（報告出品方：東方證券）

1. 半導體設備零部件行業壁壘高、空間廣

1.1 半導體設備需要用到哪些零部件？

半導體設備零部件是整個半導體設備行業的支撐。半導體設備零部件是指在材料、結構、工藝、 品質和精度、可靠性及穩定性等性能方面達到了半導體設備及技術要求的零部件。半導體設備零 部件在半導體產業鏈中處于偏上游的位置，其下游包括半導體設備廠商和晶圓廠。半導體設備廠 商既會采購一些集成度較低的零部件，也會采購由零部件集成的半導體設備模組和系統用于半導 體設備的生產；全球半導體制造廠采購的零部件通常作為耗材或者備件。

半導體設備零部件供應體系層次豐富。多層次供應模式即，供應商 A 給供應商 B 供貨，供應商 B 做好組裝件給供應商 C，由 C 完成子模塊，供給設備商。比如富創精密向 TOCALO、VAT 等零 部件廠商供應工藝零部件和結構零部件，華亞智能向超科林、Ichor、捷普等零部件廠商供應高端 精密金屬結構件，最終進入 AMAT、Lam 等國際設備廠商。

按照典型集成電路設備腔體內部流程來分，零部件可以分為：機械類、電氣類、機電一體類、氣 體/液體/真空系統類、儀器儀表類。

按照半導體零部件服務對象來分，半導體零部件可以分為精密機加件和通用外購件。其中，精密 機加件通常由各個半導體設備公司設計，然后委外加工，如工藝腔室、傳輸腔室等；通用外購件 包括硅結構件、O 型密封圈、閥門、規、泵、氣體噴淋頭等。

半導體設備零部件中，機械類零部件占比最高。從設備廠的采購比例來看，機械類零部件占比達 27%，其次是氣體/液體/真空類零部件，占比 20%。從晶圓廠的采購比例來看，機械類占比達 37%，氣體/液體/真空類零部件占比 19%.

半導體設備由成千上萬零部件組成。以光刻機為例，ASML 雙工件臺光刻機主要包括 Wafer 傳輸 系統、系統集成系統、Reticle 傳輸系統、水平與對準系統、光源成像系統、投影透鏡系統等，具 體包括投影物鏡、光源、光束矯正器、能量控制器、掩膜臺、內部封閉框架、減振器等。

不同半導體設備的零部件構成不同。涂膠顯影設備中機電一體類零部件占比最高，占比 33%；刻 蝕設備及沉積設備所需的零部件中，機械類零部件占比最高；清洗設備中，氣體/液體/真空類零 部件占比最高；光學類設備如檢測設備所需的零部件中，光學類零部件占比最高。

1.2 半導體設備零部件壁壘在哪里？

技術壁壘：相比于其他行業基礎零部件，半導體設備零部件尖端技術密集的特性尤其明顯，有著精度高、工 藝復雜、要求極為苛刻等特點，主要是由于以下三個因素：其一，半導體制造屬于精密的制造業，對關鍵零部件在原材料的純度、原材料批次的一致性、質 量穩定性、機加精度控制、潔凈清洗等方面要求更高，造成了極高的技術門檻。例如，隨著半導體加工的線寬越來越小，光刻工藝對極小污染物的控制極為嚴苛，不僅對顆粒嚴 格控制，還要嚴控過濾產品的金屬離子析出。

其二，半導體制造過程經常處于高溫、強腐蝕性環境中，且半導體設備需要長時間穩定運行，半 導體零部件需要兼顧強度、應變、抗腐蝕、電子特性、材料純度等復合功能要求。以靜電卡盤為例，一是本身以氧化鋁陶瓷或氮化鋁陶瓷作為主體材料，需要滿足導熱性、耐磨性 以及硬度指標，同時還需加入其他導電物質使得其總體電阻率滿足功能性要求；二是陶瓷內部有 機加工構造精度要求高，陶瓷層和金屬底座結合要滿足均勻性和高強度的要求；三是靜電吸盤表 面處理后要達到 0.01μm 左右的涂層，同時要耐高溫，耐磨，使用壽命大于三年以上。

