机械一周解一惑：事关半导体供应链安全，零部件厂商多重受益

本周关注：奥比中光、奥来德、兆威机电、郑煤机 海外制裁不断加剧，半导体供应链有望重塑。随着美国加强对中国半导体产业链的限制，增加了审查的覆盖面，从海外获取核心零部件的难度及交付周期或将延长，我们认为将推动存量设备零部件替换，以及新增产线的国产化零部件及设备需求。而美国政府对中国成熟制程发起贸易调查，对国内芯片厂商影响有限。 国内芯片市场需求庞大，从满足国内需求来看，扩产仍有其对应的市场，而受限于无法获取先进制程相关的生产设备，国内先进制程产能或持续占比较低，根据半导体行业协会（SIA）和BCG报告显示，预计2032年中国将生产28%的 10nm 以下芯片，但先进制程预计只有2%。从先进制程扩产需求来看，国内实现供应链国产化是解决海外“卡脖子”问题的关键。 半导体设备零部件种类多样，行业龙头主要为海外厂商。半导体设备零部件按照材料，可分为硅/碳化硅件、石英件、陶瓷件、金属件、石墨件、塑料件、真空件、密封件等，品类之间的生产工艺、技术难点差异较大。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%），其后是机电一体类（18%）、光学类（18%）、电气类（13%）、仪器仪表（2%）。全球范围内来看，半导体零部件龙头企业以海外厂商为主，通常聚焦在某一细分领域，国内厂商可分品类逐步实现替代。 半导体设备零部件在设备成本占比较高，对应市场空间广阔。根据中微公司招股说明书，直接材料约占公司设备成本的90%以上，假设半导体设备毛利率为45%，则半导体零部件市场约为设备市场规模的49.5%。以2023年全球半导体设备市场规模（1009亿美元）测算，对应全球半导体设备零部件市场规模约为499亿美元，2023年中国半导体设备零部件市场规模合计约为181亿美元。而当前国产零部件自给率仍然较低，除石英、套环等少数部件外，大部分零部件自给率不足10%。可靠性为关键壁垒，半导体零部件验证周期较长。 半导体零部件厂商有望受益于来自晶圆厂及设备厂双重国产化机遇。从海外制裁加剧风险及供应链安全考量，国内半导体设备零部件厂商有望受益于1）品类扩充及渗透率的提升，通过研发符合更先进制程设备的产品，以及提高在国产设备中的渗透率，公司市占率有望持续提升；2）国内半导体设备厂商市占率提升，下游扩产采购国产零部件比例提升。参照台积电南京厂扩产2万片 16nm 芯片产能所需的刻蚀设备数量，我们测算对应的零部件（腔体、内衬、加热器等）价值量约为7787万元。 投资建议：国内半导体设备零部件厂商不断实现技术突破及品类扩充，建议关注：1）国内先进陶瓷结构件核心供应商：珂玛科技；2）刻蚀、沉积核心设备零部件供应商：先锋精科；3）半导体金属精密零部件：富创精密；4）国内半导体级真空管道、管件、阀门供应商；新莱应材。 风险提示：下游行业波动的风险；研发投入不足导致技术被赶超或替代的风险。 1美国制裁沿产业链延伸，上游国内厂商受益 1.1制裁升级或推动产业链上游国产化加速 1.1.1制裁升级有望推动国内存量设备替代，新增产线设备国产化率提升 美国商务部工业与安全局（BIS）发布最新出口管控规则，进一步强化对中国半导体行业的全面限制。美国此次制裁对HBM、EDA、国内设备厂商等限制进行强化。其中，加强了对HBM领域的管控，HBM的管控参数不再依赖传统的技术节点 （ 如 18nm ）， 而是通过存储单元面积 （<0.0019μm² ） 和存储密度（>0.288Gb/mm²）等性能指标来全面覆盖。此外，美国加强了对产业链各环节的限制，文件指出若国产设备中若含有依赖美国技术的核心零部件（如光刻胶、控制模块），同样被纳入管控范围，若国内生产设施中包含用于先进节点IC的生产线，即使其他设备用于传统工艺，也需接受严格审查。此次新增140家企业进入“实体清单”，并修改14项内容，包括涉及推进中国先进芯片项目的半导体晶圆厂、设备零部件公司和投资公司。