国产替代系列研究（一）：半导体国产替代产业研究体系：上

半导体国产替代产业研究体系-上 国产替代系列研究（一） 金元证券分析师：王炤杰S1450518060001联系方式：0755-21515567行业评级：增持 目录 一、国产替代：我国半导体产业快速发展的核心驱动力 二、设备：受益于国产替代与晶圆扩产双重提振 三、零部件：影响设备性能的瓶颈环节 四、材料：国产渗透率持续提升，爆发力弱持续性强 五、制造与封测：高端仍受制于设备瓶颈，加速从“可用”向“最优”升级 风险提示： 1、市场竞争超预期；2、国产替代进度不及预期；3、技术路线变革。 1.1国产化替代：我国半导体产业快速发展的核心驱动力 半导体的海外市场和国内市场规律各不相同，海外市场半导体是一个成熟的周期成长行业，国内市场还处于快速发展的中前期成长阶段。 设备零部件材料：最为卡脖子的瓶颈环节，直接决定产业链的战略安全 晶圆制造/封测：先进制程和先进封装是第一驱动力 芯片：中低端消费类芯片逐步进入红海，大芯片刚刚崭露头角 工具软件：EDA工具、IP授权等也会影响先进芯片的生产效率 1.2半导体产业链全景 2.1半导体设备：受益于国产替代与晶圆扩产双重提振 全球芯片设备市场持续增长，不断刷新销售记录国际半导体产业协会（SEMI）最新报告显示，2024年全球芯片设备销售额预计增长6.5%至1130亿美元，创历史新高。这一数据较 此前预测有所上调，主要得益于中国大陆及AI相关领域的投资超预期。2025年和2026年全球芯片设备销售额将分别增长7%和15达到1210亿美元和1390亿美元，连续三年刷新纪录。 中国大陆投资表现亮眼，国产设备占比超过一半2024年全球DRAM/HBM相关设备投资同比增长35%，其中HBM设备支出占比首次突破25%，中国大陆市场的设备采购额预计将达到490 亿美元，占全球份额32%，进一步巩固其全球领先地位。SEMI指出，至2026年，中国大陆、中国台湾和中国有望继续保持全球芯片设备采购额前三的位置。国产设备占比首次突破50%，在刻蚀、清洗、去胶、CMP等领域国产化率超50%，但光刻设备仍依赖进口。国内晶圆厂扩产占比提升，中国大陆通过成熟制程扩产快速提升全球份额 2024年中国大陆晶圆厂月产能达860万片，同比增长13%，占全球总量的28%。2025年预计月产能进一步增长14%至1010万片，占全 球成熟制程产能的25%以上。TrendForce预测，2027年中国大陆成熟制程产能占比将升至39%，成为全球最大供应区域。长期看，政策与新兴需求仍是增长核心。 2.2前道工艺设备：晶圆制造核心环节的关键技术装备 半导体制造分为前道晶圆制造、以及后道的封装测试，其中晶圆制造分为氧化、光刻、刻蚀、薄膜沉积、离子注入、机械抛光、晶圆检测等工序。 前道设备在半导体设备中占比约88.30%，其中光刻、刻蚀、薄膜沉积是占比较高的三类设备。壁垒最高的是光刻机，其次是量测设备、涂胶显影等设备。 2.3半导体设备竞争格局 刻蚀设备 光刻机 LAM刻蚀设备技术水平全球领先，2024E市场份额接近50%左右；AMAT和TEL凭借在CVD和PVD的产品组合优势紧追在后，2024年预测全球市场份额分别为22%、24%；AMAT22% ASML技术垄断高端EUV和ArF沉浸式光刻机，2024年全球光刻机出货额占比82%，EUV需求爆发（2nm以下制程）及High-NA EUV量产，High-NA EUV将垄断2nm以下市场，但美国出口管制限制其对中国供货。 国内厂家主要为中微公司与北方华创，分别于介质和导体刻蚀接近国际水平，技术节点达5nm和14nm。中微公司介质刻蚀设备已经打入台积电7nm/5nm产线，是唯一进入台积电产线的国产刻蚀设备厂商；北方华创14nm导体刻蚀设备已经通过ICRD认证，正在中芯国际14nm产线认证中。 