其三，半導體設備零部件市場細分明顯，各個細分領域體量都不大，且不同細分品類技術要求和 技術難點都有所不同，需要積累大量的 Know-How。

客戶壁壘：半導體設備零部件的客戶壁壘主要體現在以下兩個方面：（1）芯片制造過程需要幾十種化學氣體混在一起，再加上電壓、溫度、氣壓等參數，反應過程 非常復雜，因此配方一旦確定下來不會輕易改變。對設備制造商來說，零部件供應需要保持高度 一致性，不會輕易更換零部件供應商。以 CVD 為例，芯片制造過程中需要多次沉積工序。CVD 是通過化學反應的方式，利用加熱、等 離子或光輻射等各種能源，在反應器內使氣態或蒸汽狀態的化學物質在氣相或氣固界面上經化學 反應形成固態沉積物的技術。化學氣相沉積過程中混合氣體比例、氣壓、溫度以及等離子體的激 發功率的改變都會對沉積效果產生影響，因此需要在反應過程中嚴格控制各個反應條件保持一致。

（2）半導體零部件驗證程序復雜，下游客戶配合度不高；另外，在長期產品迭代過程中，國外 零部件廠商形成了大量的 Know-How，而國內廠商因缺乏經驗和關鍵技術很難得到驗證機會和規 模應用。以富創精密某客戶認證為例，其認證流程如下：首先需要進行質量體系認證，周期約一年；其次 需要進行特種工藝認證，包括工藝能力認證和性能指標認證，該認證周期約為一年。質量體系認 證和特種工藝認證通過后需根據客戶要求定期復核，不通過復核則無法持續供貨。通過以上兩輪 認證后獲得首件試制資格，公司通過研發制定工藝路線和制造流程，首件樣品交付并通過客戶驗 收后才具備批量生產資格，首件試制及驗收周期差異較大，一般在半年左右。

資金和供應鏈壁壘：在資金方面，相比于半導體設備行業，半導體設備零部件屬于資金相對密集的產業，為滿足較高 的生產能力要求，零部件的原材料及加工裝備要求高并且價格昂貴。例如精密金屬制造廠商需要 購置數控激光切割機、焊接機器人、精密 CNC 等大型高端進口設備。在供應鏈方面，加工件往往要求高純度的材料，例如鋁和石英，需要大型礦山特別定制，小型零 部件廠商采購量小，交貨條件欠佳，零部件設備廠商處于被動地位，構成行業進入壁壘。從國內零部件廠商角度來看，高端金屬零部件制造原材料鋁合金金屬、鎢鉬金屬，以及石英件的 上游原材料高純石英砂原料，基本被美國、日本公司壟斷供應，上游加工設備和原材料的不足導 致長久以來我國大部分半導體零部件企業在低技術水平的狀態下運行，不能保證產品質量的一致 性，影響產品質量的提升。

1.3 半導體設備各類零部件技術壁壘如何排序？

從技術難度來看，光學類零部件技術壁壘最高。其次是非金屬類產品，供應商主要以國外為主；接下來是精密控制類，如流量計受美國軍工管制，國內企業主要依靠進口；普通的金屬加工件技 術壁壘最低，國產化程度也較高。從認證難度來看，相比于精密加工件，通用外購件具備較強的通用性和一致性，設備、制造產線 上的認證難度更高。

半導體設備零部件的技術難度和交貨周期具有一定的相關性。技術壁壘最高的光學類零部件交期 最長，需要一年以上；其次是非金屬加工件，工程塑料類交貨周期需要 1 年以上，石英振蕩器也 需要 9-10 個月；精密控制類零部件的技術壁壘也較高，精密球螺絲的交貨周期達 1 年以上。

毛利率水平與產品技術壁壘相關。由于半導體零部件各細分品類技術難度有所差別，毛利率有所 不同。從不同品類來看，光學類零部件技術壁壘最高，其毛利率也最高；其次是精度較高的流量 計以及電氣類產品；機械類零部件技術壁壘較低，毛利率相對較低，但其中非金屬機械類產品加 工難度較高，技術壁壘也較高。另外，模組類產品由于外購零部件成本占比較大，毛利率較低。

1.4 如何理解半導體設備零部件廠商多產線多領域發展？

半導體設備零部件市場小而精，碎片化特征明顯。相比半導體設備市場，半導體零部件市場更細 分。根據對國內主流代工廠調研獲得的數據，目前全年日常運營過程中用到的零部件（包括維保 更換和失效更換的零部件）達 2000 種以上。

