（報告出品方/作者：東北證券，李玖）

1. 設備為 IC 制造之基，零部件系設備之核

1.1. 芯片制造，設備為基

半導體設備是集成電路產業的基石，為萬億數字經濟產業保駕護航。集成電路產業 在近年來全社會的數字智能化變革下迅速發展，隨著摩爾定律趨近極限，極尖端的 半導體設備至關重要且市場廣闊。從產業結構上來看，半導體設備位于行業上游， 與各種半導體材料共同形成半導體的支撐。而中游制造產業包括設計、制造與封測， 對應下游通訊、消費電子、工業電子、汽車電子等多種應用。根據 Gartner 的統計結 果，全球半導體行業銷售收入 2016 年至 2018 年一直保持增長趨勢，復合增長率達 17.34%。據 WSTS 數據，2021 年全球半導體銷售額為 5559 億美元，同比增長 26%；同年半導體設備銷售額 1026 億美元。

半導體設備分為前道制造設備以及后道封測設備。其中，前道設備主要包括光刻設 備、刻蝕設備、薄膜沉積設備、離子注入設備、清洗設備、機械拋光設備以及擴散 設備。而后道測試設備主要包括分選機、測試機、劃片機、貼片機等。從市場規模 來看，前道晶圓制造設備的市場規模占整個設備市場規模的 80%以上。

1.2. 受益于集成電路產業快速發展，半導體設備市場規模持續增長，大 陸市場增速領先

設備行業增速明顯，設備自主化重要性凸顯。半導體設備作為整體產業的支柱，受 益于全球半導體行業的高速發展，全球對半導體制造愈發重視，對應半導體設備需 求快速增長。據 SEMI 統計，2014 年全球半導體設備銷售規模僅為 375 億美元，而 2021 年在全球各地晶圓廠擴產的帶動下，半導體制造設備銷售額激增，相比 2020 年的 712 億美元增長了 44%，達到 1026 億美元的歷史新高；預計 2022 年全球半導 體設備市場規模將擴大到 1140 億美元。

中國作為全球半導體產業的重要參與者，半導體設備增速顯著高于全球。在全球范 圍來看，半導體產業主要集中在美國、日本、韓國、中國臺灣以及中國大陸地區。其中，中國大陸地區經過多年快速發展，已經成為全球最重要的半導體產出和消費 地區，2021 年中國半導體銷售約占全球 35%。在下游行業快速發展的推動下，半導 體設備保持快速增長。根據 SEMI 統計，2020 年中國大陸地區半導體設備銷售規模 達 187.2 億美元，同比增長 39%；2021 年銷售額增長 58%，達到 296 億美元，占全 球半導體設備市場規模的 28.86%，第二次成為全球半導體設備的最大市場。

海外廠商先發優勢明顯，占據設備領先地位。目前全球半導體設備市場目前主要由 國外廠商主導，其中又以美國和日本廠商為主，包括美國的應用材料（AMAT）和 泛林半導體（Lam Research），日本的東京電子（TEL）和日立高新（HITACHI）等國際知名企業。除此以外，荷蘭的 ASML（ASMLHolding N.V.）憑借其在光刻機市 場的霸主地位，同樣在半導體設備領域扮演著舉足輕重的角色。各大國際廠商經過 幾十年發展，憑借資金、技術、客戶資源等多方面的優勢，牢牢占據了全球半導體 設備市場的大部分份額。

1.3. 七大設備零部件構成多種半導體設備，上游地位重要性顯著

半導體設備零部件作為半導體設備的基礎，受重視程度日益提升。目前，全球范圍 內地緣政治、產能結構性緊缺等因素極大地影響了半導體產業的發展。根據 Gartner 的數據，全球芯片制造商 2022 年的資本支出預計合計將達到 1460 億美元，比疫情 之前的水平高出約 50%。而半導體設備零部件作為各種半導體設備的組成部分，供 應鏈安全越來越成為各大設備廠商所重視的關鍵。從結構上看，設備零部件可以簡 單分為七大類，在氣體輸送、機械運動、電氣信號控制、晶圓傳輸、維持設備整體 結構穩定等諸多方面起到重要作用，實現高精度制造與高產率產出，為設備的穩定 運行和安全可靠提供保障。

設備零部件市場規模約占全球半導體設備市場的 50%。從半導體設備的毛利率可以 推出設備零部件的市場規模，一般來說，設備成本中 90%以上為零部件產品，而當 前半導體設備公司毛利率一般維持在 45%~50%左右，從而可以推出設備零部件市 場規模約為半導體設備市場規模的一半，對應 2021 年全球半導體設備零部件市場 規模約為 461 億美元。

