电子行业半导体设备系列：薄膜生长设备，国产突破可期

请仔细阅读本报告末页声明 证券研究报告 | 行业深度 2021年06月29日 电子 半导体设备系列：薄膜生长设备，国产突破可期 薄膜生长是采用物理或化学方法使物质附着于衬底材料表面的过程，常见生长物质包括金属、氧化物、氮化物等不同薄膜。根据工作原理不同，薄膜沉积生长设备可分为：物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积（CVD）和外延等类别。大部分绝缘薄膜使用CVD，金属薄膜常用PVD（主要是溅射）。CVD的使用越来越广泛，基于CVD发展的ALD更是行业升级的技术方向。 2020年全球薄膜设备市场达到138亿美元，占IC制造设备21%；其中主要是CVD和PVD，合计占IC制造设备18%。其中，CVD市场规模高度89亿美元，主流是设备包括PECVD、Tube CVD、LPCVD和ALD等。整个薄膜市场市占率最高的是AMAT。高端领域如ALD受ASM、TEL和Lam等海外龙头主导。国内布局IC制造领域薄膜设备的主要国产厂商包括北方华创和沈阳拓荆。 CVD市场主要由海外龙头主导，国内北方华创、沈阳拓荆积极布局。根据Gartner数据，全球CVD市场前五大供应商包括AMAT（28%）、Lam Research（25%）、TEL（17%）、Kokusai（原日立高新，8%）、ASM（11%）。国内半导体设备龙头北方华创、沈阳拓荆在该领域也有布局。CVD市场主要由海外龙头主导，国内北方华创、沈阳拓荆积极布局从PVD市场格局来看，AMAT一家独大，长期占据约80%的市占率，2020年北方华创的半导体PVD设备全球市占率为3%，属于国内领先地位。 国内薄膜厂商加速导入，国产化率仍有较大提升空间。根据招标网的数据统计，长江存储在2019~2020年采购薄膜类设备约每年200多台（主要是CVD和PVD），主要类别以CVD为主，其中原子层沉积70~80台。从国产替代率而言，溅镀（PVD类）北方华创供应数量比重较高，合计达到将近20%；CVD类国产替代率较低，主要国产供应商沈阳拓荆供应占比约2~3%。北方华创、沈阳拓荆在华虹无锡、华力集成项目合计国产化率约10~15%。 北方华创引领国产高端集成电路PVD薄膜工艺，公司多项产品进入国际供应链体系。公司PVD产品布局广泛，近几年陆续推出了TiN PVD、AIN PVD、Al Pad、ALD等13款自主研发的PVD产品并成功产业化。公司自主设计和生产的exiTin H630 TiN金属硬掩膜PVD系统是国内首台专门针对55-28nm制程12寸金属硬掩膜设备。2020年，公司CuBS PVD在客户招投标中获得重复订单。北方华创先后推出THEORIS 302 LPCVD、HORIS L6371 多功能 LPCVD等多个系列产品。 沈阳拓荆拥有三个完整系列CVD产品线，累计出货量超过100台套。拓荆科技成立于2010年4月，多次承担国家专项，公司拥有12英寸PECVD（等离子体化学气相沉积设备）、ALD（原子层薄膜沉积设备）、SACVD（次常压化学气相沉积设备）三个完整系列产品2020年公司累计出货量超过100台套。 风险提示：国产替代进展不及预期、全球贸易纷争影响、下游需求不确定性。 增持（维持） 行业走势 作者 分析师 郑震湘 执业证书编号：S0680518120002 邮箱：zhengzhenxiang@gszq.com 分析师 佘凌星 执业证书编号：S0680520010001 邮箱：shelingxing@gszq.com 分析师 陈永亮 执业证书编号：S0680520080002 邮箱：chenyongliang@gszq.com 相关研究 1、《电子：国产化+景气度，两条主线！》2021-06-27 2、《电子：光学五月月度数据跟踪：手机短期波动，车载、VR依旧高景气》2021-06-22 3、《电子：鸿蒙OS加速AIoT生态繁荣，半导体景气度持续超预期》2021-06-21 0%16%32%48%2020-062020-102021-022021-06电子 沪深300 2021年06月29日 P.2 请仔细阅读本报告末页声明 内容目录 一、薄膜设备：用于沉积物质，实现晶圆表面薄膜生长 ............................................................................................. 3 二、薄膜市场以CVD、PVD为主，国内需求空间较大 ................................................................................................ 6 三、国产订单导入，北方华创、沈阳拓荆逐步放量 .................................................................................................. 10 四、全球龙头AMAT，产品组合丰富，装机存量优势大 ............................................................................................ 13 五、国内龙头：北方华创引领国产沉积，沈阳拓荆开拓PECVD ................................................................................ 16 六、风险提示 ....................................................................................................................................................... 20 图表目录 图表1：薄膜设备分类 ............................................................................................................................................. 3 图表2：典型CVD工艺流程 ..................................................................................................................................... 4 图表3：ALD示例 ................................................................................................................................................... 4 图表4：常用的三种CVD技术比较 ........................................................................................................................... 4 图表5：常见的薄膜材料制备工艺 ............................................................................................................................ 5 图表6：CVD和PVD技术比较 ................................................................................................................................. 5 图表7：CVD和PVD技术比较示意图 ....................................................................................................................... 6 图表8：全球半导体设备季度销售额（亿美元） ........................................................................................................ 6 图表9：全球半导体设备分地域季度销售额（亿美元） .............................................................................................. 7 图表10：半导体设备市场增速周期性 ....................................................................................................................... 7 图表11：全球沉积设备市场趋势（百万美元） ......................................................................................................... 8 图表12：2020年沉积设备市场结构（百万美元） ..................................................................................................... 8 图表13：PVD及CVD在全球设备市场合计市占率 ..................................................................................................... 9 图表14：CVD市场份额 .......................................................................................................................................... 9 图表15：PVD市场份额 ........................................................................................................................................ 10 图表16：中国大陆刻蚀市场需求测算（亿元） ....................................................................................................... 10 图表17：长江存储主要薄膜设备采购（台；不含无法分类的沉积设备） ................................................................... 11 图表18：长江存储ALD采购数量（台） ..............................