半導體行業中牛鞭效應明顯，零部件廠商多領域發展規避風險。最終消費市場的微小變動，經過 一級又一級的放大效應，傳到上游制造商就放得很大，這種現象在供應鏈管理上叫“牛鞭效應”。例如計算機的需求量上升 2%，到處理器就可能放大到 10%，傳到設備制造商就可能放大到 20%， 再傳到零部件制造商，就可能不止 30%。由于牛鞭效應，半導體零部件廠商同時擴展醫療設備、 通訊設備和其他行業發展，客觀上分散了行業周期性變動帶來的風險。

國內廠商如英杰電氣專注于功率控制系統，為光伏、LED 新光源、核電、玻璃玻纖、冶金、石油 化工等多個行業提供優良功率控制和其他自動化控制設備；新萊應材則在泛半導體、生物醫藥、 食品安全等領域布局。

半導體設備零部件廠商多產線、多領域發展。由于半導體設備零部件單一產品的市場空間很小， 同時技術門檻又高，因此國際領軍的半導體零部件企業通常以跨行業多產品線發展策略為主。例 如 MKS，在氣體壓力計/反應器、射頻/直流電源、真空產品等產品線均占據其主要市場份額，除 了半導體行業的應用，還廣泛地應用于工業制造、生命與健康科學等領域。

外延并購是國際領軍半導體零部件企業壯大規模的主要手段。由于半導體細分領域眾多，通過并 購整合可以快速吸收先進技術，擴展業務范圍。例如超科林自 2006 年收購 Sieger Engineering 后便開啟了其垂直整合計劃。2012 年收購 AIT，擴展其在子系統組裝方面的能力；2012 年收購 Marchi 和 Miconex，擴展了公司的熱解決方案和精密加工、塑料集成方面的能力；2018 年收購 QGT，豐富了公司零件清潔和涂層能力；2019 年通過收購 DMS 增強公司在半導體焊件方面的實 力；2021 年收購 Ham-Let，完善公司超高純度和工業流量控制系統。

1.5 國內廠商如何切入半導體設備零部件領域？

國內廠商切入零部件領域的方式主要有以下三種：（1） 依托原有技術平臺擴展：比如英杰電氣成立初期主要產品為功率控制器，隨后在功率控 制核心技術平臺的基礎上，陸續推出了應用于不同行業的專用功率控制電源，而后經過 技術跟蹤研發推出特種電源。江豐電子依托原有靶材業務在金屬材料特性和加工處理等 方面積累了較為豐富的制造經驗和技術儲備，并且擁有較為成熟的管理體系和文化體系， 能夠按照半導體產業的要求，保證產品品質的一致性，以此基礎為依托拓展半導體設備 零部件業務。（2） 上下游延伸：上下游擴展的方式主要有兩種，一是由半導體材料擴展到半導體零部件， 比如神工股份成立以來主營產品為大直徑硅材料，逐步向其下游等離子刻蝕機用硅零部 件擴展；二是在零部件供應鏈體系內擴展，比如炬光科技，公司起步于高功率半導體激 光器，并購 LIMO 后擁有調控光子技術能力，擴展光子技術應用解決方案。（3） 收購海外零部件廠商：萬業企業通過收購 Compart Systems，獲得流量控制系統領域零 部件及組件供應能力，并進入海外龍頭設備廠商的供應鏈系統。

以炬光科技為例，公司通過并購以及向下游整合擴展業務范圍。炬光科技起步于“產生光子”的 高功率半導體激光器，2017 年并購 LIMO 后擁有“調控光子”的技術能力，結合產生光子、調控 光子的能力，通過戰略整合向下游拓展光子技術應用解決方案。根據炬光科技披露，公司擬將收 購全球領先的顯示面板修復設備、光罩（掩膜版）修復設備以及泛半導體光學檢測設備提供商 COWINDST，進一步完善對特定應用提供完整系統、整體解決方案的能力。