2. 半導體設備：八種前道工藝，共筑 IC 制造輝煌

2.1. 光刻機：摩爾定律的續命藥

圖形刻畫，光刻機必不可少。光刻是將設計好的電路圖從掩膜版轉印到晶圓表面的 光刻膠上，通過曝光、顯影將目標圖形印刻到特定材料上的技術，可以簡單理解為 畫圖過程，是晶圓制造中最重要的技術。光刻工藝包括三個核心流程：涂膠、對準 和曝光以及光刻膠顯影，整個過程涉及光刻機，涂膠顯影機、量測設備以及清洗設 備等多種核心設備，其中價值量最大且技術壁壘最高的部分就是光刻機。

光刻機不斷迭代，滿足制程提升需求。光刻機經過多年發展，已經演化出五代產品， 由光源波長進行區分可以分為可見光（g-line），紫外光（i-line），深紫外光（KrF、 ArF）以及極紫外（EUV）幾大類，從工作類型又可以分為接觸式、掃描式、步進式、 浸沒式等方式。不同類型的光刻機主要是為了滿足日益提升的制程需求，當前最先 進的 3nm 制程只能通過 EUV 光刻機才能實現。

三大海外廠商占據主導，EUV 僅 ASML 一家獨供。目前全球光刻機市場幾乎由 ASML、尼康和佳能三家廠商壟斷，其中又以 ASML 一家獨大。由于光刻機需要超 十萬個零部件，在各大晶圓廠不斷擴產的背景下，光刻機的交貨時間一再推遲，EUV 光刻機的交期已經推遲到 24 個月以后。從銷量來看，2021 年 ASML 占比 65%，出 貨量達到 309 臺，力壓尼康和佳能，其中 EUV/ArFi/ArF 高端光刻機占比分別為 100%/95.3%/88%。從銷額來看，EUV 光刻機單價超過 1 億歐元，最新一代 0.55NA 大數值孔徑 EUV 光刻機單價甚至超過 4 億歐元，全球僅有 ASML 可提供，使其占據市場絕對龍頭地位，2021 年市場份額達到 85.8%。

上海微電子重點突破，國產光刻機有望打破封鎖。目前國內具備光刻機生產能力的 企業主要是上海微電子裝備有限公司，主要致力于半導體裝備、泛半導體裝備、高 端智能裝備的開發、設計、制造、銷售及技術服務。公司設備廣泛應用于集成電路 前道、先進封裝、FPD 面板、MEMS、LED、Power Devices 等制造領域。公司的光 刻機產品有 SSX600 和 SSB500 兩個系列，其中 SSX600 系列主要應用于 IC 前道光 刻工藝，可滿足 IC 前道制造 90nm、110nm、280nm 關鍵層和非關鍵層的光刻工藝 需求；SSB500 系列光刻機主要應用于 IC 后道先進封裝工藝。

2.2. 刻蝕機：微觀世界雕刻師

半導體制造核心工藝，刻蝕雕刻芯片大廈。作為半導體制造過程中三大核心工藝之 一，刻蝕可以簡單理解為用化學或物理化學方法有選擇地在硅片表面去除不需要的 材料的過程，可以分為干法刻蝕和濕法刻蝕，目前市場主流的刻蝕方法均為干法刻蝕，可將其分為 CCP 刻蝕和 ICP 刻蝕。CCP 刻蝕主要是以高能離子在較硬的介質 材料上，刻蝕高深寬比的深孔、溝槽等微觀結構；而 ICP 刻蝕主要是以較低的離子 能量和極均勻的離子濃度刻蝕較軟的或較薄的材料。

新技術路線步入量產，對刻蝕提出更高技術要求。三星宣布將成為全球首家采用 GAA 工藝進行 3nm 制程的生產，相較于 FinFET 工藝，GAA 被譽為突破 3nm 制程 的有力手段。每一代芯片新技術的突破，晶體管體積都會不斷縮小，同時性能不斷 提升。從平面 MOSFET 結構到 FinFET 晶體管架構，再到后面的 GAA 結構甚至 MBCFET 結構，晶體管的復雜度不斷提升，對刻蝕和薄膜沉積等核心技術提出了更 高的要求。

海外廠商占據 8 成份額，國內廠商正迎難而上。從全球范圍來看，刻蝕設備主要由 美國泛林半導體、日本東京電子以及美國應用材料三家占據領先地位，2020 年三家 市場份額合計占比近 9 成。目前國內有中微公司和北方華創兩家刻蝕設備供應商， 從營收端來看，2020 年和 2021 年中微公司和北方華創刻蝕設備營收占國內總刻蝕 市場規模的 9.19%和 10.48%左右，隨著公司的訂單逐步釋放，國產化率有望明顯提 升。

