大陆引领全球半导体景气度提升，设备长期景气提升 中投证券电子团队，行业趋势热点前瞻解析系列之五 2016年8月11日 中国中投证券有限责任公司研究总部 参与人： 张 磊(S0960116030023) 耿 琛(S0960115100022) 张 雷(S0960116060029) 电子首席分析师： 孙远峰(S0960516020001) 主要内容 2 1 •半导体设备用在哪里？ 2 •半导体设备及其国内外厂商有哪些？ 3 •全球半导体设备市场格局怎么样？ 4 •大陆为什么发展半导体设备？ 5 •设备和材料相关标的 3 中投电子孙远峰团队 半导体设备用在哪里？ 半导体产业作为高附加值的尖端产业，可细分为集成电路、光电子器件、分立器件和传感器四大类。其中集成电路可进一步细分为处理器、存储器、逻辑电路和模拟电路。 集成电路作为半导体产业的核心，据SIA统计，2015年市场规模高达2753亿美元，占半导体市场的81%。同时由于其技术复杂性，产业结构高度专业化。随着产业规模的迅速扩张，产业竞争加剧，分工模式进一步细化。 目前市场产业链为IC设计、IC制造和IC封装测试。 半导体设备处于IC产业的上游，为IC制造业和IC封装测试业提供生产设备。 半导体设备  资料来源：公开资料整理 资料来源：网络资源 半导体设备 集成电路产业垂直分工模式演变历程 集成电路产业链 资料来源：网络资源 各类型半导体设备 全球半导体设备厂商 IC设计 IC制造 封装测试 整机厂商 半导体设备制造 半导体材料、化学品 掩膜制造 EDA IP System IC Design IDM Fab Assembly Test IC Design IDM Fab Assembly Test System System IC Design Assembly Test IDM Fab System IC Design System IDM Fab Foundry Assembly Foundry IDM Fab Foundry Assembly Foundry IP Vendor IC Design 70年代之前 1980-1990年代 90年代后 4 中投电子孙远峰团队 半导体设备用在哪里？ 半导体设备作为IC制造业和IC封装测试业的生产设备，是发展半导体产业的重要支柱。全球半导体技术的激烈竞争，集中反映在半导体设备的竞争上。因此半导体设备的周期与半导体技术周期曲线基本相似。 集成电路产业按照摩尔定律持续发展，制程节点不断减小，今年有望实现10nm量产。同时半导体制造技术极其精细，制造工艺极其复杂，根据产品的不同，集成电路生产需要几十步甚至上千步工艺，且对产品的良率要求极高。因此，集成电路制造过程中对半导体设备的工艺精度和稳定性要求极高。 半导体设备是半导体产业的技术先导者。半导体器件的更新换代是靠采用新的半导体工艺来完成，而新一代半导体工艺又要靠新一代的半导体设备加工实现，通常半导体设备的研发领先半导体工艺3-5年。因此，半导体设备产业具有极高的技术壁垒，从而促使该行业出现高度的市场集中化。 半导体设备：半导体产业支柱  半导体设备：半导体产业支柱 ITRS集成电路技术趋势路线 资料来源：ITRS，2013 5 中投电子孙远峰团队 半导体设备用在哪里？ 随着半导体产业的迅速发展，半导体产业链更加完善，半导体设备制造商与半导体制造商的关系越来越密切： ①上世纪70年代前，半导体设备商与半导体制造商了解甚少，仅依赖自身状况设计制造设备。 ②80年代，制造商开始向设备商提出多样化要求，设备商根据客户要求进行设备多样化制造。 ③90年代到至今，设备商与制造商关系更加密切，设备的设计、开发请用户参与，设备的开发、制造与应用成为双方共同责任。 