Nikon和Canon转往中低端市场与面板市场，2024年全球光刻机出货额合计占比14%，份额进一步下降；国产厂商上海微电子（SMEE）在国内中低端应用领域持续 突破，90nm DUV光刻机国内市占率提升，计划2026年推出28nm DUV，目标覆盖国内70%成熟制程需求。 2.4半导体设备细分品类产业格局 CVD设备 AMAT、LAM、TEL三大厂商占据90%-92%的全球市场份额，国内CVD设备供应商有沈阳拓荆、北方华创、中微公司等； 沈阳拓荆是国内唯一一家产业化应用的集成电路PECVD和SACVD设备厂商，技术节点已经达到14nm，进入中芯国际14nm产线验证，2024年国内市占率升至18%；北方华创CVD设备主要用于8寸晶圆厂，中微公司CVD设备主要用于LED芯片制备。 2.4半导体设备细分品类产业格局 炉式设备 清洗设备 量测设备 KLA量测技术全球领先，已经形成从检测到制程提升的完整解决方案，2020年全球市场份额63.3%，AMAT与日立次之，分别为15.2%、7%； 国产方面，多家国内厂家于细分赛道发力，均成功量产了细分领域的量测设备。上海睿励专注于集成电路用光学检测设备研发，介质薄膜检测技术国内领先，产品已经打入三星的先进制程存储芯片产线；中科飞测、精测电子基于自身后道封测设备基础，拓展业务到前道量测设备，其中精测电子已经开始进入收获期，量测设备业务逐步增长。 2.5半导体设备全球龙头1—平台型龙头应用材料(AMAT.0) 应用材料(AMAT.0)成立于1967年，是全球半导体和显示设备领域的领军者。公司自1992年成为全球最大的半导体设备制造厂商以来，一直在电子产业的发展演变中发挥着至关重要的作用。1970财年公司主营业务收入为730万美元，1972年上市时为630万美元。截至2023财年，公司的主营业务已达265亿美元，比上市时增长4000多倍。 应用材料通过并购扩展业务，增强市场竞争力。从1997年至2013年，半导体行业经历了剧烈的震荡期。在干禧年前，PC应用的爆发式增长推动了行业的繁荣，但在2001年互联网泡沫破裂后，行业陷入低迷。随后，智能手机的普及和经济危机使半导体行业呈现周期性波动。尽管面临不确定性，应用材料公司在此期间选择进行外延扩张，转型为“半导体设备超市”。1997年，公司收购了以色列的OpalTechnologies(高速计量系统)和Orbot Instruments(成品率系统)并逐步扩展了CMP、晶圆检测、清洗、薄膜沉积和离子注入等业务。2007年，公司收购了HCT，帮助客户降低光伏电池制造成本，拓展了光伏电源业务。 2.6半导体设备全球龙头2—光刻机龙头ASML ASML成立于1984年，是全球领先的半导体设备系统提供商，也是目前世界上唯一能够生产最先进EUV光刻机的制造商。其研制并生产的EUV光刻机广泛受到英特尔、台积电等公司青睐，影响力足以左右全球芯片行业格局。2003年起净销售收入增长迅速，由17亿美元增长至2007年达52亿美元，2025Q1年ASML净销售额达77亿欧元，净利润也很高，有24亿欧元。毛利率提升至54%，超出预期，这主要得益于EUV产品。 ASML以创新为生命线，通过技术垄断（EUV+High-NA）和生态闭环巩固其不可替代性。2025第一季度，ASML新增订单金额总计39亿欧元，其中EUV订单有12亿欧元。从订单应用领域来看，逻辑芯片订单占比60%，存储芯片订单占比40%。虽然逻辑芯片订单占比略有下降，但依然处于较高水平，这和当下热门的AI芯片需求关联紧密。存储芯片订单数量稳定，随着EUV技术在存储芯片领域的应用越来越广泛，未来增长空间很大。ASML光刻机在亚洲地区销售份额较大，2025年第一季度韩国市场一路“开挂”，占比40%，销售额达22.96亿欧元；中国大陆市场同样表 现出色，占比27%，销售额为15.5亿欧元；中国台湾市场与美国并列，占比16%，销售额为9.18亿欧元，日本占比相对较小，仅为1%。 