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半导体设备:刻蚀机走在国产替代前列

2020年03月27日 16:58:02字号:T|T

    投资摘要:

    光刻机、刻蚀机和薄膜沉积设备是芯片制造过程中的三大核心设备,如果把芯片比作一幅平面雕刻作品,那么光刻机是打草稿的画笔,刻蚀机是雕刻刀,沉积的薄膜则是构成作品的材料。光刻的精度直接决定了元器件刻画的尺寸,刻蚀和薄膜沉积的精度则决定了光刻的尺寸能否实际加工,因此光刻、刻蚀和薄膜沉积设备是芯片加工过程中最重要的三类主设备,价值占前道设备的近70%。

    2018 年半导体设备的全球市场规模约645 亿美元,全行业处于寡头垄断格局。其中阿斯麦独自垄断高端光刻机,泛林半导体、应用材料和东京电子是三家最主要的刻蚀和薄膜沉积设备生产商。观察当前的半导体行业格局和特点,我们需要理解如下三个问题:

    为何半导体设备厂商在客户集中度很高的情况下仍然拥有较高的定价权?

    在制造业中,产业链步骤越多,上游设备材料商的话语权越强。晶圆的加工流程动辄需要几千步,晶圆厂为使良率达标而花费大量的精力,没有余力去做设备和材料的开发,因此晶圆厂宁愿为设备厂商让渡更多利润,来获得其最新的产品和持续的技术支持。设备企业对于晶圆加工厂来说更像是外置的研发中心。半导体设备的购买对于晶圆厂来说不仅仅是产能的提升,更是制程精进的基础,这种相互配合的研发模式是设备行业常年高利润的另一个原因。此外,设备定制化也带来极高的客户粘性和转换成本。

    为何光刻设备几乎是完全垄断,而刻蚀设备是寡头垄断?

    在高端光刻领域,浸没式光刻是干法光刻的替代技术,新旧技术的替代带来了光刻机的完全垄断。ICP 刻蚀并不是CCP刻蚀的替代技术,而是各有所长,侧重了不同工艺步骤,新旧技术共存形成了刻蚀领域的寡头竞争。

    为何近些年来刻蚀设备的价值占比不断上升?

    光刻机的技术瓶颈推动刻蚀市场发展。在光刻技术停滞不前的情况下,想要继续提升制程大体有两个思路,即双重光刻+刻蚀,或多重薄膜+刻蚀,无论用哪种思路都离不开刻蚀步骤的增加。芯片设计的变化带来刻蚀设备需求的提升,近几年来3D NAND 等新结构的应用导致在存储器制造过程中刻蚀步骤大幅增加。

    展望未来,国产半导体设备正在逆袭:

工程师红利助力我国企业的发展。追赶式研发风险相对更低,同时我国企业人工成本低,研发效率更高。

    半导体产业链向中国转移和存储器国产化是我国企业的重大机遇。我国半导体设备销售额在近十几年来全球占比逐年上升,在外部环境存在不确定性的情况下,培育我国自己的半导体设备和材料制造商成为整个半导体行业的共识。存储器是半导体设备支出占比最高的领域,存储器的国产化为我国设备企业提供了良好的成长机会。

    先专注某一领域做大做强,再并购整合其他业务,是国际巨头共同的成长模式,我国企业在追赶之初同样应该参考。刻蚀设备作为三大主设备之一,进入客户产线后或可拥有一定的话语权。国内走在前列的刻蚀设备厂商,有望在刻蚀机领域率先形成对国际巨头的威胁,并在未来整合国内资源,实现半导体设备的国产替代。

    投资策略:建议关注国产刻蚀机龙头企业中微公司。

    风险提示:外部环境发生重大变化,下游需求不及预期,长江存储扩产进度不及预期,海外客户拓展不及预期等。

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