中微公司是國內領先刻蝕設備廠商，持續創新，不斷推出新產品。中微公司半導體 刻蝕設備主要包含 CCP 刻蝕設備、ICP 刻蝕設備以及深硅刻蝕設備，在邏輯、存儲 等諸多領域具有廣泛應用。在邏輯芯片制造環節，公司開發的 12 英寸高端刻蝕設備 已運用在國內外知名客戶 65nm 到 5nm 制程的芯片生產線上；同時，公司根據客戶 需求，已開發出 5nm 及更先進刻蝕設備用于若干關鍵步驟的加工，并已獲得行業領 先客戶的批量訂單。公司目前正在開發新一代刻蝕設備和包括大馬士革在內的刻蝕 工藝，能夠涵蓋 5nm 以下更多刻蝕需求。在 3D NAND 芯片制造環節，公司的 CCP 刻蝕設備可應用于 64 層、128 層及更高層數 NAND 的量產，并且正在開發新一代 能夠涵蓋 200 層以上極高深寬比的刻蝕設備和工藝。此外，公司的 ICP 刻蝕設備已 經在多個邏輯芯片和存儲芯片廠商的生產線上量產，正在進行下一代產品的技術研 發，以滿足 5nm 以下的邏輯芯片、1X 納米的 DRAM 芯片和 200 層以上的 3D NAND 芯片等產品的刻蝕需求。

2.3. 薄膜沉積設備：集成電路奠基者

薄膜沉積支撐集成電路，多種類型滿足不同需求。薄膜沉積技術是以各類化學反應 源在外加能量（包括熱、光、等離子體等）的驅動下激活，將由此形成的原子、離 子、活性反應基團等在襯底表面進行吸附，并在適當的位置發生化學反應或聚結， 漸漸形成幾納米至幾微米不等厚度的金屬、介質、或半導體材料薄膜。作為芯片襯 底之上的微米或納米級薄膜，是構成了制作電路的功能材料層。隨著集成電路制造 不斷向更先進工藝發展，單位面積集成的電路規模不斷擴大，芯片內部立體結構日 趨復雜，所需要的薄膜層數越來越多，對絕緣介質薄膜、導電金屬薄膜的材料種類 和性能參數不斷提出新的要求。薄膜設備的發展支撐了集成電路制造工藝向更小制 程發展。

薄膜沉積設備市場增速穩，規模大。隨著半導體行業整體景氣度的提升，全球半導 體設備市場呈現快速增長態勢，拉動市場對薄膜沉積設備需求的增加。根據 Maximize Market Research 數據統計，2017-2020 年全球半導體薄膜沉積設備市場規 模分別為 125 億美元、145 億美元、155 億美元和 172 億美元，2021 年擴大至約 190 億美元，年復合增長率為 11.04%。預計全球半導體薄膜沉積設備市場規模在 2025 年將從 2021 年的 190 億美元擴大至 340 億美元，保持年復合 15.7%的增長速度。

下游應用多樣化促進各種薄膜沉積設備需求。近年來，下游產業新技術、新產品快 速發展，正迎來市場快速增長期。5G 手機、新能源汽車、工業電子等包含的半導體 產品數量較傳統產品大比例提高；人工智能、可穿戴設備和物聯網等新業態的出現， 對于半導體產品產生了新需求。經過不斷發展，根據不同的應用演化出了 PECVD、 LPCVD、濺射 PVD、ALD 等不同的設備用于晶圓制造的不同工藝。其中，PECVD 是薄膜設備中占比最高的設備類型，占整體薄膜沉積設備市場的 33%；ALD 設備目 前占據薄膜沉積設備市場的 11%；SACVD 是新興的設備類型，屬于其他薄膜沉積 設備類目下的產品，占比較小。

芯片工藝進步及結構復雜化提高薄膜設備需求。在晶圓制造過程中，薄膜起到產生 導電層或絕緣層、阻擋污染物和雜質滲透、提高吸光率、臨時阻擋刻蝕等重要作用。隨著集成電路的持續發展，晶圓制造工藝不斷走向精密化，芯片結構的復雜度也不 斷提高，需要在更微小的線寬上制造。制造商要求制備的薄膜品種隨之增加，最終 用戶對薄膜性能的要求也日益提高。這一趨勢對薄膜沉積設備產生了更高的技術要 求，市場對于高性能薄膜設備的依賴逐漸增加。產線升級，薄膜設備需求陡增。隨著集成電路的持續發展，產線逐漸升級，晶圓廠 對薄膜沉積設備數量和性能的需求將繼續隨之提升。越先進制程的產線所需的薄膜 沉積設備數量越多。先進制程使得晶圓制造的復雜度和工序量都大大提升，為保證 產能，產線上需要更多的設備。