而对设备和零部件厂商的限制可能导致后续用于被管控制程的核心部件、设备无法获取，要建设相关产能，仍需要有国内供应商能够实现替代。 根据路透社2024年3月27日的报道，美国商务部的一位高级官员透露，美国正在努力推动其盟国采取行动，限制对中国客户提供某些芯片制造设备的维护服务。考虑到国内存量产线中仍然含有大量进口设备，后续维保环节，可能需要对涉及制裁部分的零部件进行国产化替代。从2020-2024年11月的累计进口金额来看，中国进口半导体制造设备金额达到1598.8亿美元。 图1：中国半导体设备进口金额（亿美元） 图2：2024年1-11月集成电路出口金额不同地区占比 此外，美国也对中国成熟制程发起了301条款贸易审查，从我国对美国出口金额来看，影响相对有限，2024年1-11月我国集成电路对美出口金额约144亿元，占总出口累计金额的1.7%，从出口主要集中地区来看，发展中国家，例如越南、印度，半导体发展相对较多地区，例如新加坡、马来西亚进口我国芯片金额较大。展望未来，国内芯片厂商有望不断提升其全球竞争力，提升其在全球范围内的竞争力。 1.1.2海外芯片大厂或建设国内产业链以迎合消费市场需求 中国作为全球半导体消费大国，市场空间及未来的增长潜力巨大，下游包括AI终端，例如手机、PC，新能源汽车等等。以智能终端为例，根据TechInsights的预测，2025年，设备市场将迎来强劲增长，预计增幅为19.6%。IC销量的上升也将推动设备销量的更高增长。而汽车领域，随着如今越来越多中国新能源汽车品牌的出现，市场销量正呈现大幅度的飞升，这对于很多海外半导体巨头来说都是不可错失的时代机遇。 因此，除中国企业仍在积极扩产外，海外厂商为了规避一些政策风险及靠近终端销售市场，也开始布局中国区产能。比如欧洲半导体三巨头之一的意法半导体，2024年11月21日，意法半导体在投资者日活动中，正式宣布与华虹宏力半导体制造公司（华虹宏力）建立合作伙伴关系，联合推进 40nm 微控制器单元（MCU）的代工业务，旨在满足市场需求、优化供应链。另外两大欧洲半导体巨头英飞凌和恩智浦也在考虑建设中国区域产能，比如英飞凌CEO Jochen Hanebeck不久前曾指出，有鉴于中国客户对于某些难以替换的关键部件提出了本地化生产的迫切要求，英飞凌决定调整生产布局，将部分产品的制造环节转移至中国的代工厂。恩智浦也透露，恩智浦还在努力寻找一种方式来服务那些需要中国产能的客户，并表示“将建立一条中国供应链”。 1.1.3人工智能推动先进制程扩产 根据华虹宏力，半导体市场的增长主要受益于人工智能需求的推动，逻辑芯片（占33%）和存储芯片（27%）预计将带动行业在这两年的增长（2024/2025年增速分别为17%/17%和81%/13%）。根据华虹宏力半导体业务发展资深总监胡湘俊，2025年供应侧晶圆厂产能逐步释放，需求侧汽车电动化渗透率提速，AI数据中心加速发展，整体对未来市场仍应保持期待。根据WSTS预测，2024年全球半导体市场将增长19%至6,270亿美元，2025年将再次增长11%至6,970亿美元。 而从目前国内晶圆厂产能来看，成熟制程占据大多数份额，先进制程产能依然较少，而AI应用及其底层硬件正成为全球科技竞争的重要领域，因此，国内先进制程产能建设也将持续推进。从目前用于大模型的AI芯片供应厂家来看，海外包括AMD、英特尔、谷歌等，国内包括海思、昆仑芯、寒武纪、燧原、壁仞、沐曦、景嘉微、海光信息等。考虑到国内众多大模型厂商所需的高端芯片数量不断增加，以及海外制裁不断加剧，未来中国区域的先进制程产能需求也将较为可观，因此，先进制程产能扩产也将持续。 1.2半导体设备国产化率有待提升 半导体制造的步骤繁多且精细，半导体设备在产业链中的应用领域主要可分为两大类：前道晶圆制造和后道封装测试。其中，前道晶圆制造流程是芯片制造中最为核心的环节，涉及的主要设备包括热处理设备、光刻设备、涂胶显影/去胶设备、刻蚀设备、离子注入设备、薄膜沉积设备、清洗设备等。