设备	95%以上来自日本，包括设备厂商东京工程、光洋机械、东京精机、HAMAI等；晶盛机电有望实现国产化；
(3)	抛光	100%依赖进口，外资品牌包括Lapmaster、不二越、OKAMOTO、东京精机；
(4)	减薄	100%从日本进口，包括DISCO、光洋机械、OKAMOTO（冈本机械）。

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主要大硅片产线的设备国产化率为10%-20%

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晶盛机电实现中环领先长晶炉和切割设备国产化，目前已布局单晶硅棒滚磨一体机、抛光机、双面研磨、晶圆边缘检测设备。

晶盛机电加快在大硅片设备的布局，主要包括：

(1)	承担国家科技重大专项“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”项目的“300mm硅单晶直拉生长装备的开发”和“8英寸区熔硅单晶炉国产设备研制”两项课题，已进入产业化阶段；
(2)	晶盛机电于2017年和美国Revasum公司就200mm硅片抛光设备达成合作共识，2018年向市场正式推出8英寸抛光机；
(3)	成功研发6-12英寸晶体滚圆机、截断机、双面研磨机及6-8英寸全自动硅片抛光机，已逐步批量销售；2018年公告新订单4-5亿元；
(4)	逐步布局半导体相关辅材、耗材、关键零部件业务，增加了半导体抛光液、阀门、磁流体部件、16-32英寸坩埚等新产品；
(5)	参与投资无锡集成电路大硅片生产项目，引进国外先进设备，强化在高端精密加工领域的技术实力，建立技术和产品质量领先的大型高真空精密零部件制造基地。