進入壁壘高，行業高度壟斷。半導體設備屬于高新技術領域，相關廠商均在各自專 業技術領域耕耘幾十年。從全球市場份額來看，薄膜沉積設備行業呈現出高度壟斷 的競爭局面，行業基本由應用材料（AMAT）、先晶半導體（ASMI）、泛林半導體（Lam）、 東京電子（TEL）等國際巨頭壟斷。2019 年，ALD 設備龍頭東京電子和先晶半導體 分別占據了 31%和 29%的市場份額，剩下 40%的份額由其他廠商占據；而應用材料 則基本壟斷了 PVD 市場，占 85%的比重，處于絕對龍頭地位；在 CVD 市場中，應 用材料全球占比約為 30%，連同泛林半導體的 21%和 TEL 的 19%，三大廠商占據 了全球 70%的市場份額。

2.4. 其他前道設備：占比不高但缺一不可

除了光刻、薄膜沉積以及刻蝕三大核心工藝外，其他前道設備雖然占比不高，但同 樣不可或缺。從芯片制造工藝來看，包括涂膠顯影設備、清洗設備、離子注入設備 以及擴散設備。其中涂膠顯影設備與光刻機共同完成光刻工藝；清洗機與 CMP 共 同完成芯片的各步驟的清洗與拋光；離子注入機和擴散爐則專注于摻雜工藝。

涂膠顯影設備是光刻工藝中除光刻機外的另一核心設備。涂膠顯影設備是光刻工序 中與光刻機配套使用的涂膠、烘烤及顯影設備，包括涂膠機、噴膠機和顯影機，在 8 英寸及以上晶圓的大型生產線上，此類設備一般都與光刻設備聯機作業，組成配 套的圓片處理與光刻生產線，與光刻機配合完成精細的光刻工藝流程。作為光刻機 的輸入（曝光前光刻膠涂覆）和輸出（曝光后圖形的顯影），涂膠顯影機的性能不僅 直接影響到細微曝光圖案的形成，其顯影工藝的圖形質量和缺陷控制對后續諸多工 藝（諸如蝕刻、離子注入等）中圖形轉移的結果也有著深刻的影響。

日本廠商占據前道涂膠顯影機領先地位，國內芯源微重點突破。在光刻工序涂膠顯 影設備領域，主要企業有日本東京電子（TEL）、日本迪恩士（DNS）、德國蘇斯微 （SUSS）、臺灣億力鑫（ELS）、韓國 CND 等，國內前道涂膠顯影目前只有芯源微 能提供相關產品。相對而言，芯源微技術水平整體弱于東京電子和迪恩士，產品的 應用領域也不如競爭對手完整。盡管目前國產化率不高，但隨著國內自主產線的通 線，有望進入設備快速驗證期，屆時有望快速提升產品競爭力，擴大市場份額。

在全球清洗設備市場，日本 DNS 公司占據 40%以上的市場份額，此外，TEL、LAM 等也在行業占據了較高的市場份額，市場集中度較高。國內的清洗設備領域主要有 盛美半導體、北方華創、芯源微、至純科技。其中，盛美半導體主要產品為集成電 路領域的單片清洗設備和單片槽式組合清洗設備；北方華創收購美國半導體設備生 產商 Akrion Systems LLC 之后主要產品為單片及槽式清洗設備；芯源微產品主要應 用于集成電路制造領域的單片式刷洗領域；至純科技具備生產 8-12 英寸高階單晶圓 濕法清洗設備和槽式濕法清洗設備的相關技術。

下游應用多樣化促進 CMP 設備需求。集成電路按制造工藝及應用領域主要分為邏 輯芯片、3D NAND 閃存芯片、DRAM 內存芯片，上述三種芯片雖然在結構及制造 工藝上有明顯的區別，但無論哪種芯片的制造，都要求每層制造表面必須保持納米 級全局平坦化，以使下一層微電路結構的加工制造成為可能，因此在集成電路制造 流程中 CMP 設備必不可缺且需要循環使用，通常每片芯片制造完成需經過幾十道 拋光工藝，尤其是集成電路制造工藝在納米節點上的持續推進，將使 CMP 設備的 平坦化應用機會及關鍵作用愈加凸顯。