1.6 如何理解半導體設備零部件競爭格局？

半導體設備零部件整體競爭格局分散。半導體零部件細分品類眾多，各個細分領域之間存在差異 性和技術壁壘，大多數半導體設備零部件廠商都會專注于特定工藝或產品，呈現出“小而精”的 特點，因此總體來看，整個半導體零部件行業競爭格局比較分散，根據 VLSI Research 數據，前 十大供應商的市場份額總和在 50%左右。半導體設備零部件市場競爭格局有集中趨勢，前十大廠商市場份額提升。一方面，2000 年左右， 設備廠由于行業景氣度下行，在采購上淘汰低效、量小的供應商，集中采購額，獲取規模效益；另一方面，零部件廠商也在不斷并購整合，擴展業務，因此市場集中度不斷提高。

半導體設備零部件細分領域市場集中度高，主要被國外廠商壟斷。由于半導體零部件對精度和穩 定性的嚴格要求，特別是技術難度較高的領域，進入壁壘非常高，全球也僅有少數幾家企業可以 供應。因此，從細分領域來看，壟斷效應比較明顯。例如全球真空泵主要市場由歐洲、日本企業主導，2019 年前三大公司占據全球市場份額 88%，行業集中度較高。在靜電吸盤領域，基本由 美國和日本半導體企業主導，市場份額占 95%以上，主要有 AMAT、LAM、Shinko、TOTO、 NTK 等。在半導體機械手市場，主要由日本市場占據，前三大企業 Brooks Automation、RORZE 和 DAIHEN 占有約 55%的市場份額。

從細分領域來看，半導體真空閥的市場集中度也在不斷提高，主要有兩個原因：從供應鏈管理角度來看，設備廠商都傾向選擇產線豐富、產品齊全的大廠，VAT 擁有廣泛的閥門 產品組合，包括約 140 個閥門系列，8000+定制產品和 2500+種標準產品。從零部件自身角度來看，半導體零部件進入壁壘較高，VAT 是全球領先的真空閥供應商，具有明 顯的技術優勢，并與客戶合作研發，擁有 100 多項真空閥基礎技術專利。并且 VAT 也在不斷擴 大產能，在全球建立生產中心；且不斷向相鄰業務進行擴展。

2. 國內設備廠商崛起加速零部件國產化

2.1 新興技術推動半導體用量提升，設備零部件需求持續增加

新興領域帶動半導體產業迅速擴張。在以 5G、物聯網、智能汽車、云計算、大數據、醫療電子 和安防電子等為主的新興應用領域強勁需求的帶動下，半導體需求中長期樂觀。根據 WSTS 統計 及預測，2021 年全球半導體市場規模為 5559 億美元，預計到 2023 年將達到 6797 億美元。

全球半導體設備行業迅速增長，帶動半導體設備零部件需求增大。全球半導體設備市場景氣度與 半導體市場規模高度相關。近年，全球半導體設備市場規模逐步擴張，2021 年全球半導體設備市 場規模達到 1026 億美元。得益于中國半導體全行業的蓬勃發展和國家近年來對半導體產業持續 的政策扶持，中國大陸半導體設備市場的規模快速增長，2021 年市場規模 296 億美元，成為全 球第一大半導體設備市場。半導體設備零部件約占半導體設備市場 50%左右的份額，隨著半導體 設備市場的增長，將驅動半導體設備零部件市場的快速擴張。

半導體設備零部件市場空間測算：下游市場-半導體設備廠商

全球半導體設備零部件市場主要包括兩部分構成：一是全球半導體設備廠商定制生產或采購的零 部件。二是全球半導體制造廠直接采購的作為耗材或者備件的零部件。

半導體設備市場空間：根據 Wind 數據，2021 年全球半導體設備市場規模為 1026 億美元；中國 半導體設備市場規模為 296 億美元 設備廠商成本率：全球前五大半導體設備廠商占據全球 75%以上的設備市場，前五大廠商的毛利 率為 46~62%，我們假設設備廠商平均毛利率為 50%，即設備廠商成本率為 50%。設備廠商直接材料成本占比：國內龍頭設備廠商直接材料占比約 90%，假設該值為 90%。