2.7国产半导体设备龙头—北方华创 北方华创作为国内领先的平台型半导体设备企业，持续受益于国产替代浪潮，目前先进制程扩产占比已超过50%。在刻蚀、薄膜沉积、清洗与炉管方面，实现了ICP与CCP刻蚀设备重要客户量产、全面覆盖逻辑与存储芯片金属化制程等技术方面的重大突破。 2025Q1新签订单约97-98亿元，同比增长30%，高于全年订单增速预期，在手订单充足。通过强化平台运营优势，规模效应逐渐显现，盈利能力稳步增强，净利率显著提升。北方华创的产品线丰富，其刻蚀设备、真空热处理装备、气氛保护热处理装备等广泛应用于集成电路、先进封装等高技 术领域，持续的技术创新和研发投入，推动北方华创产品性能提升与技术进步。 3.1半导体零部件：影响设备性能的瓶颈环节，国产替代任重道远 3.2半导体零部件：影响设备的瓶颈，国产替代任重道远 半导体零部件是保障半导体设备战略安全的瓶颈环节。半导体精密零部件是国内半导体设备企业“卡脖子”的环节之一。目前由于半导体零部件短缺，设备厂商饱受困扰。 市场规模：按照半导体设备市场规模*成本率*零部件成本占比的公式进行测算，2023年全球半导体零部件市场规模约431亿美元，其中中国大陆市场规模为102亿美元，占比23.7%。 3.3半导体零部件：国内外上市公司清单 4.1半导体材料：国产渗透率持续提升，爆发力弱持续性强 市场规模快速攀升，产品自给率低，国产替代空间巨大：主要分为晶圆材料和封装材料；2023年全球半导体材料市场规模达727亿美元，晶圆材料占63.5%，封装 材料占36.5%。2009-2023年中国半导体材料市场从32.6亿美元提升至147.3亿美元，占全球20.3%，CAGR达10.1%，高于全球增速6.3%。 国内大部分产品的自给率处于30%以下，并且是技术壁垒较低的封装材料；晶圆材料自给率更低，非常依赖进口； 4.2半导体材料：国内外上市公司清单 5.1制造与封测：高端仍受制于设备瓶颈，加速从“可用”向“最优”升级 晶圆制造是指通过在晶圆上进行光刻、刻蚀等工艺以实现不同功能的集成电路的过程。 封测包括封装和测试两个环节。封装是指将切割、焊线塑封处理的晶圆加工为成品芯片的过程，安放、固定、密封等操作可保护芯片性能并实现芯片内部功能的外部延伸，也是是后摩尔时代技术创新的主流方向之一。测试主要针对芯片产品性能和功能，在封装前后分为晶圆测试与成品测试，这一环节有效确保了芯片良率、控制成本并指导芯片设计和工艺改进，而我国封测行业高速发展，在AI浪潮与政策助力下先进高端封测领域有望率先受益。 5.2晶圆制造工艺技术不断改进 随着终端应用需求的不断变化以及相应的晶圆尺寸缩减，晶圆制造工艺经历了从传统晶体管到HKMG晶体管、从传统平面(Planar)到3D FinFET的改进,典型工艺节点包括HKMG、FinFET和GAA等。HKMG (High-K Metal Gate)，即high k+金属栅，是一种新型的晶体管栅极材料和隔离介质材料的制造工艺，替代了传统的Si02栅介质和聚硅栅材料，可以有效地减少漏电流和降低栅极电容。GAA(Gate-All-Around)是一种更加先进的三维晶体管结构，其栅电极包围着整个通道，从而提供了更好的电控性能。相比于FinFET，GAA技术可以实现更高的集成度和更低的功耗，同时也可以提高芯片的可靠性和稳定性。 5.3全球头部厂商逻辑器件制程不断迭代 根据ICInsights统计，近年来全球许多晶圆厂争相采用先进制程工艺节点制造高性能微处理器、低功耗应用处理器等尖端器件，2024年英特尔量产Intel 3（改进版7nm EUV），三星、台积电3nm实现量产。2024-2025，中芯国际14nm FinFET稳定量产，用于汽车MCU、物联网芯片。N+2（等效7nm）小规模试产，但受EUV光刻机限制，量产进度延迟。。 5.4全球晶圆代工市场规模稳步增长 全