平坦化工藝助力芯片制造。CMP 設備系依托 CMP 技術的化學-機械動態耦合作用原 理，通過化學腐蝕與機械研磨的協同配合作用，實現晶圓表面多余材料的高效去除 與全局納米級平坦化，在硅片制造、集成電路制造、封裝測試等領域具有重要應用。CMP 設備在制造芯片過程中起到重要的作用，保證芯片每層之間足夠平坦，確保了 芯片的整體性能和可靠性。（1）在硅片制造領域，CMP 設備及工藝實現平整潔凈的 拋光片；（2）在集成電路制造領域，芯片制造過程按照技術分工主要可分為薄膜淀 積、CMP、光刻、刻蝕、離子注入等工藝環節，各工藝環節實施過程中均需要依靠 特定類型的半導體專用設備；（3）在先進封裝領域，CMP 工藝會越來越多被引入并 大量使用，其中硅通孔技術、扇出技術、2.5D 轉接板、3DIC 等將用到大量 CMP 工 藝，這將成為 CMP 設備除 IC 制造領域外一個大的需求增長點。

芯片復雜化，CMP 步驟次數提升。隨著芯片制造技術發展，CMP 工藝在集成電路 生產流程中的應用次數逐步增加，以邏輯芯片為例，65nm 制程芯片需經歷約 14 道 CMP 步驟，而 7nm 制程所需的 CMP 處理增加為 30 道；晶體管結構從平面型向 3DFinFET 轉變，新增 10 次 CMP 過程；存儲器由 2D 向 3D 轉換，新增 5 次 CMP 步驟。

進入壁壘高，技術路徑延續性強。半導體設備屬于高新技術領域，相關廠商均在各 自專業技術領域耕耘幾十年。全球 CMP 設備市場處于高度壟斷狀態，主要由美國 應用材料和日本荏原兩家設備制造商占據，兩家制造商合計擁有全球 CMP 設備超 過 90%的市場份額，尤其在 14nm 以下最先進制程工藝的大生產線上所應用的 CMP 設備僅由兩家國際巨頭提供。根據 SEMI 統計，2019 年美國應用材料和日本荏原機 械市占率合計達 95%，而其他廠商總份額僅 5%。華海清科是目前國內唯一實現 12 英寸系列 CMP 設備量產銷售的半導體設備供應商，打破了國際廠商的壟斷，填補 國內空白并實現進口替代。據其營收統計，2021 年國內市場占有率已經達到 25.8%， 有望實現 CMP 設備的完全國產替代。

離子注入與熱擴散共同進行摻雜工藝。離子注入是一種添加工藝，利用高能量帶電 離子束注入的形式，將摻雜原子強行摻入半導體中，從而控制半導體的導電率。離 子注入提供了比擴散過程更好的摻雜工藝控制，例如在擴散工藝中摻雜物的濃度和 結深無法獨立控制，而在離子注入中可以通過離子束電流和注入時間控制摻雜物濃 度，通過離子的能量控制摻雜物的結深，因此離子注入是目前半導體行業中的主要 摻雜方法。

精確可控性使得離子注入技術成為最重要的摻雜方法。隨著芯片特征尺寸的不斷減 小和集成度增加，各種器件也在不斷縮小，由于晶體管性能受摻雜剖面的影響越來 越大，離子注入作為唯一能夠精確控制摻雜的手段，且能夠重復控制摻雜的濃度和 深度，使得現代晶圓片制造中幾乎所有摻雜工藝都從熱擴散轉而使用離子注入來實 現。

根據離子束電流和束流能量范圍可將離子注入機分為三大類。三類離子注入機分別 是中低束流離子注入機、低能大束流離子注入機、高能離子注入機。另外還有用于 注入氧的氧注入機，或者注入氫的氫離子注入機。離子注入機包含 5 個子系統：氣 體系統、電機系統、真空系統、控制系統和射線系統。其中，射線系統為最重要的 子系統。

離子注入機約占半導體前道設備的 2~3%，大束流離子注入機占比過半。從半導體 前道設備規模來看，離子注入機約占 2~3%，對應 2021 年全球市場規模約 22 億美 元，國內市場規模 6 億美元。在三類主要離子注入機中，大束流離子注入機占比約 60%，中束流離子注入機占比約 20%，高能離子注入機占比約 18%，可分別推算出 2021 年國內市場中三類離子注入機市場規模為 3.6/1.2/1.08 億美元。集成電路離子注入機的市場份額高度集中，國內凱世通完成 0 到 1 的突破。美國應 用材料公司、Axcelis 占據全球大部分市場份額，其中美國應用材料公司在離子注入 機產品上的市占率達到70%，主要產品包括大束流離子注入機、中束流離子注入機、 超高劑量的離子注入。美國 Axcelis 主要產品高能離子注入機市占率 55%。除此以 外，日本 Nissin 主要生產中束流離子注入機，在中束流離子注入機的市占率約為 10%；日本 SEN 公司的產品包括高束流離子注入機、中束流離子注入機、高能量離子注入 機，但在中國大陸地區的市占率相對較低。在國內市場，萬業企業旗下凱世通率先 完成了國產離子注入機從 0 到 1 的突破，2022 年上半年取得在手訂單超過 11 億元， 并逐步向客戶批量交付低能離子注入機，邁入 1 到 N 的放量階段。

