国产替代新焦点：半导体设备零部件的低调崛起

原创来觅研究院RimeData来觅数据 撰稿李沛瑶2024-12-10 导读：12月02日，国内领先的半导体设备零部件公司先锋精科闯关科创板，其新股申购受到了市场热烈追捧。12月03日，美国商务部发布新一轮对华政策，新增了136家中国半导体设备厂商的限制，核心矛头直指半导体设备零部件的供应问题。半导体设备零部件到底有多重要？半导体设备零部件国产替代到了什么阶段？投融现状如何？本文尝试分析和探讨。 零部件为何成为焦点 半导体设备零部件的重要性持续提升。半导体设备零部件是指在材料、结构、工艺、品质、精度、可靠性及稳定性等性能方面达到了半导体设备及技术要求的零部件。众所周知，先进制程的进步很大程度上要归结于半导体设备的进步。作为半导体设备的重要组成部分，零部件的质量、性能和精度优劣直接决定了半导体设备的可靠性和稳定性，是半导体设备的核心技术保障。 以讨论较多的光刻机为例，其性能由光源系统、光学系统、双工件台系统等核心零部件决定。光源系统是光刻机中提供曝光光源的部分，其性能直接影响光刻机的分辨率，其光源波长越短，光刻机能实现的最小特征尺寸就越小；光学系统是光刻机中负责将掩膜上的图案精确地成像到晶圆上的部分，主要包括照明系统和投影物镜系统。照明系统负责将光源发出的光均匀地照射到掩膜上，而投影物镜系统则将掩膜上的图案缩小并精确地投影到晶圆上。光学系统的性能直接影响光刻机的分辨率和套刻精度；双工件台系 统是光刻机中负责快速、精确地移动晶圆的部分。双工件台系统能够在纳秒级时间内完成晶圆的定位和移动，确保每次曝光的精度。光刻机对零部件要求如此之高，几乎集成了全世界的领先科技，如德国蔡司、美国Cymer等。在先进制程使用的半导体设备复杂度大大提升，厂商不得不抛弃自研，采购专业性强、精度高的零部件，这也使得半导体设备零部件的重要性大大提升。 从主要材料和使用功能的角度，半导体设备零部件的主要类别包括机械类、电气类、机电一体类、真空类、仪器仪表类、光学类等。根据芯谋研究数据，2021年全球半导体设备零部件细分市场中，机械类占比最大（27%），真空系统次之（20%），机电一体类（18%）、光学类（18%）、电气类（13%）、仪器仪表（2%）紧随其后。 2024-12-10 半导体设备零部件行业整体集中度较为分散，目前行业内领先企业主要来自美国、日本和欧洲等地区及国家。根据QY Research数据，2023年全球前五大半导体设备零部件厂商分别为ZEISS（光学镜头）、Entegris（射频电源）、MKS Instrument（MFC、射频电源、真空产品）、Altas Copco（真空泵）、Trumpf（阀门），CR5>50%。 尽管中国大陆半导体零部件市场规模在快速增长，但是国产半导体设备零部件的精度、洁净度、质量尚无法完全满足设备厂和晶圆厂的需求，半导体设备零部件国产化率比较低。从细分产品来看：静电卡盘、O形密封圈、阀门、测量仪器国产化率不足1%；射频电源、机械手、EFEM、气体流量计国产化率1~5%；陶瓷件、真空泵国产化率5~10%；边缘环、石英件、喷淋头国产化率超过10%。 目前半导体设备零部件行业中，美国、日本公司处于垄断优势地位，国内厂商起步晚，处于追赶态势，半导体零部件国产化水平较低，仍存在较大的发展空间。近年来美国对我国半导体行业颁布了一系列限制措施，限制领域涉及半导体行业下游应用及上游制造多个环节，使得国内半导体设备厂商进一步加快“去A化”步伐。来觅研究院认为，在中国大陆集成电路制造产能持续扩张、供应链安全日益成为焦点的长期趋势下，半导体设备零部件势必迎来国产替代率的加速增长。 半导体设备零部件的难点 半导体设备零部件的市场规模与半导体设备市场息息相关。由于地缘政治及电子工业的产业升级，中国已成为半导体设备最重要的地区。根据SEMI报告，2024年前三季度中国大陆半导体设备支出额共计376.6亿美元，创历史新高，占全球半导体设备支出的比例为45.1%。半导体设备零部件是半导体设备厂商最主要成本来源，约占半导体设备总价值的40%左右。预计2024年中国半导体设备零部件市场规模将达到170亿美元，未来几年仍以5%以上增速持续增长。 相比于其他行业的基础零部件，半导体零部件需用于精密的半导体制造，其尖端技术密集的特性尤其明显，有着精度高、批量小、多品种、尺寸特殊、工艺复杂、要求极为苛刻等特点。由于半导体零部件的特殊性，企业生产经常要兼顾强度、应变、耐腐蚀性、电子特性、电磁特性、材料纯度等复合功能要求。应用于半导体设备中的同一类型部件，相较于传统工业而言对关键零部件在原材料的纯度、原材料批次的一致性、质量稳定性、机加精度控制、特殊表面处理、洁净清洗、真空无尘包装、交货周期等方面要求更高，形成了极高的技术门槛。 来觅研究院认为目前半导体设备零部件的壁垒主要有三点：即上游原材料获取困难、客户认证困难、单个市场空间不大。 