2.2 晶圓廠持續擴產，帶動設備零部件替換需求

晶圓廠日常運營過程中的零部件的維護更換，產線擴張將拉動零部件市場進一步擴大。目前，全 球晶圓廠持續擴產，SEMI 預測 2019 年至 2024 年，業界將至少新增 38 家新的量產 12 英寸晶圓 廠，12 英寸晶圓廠的月產能將增長約 180 萬片，達到 700 萬片以上。IC Insights 預計，2021 年 晶圓制造市場總銷售額將達到 1072 億美元，并將繼續以年均 11.6%的增長速度持續增長， 2025 年預計達到 1512 億美元。

我國晶圓制造產能擴充較快，預計國內半導體零部件需求將持續旺盛。目前，晶圓產能向大陸轉 移，Cabot Microelectronics 2021 年預計中國大陸在 2030 年間增加至全球 40%的半導體制造能 力。中國自 2005 年以來一直是最大的 IC 消費國，但 2021 年中國的 IC 產值僅占市場的 16.7%， 還存在較大缺口，預計未來國內產能將加速擴張，IC Insights 預測 2026 年國內產值占其市場的 比值將達到 21.2%。根據芯謀數據，2020 年中國大陸 8 寸和 12 寸晶圓線前道設備零部件采購金 額超過 10 億美元，隨著國內晶圓產能擴充，零部件采購額將進一步增加。

半導體設備零部件市場空間測算：下游市場-晶圓廠

根據芯謀數據，2020 年中國大陸 8 寸和 12 寸晶圓線前道設備零部件采購金額超過 10 億美元。根據 IC Insights 數據，2020、2021 年我國晶圓產值分別為 242、312 億美元。2021 年我國芯片 制造產值占全球的比例為 16.7%。根據晶圓產值推算，中國大陸晶圓廠零部件 2021 年采購額約為 13 億美元，全球晶圓廠零部件采 購金額約 78 億美元。進一步，考慮到先進工藝帶來的高附加值零部件采購需求，全球晶圓線零 部件采購金額預計在 100 億美元。

結合上一小節測算的來自設備廠的零部件市場空間 462 億美元（全球）、133 億美元（國內）， 半導體設備零部件市場規模為兩個下游市場規模的和，綜合來看，2021 年全球半導體設備零部件 市場規模約 562 億美元，中國大陸導體設備零部件市場規模約 146 億美元。

半導體設備零部件細分類別市場規模：從細分領域來看，機械類零部件市場空間最大，2021 年全球市場規模預計為 153 億美元，其次 為氣體/液體/真空系統類，2021 年全球市場規模預計為 115 億美元。

2.3 國產設備廠商崛起，推動半導體零部件國產化進程

半導體設備零部件國產化空間廣闊。盡管國內半導體零部件市場規模快速增長，但目前我國本土 零部件企業的技術能力、工藝水平、產品精度和可靠性暫時無法滿足國內設備和晶圓制造廠商的 需求，整體國產化率還處于較低的水準。從細分領域來看，石英、噴淋頭、邊緣環等零部件國產 化率僅達到 10%以上，射頻發生器、MFC 等零部件的國產化率在 1%-5%，而閥門、靜電卡盤、 測量儀表等零部件的國產化率不足 1%，國產替代空間較大。

全球零部件供應出現了瓶頸，國內半導體廠商積極導入國產化零部件。隨著半導體設備的需求大 幅增加，全球零部件供應緊張，核心零部件的交貨時間從往常的 2-3 個月延長 至 6 個月以上。美國、日本、德國等先進零部件的交貨時間也大幅增加，一些先進部件，如電力 線通信系統，推遲了 12 個月以上。而國內設備廠商在國際半導體零部件廠商的供應鏈中并非優 先供應，出于供應鏈安全、成本等因素的考慮，國內設備廠商正積極配合國內零部件廠商驗證， 建立國內自主的供應鏈系統。

3. 國內半導體設備零部件廠商成長迅速

國內主要的半導體零部件廠商集中在機械類零部件領域。目前國內主要的機械類零部件廠商包括 富創精密、江豐電子、神工股份、華亞智能、華卓精科；其中富創精密的業務涵蓋工藝件、結構 件、模組類產品和氣體管路類產品；江豐電子專注于工藝零部件；神工股份主要零部件產品為硅 部件；華亞智能的主要產品則是定制化精密金屬結構件；華卓精科則聚焦于精密運動系統。英杰電氣在半導體領域主要集中在電源類產品；漢鐘精機的真空類產品在半導體和光伏領域均有所應 用。除了以上本土企業，也有企業通過收購海外公司布局零部件市場，萬業企業通過收購 Compart System 進入流量控制領域；新萊應材通過收購 GNB 擴展高端真空室和真空閥門領域；炬光科技 通過收購 LIMO 擴展激光光學業務，且炬光科技近日發布公告擬收購 COWINDST 進一步完善泛 半導體產業鏈。