2.5. 測試設備：晶圓質量把關人

晶圓與芯片兩大檢測領域，三大設備協同作用。集成電路生產需要檢測工藝是否合 格、版圖設計是否合理、產品是否可靠，而這些都需要用到專門的測試設備，以此 提高芯片制造水平，保證芯片質量。測試設備主要有測試機、分選機和探針臺三大 類設備，其中測試機用于檢測芯片功能和性能，對芯片施加輸入信號，采集輸出信 號來判斷芯片在不同工作條件下功能和性能的有效性；而分選機和探針臺則是將芯 片的引腳與測試機的功能模塊起來，進而實現批量自動化測試。在晶圓檢測中，探 針臺將晶圓傳送至測試位置，芯片的 Pad 點通過探針、專用連接線與測試機連接， 測試機通過 I/O 信號，判斷芯片性能是夠是否達到規范設計要求。在芯片檢測中， 分選機將被測芯片逐個自動傳送至測試工位，測試機對芯片進行性能檢測，最后分 選機將被測芯片進行標記、分選、收料。

預計 2022 年全球半導體測試設備市場規模達到 82 億美元。根據華經產業研究院， 2021 年全球半導體測試設備市場規模為 78 億美元，同比增長 30%，預計 2022 年測 試設備增長 5%，達到 82 億美元。對于細分的半導體測試設備，2021 年全球測試 機、分選機和探針機占半導體測試設備的比例分別為 63.1%、17.4%和 15.2%，市場 規模約為 49.2、13.6、11.9 億美元。據此可以簡單估算，2022 年測試機、分選機和 探針機的全球市場規模分別約為 51.7、14.3 和 12.5 億美元。

數字測試機相比于模擬測試機難度較高，SoC 占據主要市場份額。根據測試對象的 不同，測試機可以分為 SoC、存儲、模擬和 RF 等，其中數字測試機主要包括 SoC 和存儲測試機。相比于模擬測試機，數字測試機的技術難度更高。從市場份額來看， SoC 測試機占據 60%份額，與存儲測試機共同占據全球 80%市場份額。

測試機領域國產份額較低，本土廠商逐步追趕。全球測試機行業被泰瑞達和愛德萬 占據大部分市場份額，據華經情報網援引 SEMI 數據，2021 年全球半導體測試機市 場中泰瑞達、愛德萬和科休的市場份額占比分別為 51%、33%、11%，合計市占率 為 95%，份額高度集中。在國內市場，競爭格局相對分散，國內廠商華峰測控和長 川科技的市占率分別為 8%和 5%，正逐步追趕當中，長川科技數字測試機等產品已 經實現有效突破。

分選機市場國產替代空間較大，探針臺由日本企業壟斷。不同于測試機，全球分選 機的競爭格局相對分散，2020 年前五大分選機廠商分別為科休、Xcerra、愛德萬、 臺灣鴻勁、長川科技，市占率分別為 21%、16%、12%、8%、2%。其中大陸企業只 有長川科技并且市占率僅為 2%，未來國產替代的空間廣闊。而探針臺市場幾乎由 日本東京電子和東京精密兩家占據，2020 年兩家企業在全球范圍市占率分別為 46% 和 42%，具有極高的進入壁壘。

3. 設備零部件：位處上游，雙重受益于設備需求和晶圓廠直接采購

3.1. 全球晶圓廠“擴產+直接采購”，上游零部件迎機遇

半導體設備上游零部件，單一產值雖小但品類繁多，綜合價值量大，地位重要。從 半導體行業來看，零部件年產值上百億美元，卻是奠定信息產業幾十萬億美元產值 的重要基石。七大類設備零部件從機械、結構、腔體等方面向設備供給各種工藝件、 結構件、模組系統。其中以機械類占比最高，達到半導體設備市場規模的 12%，對 應 2021 年有百億美元空間。國內半導體零部件產業起步較晚，我國半導體零部件產 業總體水平偏低，高端產品供給能力不足，產品可靠性、穩定性和一致性較差的問 題日益凸顯。