半导体设备商与制造商  半导体设备商与制造商 半导体设备商与制造商关系发展历程 资料来源：电子工业设备总第111期 6 中投电子孙远峰团队 半导体设备用在哪里？ 半导体芯片制造工艺流程 资料来源：公开资料整理 测试 拉单晶 磨外圆 切片 倒角 磨削或研磨 CMP 单晶硅片制造 前道工艺 后道工艺 背面减薄 晶圆切割 贴片 引线键合 模塑 切筋/成型 终测 扩散 薄膜淀积 光刻 刻蚀 离子注入 CMP 金属化 进行检测并重复若干次 7 中投电子孙远峰团队 半导体设备用在哪里？ 在半导体产品的加工过程由于加工工序众多，需要众多各类型的半导体设备，而半导体加工过程主要包括IC制造和IC封装测试两部分。 在IC制造过程中，主要工艺包括扩散（Thermal Process）、光刻（Photolithography）、刻蚀（Etch）、离子注入（Ion Implant）、薄膜生长（Dielectric Deposition）、抛光（CMP）、金属化（Metallization）7个主要工艺。这些主要工艺又可细分为具体工艺，不同具体工艺都需要不同的半导体设备以满足IC制造中不同的需求。 半导体设备商：IC制造  半导体设备商：IC制造 IC制造主要工艺及其设备 资料来源：网络资源 光刻机 ALD设备 离子注入机 8 中投电子孙远峰团队 半导体设备用在哪里？ 在IC封装测试过程中，主要工艺包括背面减薄、晶圆切割、贴片、引线贴合、模塑、切筋/成型和终测七个主要工艺。这些主要工艺又可细分为具体工艺，不同具体工艺都需要不同的半导体设备以满足IC封装测试中不同的需求。 与IC制造相比，封装测试属于后道工艺，工艺相对简单，技术难点低，对工艺环境、设备等的要求远低于IC制造。 半导体设备商：封装测试  半导体设备商：封装测试 IC封装测试主要工艺及其设备 资料来源：网络资源 减薄机 测试设备 引线键合机 主要内容 9 1 •半导体设备用在哪里？ 2 •半导体设备及其国内外厂商有哪些？ 3 •全球半导体设备市场格局怎么样？ 4 •大陆为什么发展半导体设备？ 5 •设备和材料相关标的 10 主要半导体设备功能、市场情况以及国内外厂商 半导体设备及其国内外厂商？ 中投电子孙远峰团队 资料来源：公开资料整理 半导体芯片制造设备 11 主要半导体设备功能、市场情况以及国内外厂商 中投电子孙远峰团队 半导体设备及其国内外厂商？ 资料来源：公开资料整理 半导体芯片制造设备 12 主要半导体设备功能、市场情况以及国内外厂商 中投电子孙远峰团队 半导体设备及其国内外厂商？ 资料来源：公开资料整理 半导体芯片制造设备 13 主要半导体设备功能、市场情况以及国内外厂商 中投电子孙远峰团队 半导体设备及其国内外厂商？ 资料来源：公开资料整理 半导体芯片制造设备 14 主要半导体设备功能、市场情况以及国内外厂商 中投电子孙远峰团队 半导体设备及其国内外厂商？ 资料来源：公开资料整理 半导体封装测试设备 15 主要半导体设备功能、市场情况以及国内外厂商 中投电子孙远峰团队 半导体设备及其国内外厂商？ 资料来源：公开资料整理 半导体封装测试设备 主要内容 16 1 •半导体设备用在哪里？ 2 •半导体设备及其国内外厂商有哪些？ 3 •全球半导体设备市场格局怎么样？ 4 •大陆为什么发展半导体设备？ 5 •设备和材料相关标的 17 半导体设备市场规模巨大 半导体设备行业作为半导体产业的上游核心环节，技术门槛极高，处于寡头垄断局面，国内产业相对薄弱。受益于半导体产业快速发展和庞大市场规模，半导体设备市场规模巨大。据SEMI统计，2014年全球半导体制造设备销售额达375亿美元。 但近年来随着PC行业的不景气和智能手机进入存量期，导致全球半导体行业出货萎缩，半导体设备也呈现出萎缩态势。据SEMI统计，2015年全球半导体制造设备销售额365.3亿，较2014年的375亿下滑3%。