國內機械類零部件廠商差異化競爭。國內零部件廠商主要集中在機械類領域，其中，神工股份專 注于硅零部件；華亞智能則為國內外領先的高端設備廠商提供定制化精密金屬結構件產品；華卓 精科主要提供超精密測控設備部件。富創精密和江豐電子均專注于金屬零部件，富創精密正積極 拓展氣路管路類產品，拓寬產品線；江豐電子則是利用靶材與零部件共同市場推進零部件布局。

技術壁壘較低的零部件已經部分實現國產化，高端產品國產化率很低。從目前國內市場來看，技 術壁壘比較低的機械類零部件已經實現比較高的國產化率，高端產品如靜電卡盤國產化程度很低。電氣類產品中，英杰電氣可編程直流電源和北廣科技的射頻電源少量應用于國內半導體廠商。氣 體/液體/真空類產品，國產化率中等。技術壁壘較高的領域，精密控制類零部件如萬業收購 compart 進入國際供應鏈，光學類如炬光科技的光場勻化器進入 ASML 的核心供應商。

基于本土優勢和成本優勢，國內零部件廠商具有廣闊的發展前景。對于國內設備廠商以及海外公 司在大陸的產線，一方面，由于國內零部件廠商靠近終端市場便于零部件返修，且交貨周期易于 控制；另一方面，國內零部件廠商由于運費成本以及關稅等因素影響，成本具有一定優勢，隨著 國內廠商技術進步以及產線豐富度提升，有望進一步切入國內產線供應鏈。另外，也有部分國內 公司通過收購海外零部件廠商成功進入海外設備供應體系。

國內領先零部件廠商已進入國內客戶供應鏈。半導體零部件實現規模化銷售前需要經歷嚴格復雜 的驗證程序，需要和下游設備、以及制造廠商有很充分的協同合作。隨著供應鏈安全問題日益凸 顯以及國內零部件制造技術的進步，部分半導體設備零部件廠商已經進入國內供應鏈，例如富創 精密產品已進入包括北方華創、屹唐股份、中微公司、拓荊科技、華海清科、芯源微、中科信裝 備、凱世通等主流國產半導體設備廠商。

部分國內零部件廠商進入國際供應鏈，得到海外客戶認可。國內富創精密、新萊應材已直接切入 國際領先設備廠商；華亞智能也進入了國際供應鏈，間接客戶包括 AMAT、Lam 等廠商；漢鐘精 機則進入國際先進的晶圓廠；萬業企業和炬光科技則通過收購海外公司，進入國際領先客戶供應 鏈體系。

國內半導體設備零部件廠商成長迅速。從國內廠商產品覆蓋度來看，富創精密產品線最豐富，其 產品線包括工藝零部件、結構零部件、模組產品和氣體管路，占半導體設備零部件市場比例達到 49%，其余廠商產品覆蓋相對單一，專注于一到兩個領域。2019-2021 年，國內主要廠商零部件 營業收入呈增長趨勢，2020 年略有下降主要受行業形勢影響。從 2021 年半導體設備零部件相關 營收來看，Compart（萬業企業持股）規模最大，實現營收 9.2 億元，富創精密營收 8.3 億元。

國內半導體零部件廠商盈利能力與海外廠商差距明顯，但總體呈提升趨勢。由于半導體設備零部 件廠商多產線、多領域發展，各廠商產品組成有所差異，各廠商之間毛利率可比性較低。Hana 和神工股份均專注于硅零部件，通過對比其毛利率，Hana 毛利率穩定在 35%以上，而神工股份 毛利率不足 20%，差距較大，主要系（1）國內廠商規模不及海外廠商；（2）國內廠商技術水平 及良率與海外廠商仍有一定差距。總體來看，國內廠商毛利率呈上漲趨勢，隨著規模效應的顯現 及技術水平不斷提升，盈利能力有望進一步提升。

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