半導體設備需求+晶圓廠直接采購，零部件實現雙輪驅動。據統計，2020 年中國本 土晶圓制造廠商采購零部件金額約為 4.3 億美元，采購的設備零部件主要有石英 （Quartz）、射頻發生器（RF Generator）、各種泵（Pump）等，占零部件采購金額的 比重達到或超過 10%。此外，各種閥門（Valve）、吸盤（Chuck）、反應腔噴淋頭（Shower Head）、邊緣環（Edge Ring）等零部件的采購占比也比較高。按照現有本土晶圓制 造產能計劃，設備和產線同時有零部件的采購需求，形成雙輪驅動。在晶圓廠的成 本當中，設備折舊與當年設備銷售之間存在一定比值關系，通過將設備銷售額分 5 年折舊可得每年晶圓廠設備折舊額約為設備銷售額的 70%。通過設備毛利率與零部 件占成本的比例，可以估算出 2021 年前道設備和后道設備帶來的零部件規模分別 為 407 億美元和 61 億美元。據晶合集成招股說明書披露，晶圓廠直接采購材料中， 零配件占成本的比重約為 10%。由此可以測算得出，2021 年全球由晶圓廠和封測廠 帶來的零部件規模分別達到 113 億美元和 36 億美元，全球零部件市場規模達到 618 億美元，空間廣闊，未來可期。

3.2. 設備零部件細分種類多，海外廠商占據領先

半導體零部件種類多，市場細碎，多為國際巨頭壟斷。半導體零部件產業通常具有 高技術密集、學科交叉融合、市場規模占比小且分散，但在價值鏈上卻舉足輕重等 特點，國際領軍企業以跨行業多產品線發展和并購策略為主。根據 VLSI 的數據， 2020年全球半導體零部件領軍供應商前10名均為海外廠商，且長期占據領先地位。

設備零部件國產化率較低，替代空間巨大。目前我國本土零部件企業的技術能力、 工藝水平、產品精度和可靠性遠遠無法滿足國內設備和晶圓制造廠商的需求。據芯 謀研究數據，在眾多零部件中，僅有石英件、Edge ring 和噴淋頭的國產化率在 10% 以上，而腔體、真空規（Vacuum Gauge）和 O-ring 還尚未有效突破。實際上，高端 零部件市場主要被美國、日本、歐洲供應商占有；中低端零部件市場主要被韓國、 中國臺灣供應商占據。隨著國內半導體產業新建產能及擴產速度加快，疊加新冠疫 情造成物流運輸服務受阻導致國外零部件交期不斷延遲，為我國一些具有高成長潛 力的國內半導體零部件企業帶來加快進行國產替代的機會。

4. 增長邏輯：國產替代進入 2.0 階段，“設備+零部件”國產化 將是貿易封鎖的突破口

4.1. 美國對華半導體遏制加速，國產替代迫在眉睫

限制范圍從公司擴大到行業，發展問題轉向生存問題。隨著我國經濟實力與科技水 平的不斷發展，正在面臨美國層層加碼的限制措施。起初將中興通訊、華為列入實 體清單，實行出口管制以限制中國 5G 產業發展。隨后將限制公司數量進一步擴大， 禁止來自海康、大華等多家中國公司的產品進入美國。而今年，更是對整個半導體 行業進行全方位的限制，從基本的設備、軟件、芯片等對中國進行科技封鎖。當前 國內半導體行業面臨的問題已經從“發展”轉向了“生存”，如何在外部重重封鎖下 保證企業的生存和行業的發展已經成為亟待解決的問題。

限制措施頒布頻次越來越快，影響程度越來越深。回顧近期美國對我國半導體行業 頒布的一系列限制措施，可以發現整體的限制領域正在逐步從下游應用向上游制造 轉移。從最初的的 5G 產品出口限制到現在的設備、軟件限制，其影響程度越發深 遠。底層的設備與軟件，正是支撐整個數字經濟的核心，倘若無法破局，對我國發 展將是極大的掣肘。半導體“鐵幕”正在形成，國產替代迫切性加劇。隨著美國發布《芯片法案》，遏制 中國半導體發展的“鐵幕”正在形成。該法案將為美國半導體研發、制造以及勞動 力發展提供 527 億美元。其中 390 億美元將用于半導體制造業的激勵措施，20 億美 元用于汽車和國防系統使用的傳統芯片。此外，在美國建立芯片工廠的企業將獲得 25%的減稅。而接受法案提供的聯邦資金和稅收補貼的芯片制造商將被禁止十年內 在中國大陸建造先進制程產線，以此遏制中國半導體發展。除此以外，還限制美國 14nm 及以下制程半導體設備和先進制程 EDA 軟件出口中國，從上游對中國半導體 產業進行封鎖。在此國際局勢下，半導體國產化進程需要進一步加強。而目前各種 半導體前道核心設備的國產化率還很低，如光刻機等設備尚未形成有效突破，整體 國產化率還有極大的提升空間。