2015年订单数较前年下滑5%。 半导体设备市场虽整体上呈现萎缩态势，但各细分地区市场呈现不同景象。据SEMI统计，2015年台湾、韩国仍是最大的半导体设备支出地区。台湾连续第4年成为半导体设备最大市场。台湾、韩国、日本与中国半导体设备市场逆势而上，支出率大幅增加，但北美、欧洲及其他地区则呈现萎缩状态。 资料来源：SEMI 半导体设备市场规模巨大 全球半导体设备市场格局怎么样？ 中投电子孙远峰团队 全球半导体设备各地区市场规模 18 半导体设备市场预期回温 B/B值是观察半导体产业景气起伏的重要指标，指标在1或1之上，代表未来三个月平均订单金额大于过去三个月已出货金额，显示景气升温。 据SEMI公布，2016年6月北美半导体设备B/B值为1.0，已连续7个月维持在1.0以上，反映半导体晶圆厂投资信心提升，半导体及半导体设备产业即将回温。未来3月平均订单量初估为17.1亿美元，预计未来3到6个月设备出货展望正向；过去3月设备平均出货金额达17.1亿美元，预计未来半导体资本支出维持扩张。 B/B值连续7个月维持1.0以上，主要受益于工业4.0、两岸封装测试厂商的持续扩产、台湾主要晶圆厂持续维持的高资本支出、中国大力投资3D NAND Flash存储器以及中国面板产业积极扩厂。 注：单位：百万美元 资料来源：SEMI 半导体设备市场预期回温 中投电子孙远峰团队 全球半导体设备各地区市场规模 年份/月份 出货量 （三个月平均） 订单量 （三个月平均） B/B值 2015/11 1288.3 1236.6 0.96 2015/12 1349.9 1343.5 1.00 2016/01 1221.2 1310.9 1.07 2016/02 1204.4 1262.0 1.05 2016/03 1197.6 1379.2 1.15 2016/04 1460.2 1595.4 1.09 2016/05 1601.5 1750.5 1.09 2016/06 1714.0 1713.2 1.00 全球半导体设备市场格局怎么样？ 19 全球半导体设备主要厂商 从全球范围看，全球知名的半导体设备制造商主要集中在美国、日本与荷兰。 根据SEMI 的统计，2014 年全球半导体设备市场规模为375 亿美元，而前十大半导体设备厂商的销售额为351 亿美元，市场占有率高达93.6%，行业处于寡头垄断局面。其中美国的应用材料公司（AMAT）以79.4 亿美元的销售额位居全球第一，全球设备市场市占率21.2%。 从细分领域来看： ①美国半导体设备厂商竞争优势在等离子体刻蚀设备、离子注入机、薄膜沉积设备、掩模版制造设备、检测设备、测试设备、表面处理设备等产品； ②日本设备厂的竞争优势在在光刻机、刻蚀设备、单晶圆沉积设备、晶圆清洗设备、涂胶机/显影机、退火设备、检测设备、测试设备、氧化设备等产品。 ③荷兰设备厂竞争优势则在高端光刻机、外延反应器、垂直扩散炉等领域。 资料来源：SEMI 全球半导体设备主要厂商 中投电子孙远峰团队 2014年全球前十大半导体设备厂商 全球半导体设备市场格局怎么样？ 20 全球半导体设备龙头：AMAT 应用材料公司（AMAT），成立于1967年，是全球最大的半导体生产器材制造商。产品主要包括原子层沉积（ALD）设备，化学气相沉积（CVD）设备，电化学沉积（ECD）设备，物理气相沉积（PVD设备），刻蚀机，快速热处理设备，离子注入机，化学机械抛光（CMP），表面处理（SP）设备，计量和晶圆检测设备，掩膜板制造设备等。。截止2016年7月27日，总市值已达292亿美元。 AMAT公司在全球13个国家和地区的生产、销售和服务机构有13，000多名员工用高科技设备来推动全球纳米技术的发展。 2015年实现营业收