其中，刻蚀技术和薄膜沉积技术与光刻技术并称三大主要生产技术，也是前道设备中价值量最高的三大设备类型。 根据iFind数据，2024年全球半导体设备销售额预计将同比增长4%至1,053亿美元。同时，SEMI预计2025年将呈现更为强劲的增长，预估将大幅增长17%至1,241亿美元。 图3：全球半导体设备市场规模（亿美元） 图4：中国半导体设备市场规模（亿美元） 分品类来看，刻蚀设备、薄膜沉积设备是除光刻设备之外，市场占比较高的设备类型，合计39.69%，共计422亿美元。从数据可以看出，光刻设备、刻蚀设备和薄膜沉积设备的销售额占比较高，而化学机械抛光设备、去胶及热处理设备和清洗设备的销售额占比较低。 表1：全球半导体设备市场规模（亿美元，%）主要设备名称 根据先锋精科招股说明书，2023年中国光刻设备的销售额为77亿美元，占总销售额的21.04%；刻蚀设备的销售额为76亿美元，占比为20.77%；薄膜沉积设备的销售额为80亿美元，占比为21.86%；化学机械抛光设备的销售额为11亿美元，占比为3.01%。 表2：中国半导体设备市场规模（亿美元，%）主要设备名称 国内半导体设备厂商仍在进一步加大产品线的研发投入，除光刻机外，在重点环节均能实现 28nm 的制程突破，部分刻蚀、清洗环节已经推进至先进制程节点。 其中，CVD、刻蚀、PVD环节国产化率位于10%～30%之间，清洗（35%）、热处理（40%）；而涂胶显影、光刻、量检测、离子注入环节国产化率仍然较低，处于10%以下。 近年来，除光刻设备外，国内半导体核心设备厂商技术水平实现快速突破，在中国晶圆厂的占有率快速攀升，受益于中国大陆晶圆厂成熟制程扩产影响，中国半导体设备在中国大陆晶圆厂的市占率从2020年的9.97%提升至2023年的33.11%，未来仍有较大提升空间。 表3：半导体设备国产化率情况及主要海外竞争对手设备品类主要海外企业 2半导体零部件设备国产替代空间广阔 2.1半导体设备零部件直接影响设备可靠性及稳定性 2.1.1半导体设备零部件分类 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，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。根据微导纳米招股说明书，公司生产所需的主要原材料包括机械类、气体输送系统类、电器类、机电一体类、真空系统类等。 表4：半导体设备主要零部件 零部件位于半导体设备上游，零部件上游则为铝合金材料以及其他金属/非金属原材料等。 图5：半导体零部件产业链 从不同半导体设备零部件加工难点来看，金属件的精度、焊接等存在难点。 表5：不同半导体设备零部件加工技术难点 半导体薄膜沉积设备原材料主要包括机械类（陶瓷加工件、加热盘、腔体、密封件、喷淋头、配管零件、金属加工件等）、机电一体类（EFEM、机械手、加热带等）、电气类（射频电源、射频匹配器、远程等离子源、供电系统、电力输送及通讯系统、IO输入输出模块等）、气体输送系统类（供气系统等）、真空系统类（供气系统等）、附属设备（泵、LDS、热水机等）等。 对于刻蚀设备而言，关键工艺部件包括内衬、加热器、匀气盘及腔体，系晶圆反应工作区的关键部件，构成腐蚀隔离、可控温、反应气体特定分布、真空环境等晶圆制造工艺的必备条件，其产品质量直接影响工艺良率；工艺部件指与内衬、加热器、匀气盘及腔体共同构成反应工作区的零部件，通常起到密封、导流、运动等功能，其产品质量间接影响工艺良率；结构部件指位于反应工作区外、通常起到连接、支撑、传输等功能，种类繁多，不同产品差异较大。 图6：等离子刻蚀设备结构示意图 根据中微官网，Primo AD-RIE ® 第二代电介质刻蚀产品，Primo AD-RIE系统同样可以灵活地装置多达三个双反应台反应腔（即六个反应台）。Primo AD-RIE具备能够满