4.2. 半導體自主化愈發重要，國產晶圓廠逆勢擴產正在進行

國內晶圓廠擴產穩步進行，半導體設備需求強勁。據 SEMI 最新統計數據顯示，中 國大陸在晶圓廠建廠速度全球第一，預計至 2024 年底，將建立 31 座大型晶圓廠， 且全部鎖定成熟制程。據集微網統計，2021 年底中國大陸現有 12 英寸線和 8 英寸 線的產能分別為 120 萬片/月和 123 萬片/月，預計今年將分別新增 36.6 萬片/月和 9.6萬片/月，對應半導體設備需求強勁。根據 IC Insights 的數據，中國大陸晶圓產能在 全球的占比約 16.2%。隨著國內晶圓廠的快速擴產，預計到 2023 年，中國大陸晶圓 產能在全球的占比有望達24%，產能占比提升將極大地帶動半導體設備的市場規模。

緊抓成熟制程，中芯國際產能快速擴張。作為國內頭部晶圓代工廠，中芯國際今年 陸續有 4 條 12 英寸在建產線，分別位于北京、上海、深圳和天津。其中深圳廠共投 資 23.5 億美元，計劃產能 4 萬片/月，預計 2022 年投產；上海臨港廠共投資 88.7 億 美元，計劃產能 10 萬片/月；北京廠共投資 76 億美元，計劃產能 10 萬片/月；天津 廠公投資 75 億美元，計劃產能 10 萬片/月。各大在建或待建晶圓廠均針對 28nm 及 以上的成熟制程，服務于通訊、消費電子、汽車電子、工業等領域，為我國相關領 域的芯片自主化提供極大助力。

4.3. 我國先進制程受到針對性阻擊，但一旦突破將開辟更廣新天地

突破先進制程，打開需求新空間。先進制程一般指 28nm 以下的制程節點，主要用 于高性能、低功耗的應用領域，如手機、PC、IDC 等設備的 CPU、GPU、DRAM 等產品。目前國產產線正在努力突破先進制程技術節點，國內晶圓廠尚未大規模進 行 14nm 產線的擴產，但隨著技術的更新，開展 14nm 先進制程產線趨勢必不可當。當前由于外部諸多限制，中國先進制程產能擴張受限，但是若以全球先進制程產能 的 15%測算，中國大陸 12 英寸先進制程產能還有 6 倍的增長空間。假設未來全球 先進制程產能達到 40 萬片/月，國內設備市場將新增近百億美元規模，帶來國產設 備和零部件顯著營收增長。

4.4. 半導體中的“打印機墨盒”：雙輪驅動半導體零部件，更大市場空間

“打印機墨盒”邏輯，半導體零部件不單單用于設備。對于打印機的墨盒而言，既 能作為打印機的一部分進行整體出售，又能通過打印店額外采購進行銷售，打印機 的銷售與打印店的直采共同構成了墨盒的市場空間。這一邏輯同樣適用于半導體零 部件，零部件之于半導體設備，就如同墨盒之于打印機。對于半導體零部件而言， 既是半導體設備的重要組成部分，也是晶圓廠場務建設與制造加工過程中必不可少 的環節，設備零部件與晶圓廠直采共同驅動半導體零部件的整體發展。

晶圓廠直采零部件規模易被忽略，增量空間過百億美元。談到半導體零部件市場， 第一反應就是設備零部件，據前文測算說明，當前設備零部件市場規模約占設備規 模的一半。以 2021 年為例，全球設備市場空間 1026 億美元，按照設備毛利率 50%， 設備零部件占設備成本的 90%測算，對應設備零部件規模達到 461 億美元。但是， 除了設備零部件，晶圓廠直采同樣能貢獻百億美元的市場空間。以晶圓制造為例， 據統計，全球晶圓廠平均毛利率在 45%左右，晶合集成招股說明書披露晶圓廠直采 零配件占成本約 10%，由此可以計算 2021 年前道晶圓制造廠和后道封裝廠對半導 體零部件的直采帶來了共計約 150 億美元的市場空間。未來在國內晶圓廠加速擴產 的情況下，設備零部件與晶圓廠直采將帶來更加旺盛的半導體零部件需求。當前國內晶圓廠尚在產能擴張期，遠期存量市場更換周期帶動零部件二次增長。當 前半導體零部件的市場規模主要由設備市場規模與晶圓廠新建產能共同決定，半導 體零部件的增速可簡單認為是設備增速與晶圓廠資本開支增速的加權平均。隨著晶 圓廠產能不斷擴大，存量市場中的設備零部件和晶圓廠直采零部件將會進入更換周 期，使其更加貼近“打印機墨盒”邏輯。隨著時間推移，由設備和晶圓廠產線中半 導體零部件更換所貢獻的市場空間將會逐步放大，構建半導體零部件市場規模第二 增長曲線。

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