境外封锁政策很大程度上限制了国内半导体零部件厂商从原材料和生产设备等配套环节获得支撑，也影响到其产品的竞争力。半导体零部件一般都是多品种、加工精度要求高的产品，对生产这些零部件的原材 料及加工装备要求高并且价格昂贵。此外，由于我国工业受长期形成的“重主机、轻配套”的思想影响，对零部件上下游配套领域的投入力度严重不足，导致我国在零部件的原材料和生产装备上就与国外拉开差距。我国半导体金属零部件加工产线在加工精度、加工稳定性、几何灵活度等方面都落后于国外。原材料端来看，高端金属零部件制造原材料如铝合金金属、钨钼金属，以及石英件的上游原材料高纯石英砂原料等，基本被美国、日本公司垄断供应，垄断性原料供应使得下游设备及零部件厂商相对被动。 芯片制造过程非常繁琐，往往涉及到数十种原料配比，且对于电压、温度、气压等参数具有非常严格的要求，反应过程较为复杂，因此生产流程及标准一旦确定后不会轻易更改。对设备制造商来说，零部件供应需要保持高度一致性，因此客户黏性及壁垒较高。 相较于半导体设备市场，半导体零部件市场分支领域更多，碎片化特征明显，单一产品的市场空间很小，同时技术门槛较高，半导体零部件公司多专注于某一细分工艺或产品，呈现“小而精”的特点。研发成功收获的市场相对较小，因而资本投入该领域的动力不足。同时，人才短缺也是一个制约半导体设备零部件发展的重要原因，零部件领域依赖更多Know-How人才，尚需时间积累，而目前国内稍显薄弱。 平台化和模块化将成为半导体设备零部件公司的主要发力方向。 由于半导体设备零部件种类较多，各个细分领域技术壁垒不同且较高，通过自研实现技术的延展难度较大，所以并购是实现产品线扩张较好的方式；我们回看海外龙头半导体设备零部件企业的成长曲线，也主要是产品品类和应用领域的拓展。如超科林通过不断的收购并购拓展业务，打造了平台化的产品线，目前可以提供精密机器人控制的精密运动产品、多种工业及自动化生产设备产品、晶圆清洁模块、化学品输送组件等产品。我们认为国内公司也可通过并购整合，实现产品品类和应用领域的拓展，成为平台型的公司。 此外，模组产品优化了半导体设备的生产流程和交付周期，未来半导体设备厂商对模组产品的需求也将会进一步提升。具有“模块化”功能和可扩展性的半导体生产设备能允许客户根据自身需求以及产品的变动，定制化调整和扩展生产设备。半导体设备厂商出于降低成本和提升效率的目的，对“模块化”、“标准化”会提出更高要求，简化零部件供应链，能提供多种工艺、多品类产品的零部件制造商在行业内将更具竞争力。 投融动态 我们认为半导体设备零部件的增长来源于两个方面，一是层出不穷的创新如AI、智能穿戴带动半导体市场不断增长，从而拉动半导体设备零部件市场。二是出于供应链安全的考虑，提高国内半导体设备零部件的国产替代率已成为战略目标。在这种背景下，半导体设备零部件市场必将迎来飞速增长，相关企业也将进一步获得资本市场关注。 目前国内参与半导体设备零部件的公司主要有两类：其一为其他领域如电子工业、光伏、食品工业等横向切入半导体设备零部件的公司，这类公司下游市场广阔，本身具备一定的造血能力，但研发实力和产业链地位稍显不足。另一类则是半导体设备公司内部孵化平台，这类公司技术实力重组，客户认证门槛相对较低，正成为市场上的重要融资看点。同时我们也要清醒的认识到，半导体设备零部件的未来一定是平台化、产品丰富的大公司主导，并购重组的工具正变得越来越重要。 下表是我们整理的2024年以来半导体设备零部件发生的相关投融事件，可以看到赛道投融火热，知名机构与产业资本争相投入。从交易轮次上看，融资主要集中在A轮及以前早期事件。从融资金额上看，千万级融资事件最多，机构更偏向于投小投新。感兴趣的读者，可以登录Rime PEVC平台获取半导体设备零部件赛道全量融资案例、被投项目及深度数据分析。 版权声明：未经来觅数据许可或授权，任何单位或人士不得转载、引用、刊登、发表、修改或翻译本报告内容。许可或授权下的引用、转载时须注明出处为来觅数据。否则，来觅数据将保留追究其相关法律责任的权利。 免责声明：本文基于来觅数据认为可信的公开资料或实地调研资料，我们力求上述内容的客观、公正，但对本文中所载的信息、观点及数据的准确性、可靠性、时效性及完整性不作任何明确或隐含的保证，亦不负相关法律责任。本文全部内容仅供参考之用，不构成对任何人的投资、商业决策、法律等操作建议。在任何情况下，对由于参考本报告造成的任何，来觅数据不承担任何责任。 关于我们：RimePEVC产品是专注于金融创投市场的SaaS服务平台，致力于打造一个开放性的全球私募投资生态平台。RimePEVC涵盖了创投市场项目企业、投资机构、私募股权基金、基金管理人、GP、LP行业赛道等丰富的一级市场数据和资讯，支持批量对项目企业和投资机构进行筛选比较、行业深入研究分析、项目企业风险预警、创投市场投融动向的实时监控等。