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主要半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)
半導(dǎo)體設(shè)備主要應(yīng)用于芯片的制造的封測環(huán)節(jié)。芯片制造中，主要用到包括光刻機、刻蝕機、CVD、PVD、離子注入機等。芯片封測中，主要用到測試機、探針臺、分選機等。
圖1. 主要半導(dǎo)體設(shè)備分類
本文選取的19家企業(yè)中，覆蓋半導(dǎo)體設(shè)備的各個細分領(lǐng)域?？涛g機、CVD、前道檢測和后道檢測四個領(lǐng)域均有4-6家企業(yè)，光刻機、PVD、離子注入機和CMP設(shè)備領(lǐng)域有1-3家企業(yè)。
19家企業(yè)中，最早的中科泰龍成立于1992年，最新的北京悅芯成立于2017年，一半企業(yè)（10家）在2010-2015年間成立。部分企業(yè)如中微半導(dǎo)體、沈陽拓荊已經(jīng)是首批科創(chuàng)板上市企業(yè)的熱門候選。有些企業(yè)如江蘇魯汶、北京悅芯、東方晶源等，雖然成立時間不長，卻已成為投資機構(gòu)追捧的對象。
研究框架及結(jié)論
本文從技術(shù)先進性和潛在市場規(guī)模兩個維度對19家半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)進行評估。技術(shù)先進性是半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)發(fā)展的最核心動力，而潛在市場規(guī)模評估企業(yè)的發(fā)展空間。
圖4.科創(chuàng)板企業(yè)評估框架
技術(shù)先進性是設(shè)備企業(yè)發(fā)展的核心動力。技術(shù)先進性分析參考產(chǎn)業(yè)化水平和專利價值評估兩方面。
產(chǎn)業(yè)化水平是公司產(chǎn)品應(yīng)用情況，例如產(chǎn)品應(yīng)用在邏輯芯片制造的企業(yè)比產(chǎn)品應(yīng)用在光伏制造的企業(yè)技術(shù)先進更高，產(chǎn)品應(yīng)用在14nm制程的企業(yè)比產(chǎn)品應(yīng)用在90nm制程的企業(yè)技術(shù)先進更高。
為衡量企業(yè)間專利的相對價值，我們構(gòu)建了一個CIA（Comprehensive Innovation Ability）指數(shù)，以已公開專利為基礎(chǔ)，從專利數(shù)量、專利質(zhì)量、專利價值和研發(fā)實力四個方面對潛在企業(yè)進行技術(shù)先進性評估。
圖5. 專利價值CIA指數(shù)評估體系
半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)細分市場規(guī)模是評估企業(yè)發(fā)展?jié)摿Φ闹匾笜?biāo)。我們采用自下而上和自上而下兩種方法評估半導(dǎo)體設(shè)備細分領(lǐng)域市場規(guī)模。自下而上方法根據(jù)目前已披露的晶圓廠建設(shè)計劃投資額估算。自上而下的方法則參考了行業(yè)協(xié)會SEMI和Gartner等咨詢機構(gòu)對于行業(yè)規(guī)模的預(yù)測。
圖6. 2020年我國細分設(shè)備市場規(guī)模及主要企業(yè)
綜合技術(shù)和市場兩個維度、四個方面信息，我們將上述19家企業(yè)分為5個等級。下圖給出技術(shù)先進性和潛在市場規(guī)模的結(jié)果，詳細信息見文末。5星企業(yè)有中微半導(dǎo)體、中電科電子裝備和屹唐半導(dǎo)體三家，這些企業(yè)在技術(shù)先進性上均有較多高質(zhì)量專利積累，產(chǎn)品也得到很好應(yīng)用。4星和3星企業(yè)相對星企業(yè)在技術(shù)先進性或市場規(guī)模上相對較弱。例如上海微電子，雖然光刻機市場很大，但公司90nm光刻機雖通過驗證但仍未進入市場。2星和1星企業(yè)所在市場規(guī)模較小。部分企業(yè)如江蘇魯汶、北京悅芯成立時間較短但技術(shù)先進，企業(yè)處于高速發(fā)展期。
圖7. 半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)綜合評價
半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析
半導(dǎo)體設(shè)備是國家戰(zhàn)略性基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心，而半導(dǎo)體設(shè)備是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)上的重要環(huán)節(jié)，設(shè)備技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對于掌握與突破先進制造和封測技術(shù)具有重要意義，是國家戰(zhàn)略性基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。
發(fā)展先進半導(dǎo)體設(shè)備必須依靠自主創(chuàng)新?！锻呱{協(xié)定》針對先進半導(dǎo)體設(shè)備對我國禁運。該協(xié)定在巴黎統(tǒng)籌委員會（二戰(zhàn)后成立旨在限制蘇聯(lián)）的基礎(chǔ)上于1996年簽訂，至今締約國包括“巴統(tǒng)”17國在內(nèi)的42個國家。協(xié)定要求，對半導(dǎo)體設(shè)備等9大類、45個方面的敏感產(chǎn)品或技術(shù)，如果締約國要將這些產(chǎn)品賣給非成員國，要向其他締約國通報。理論上，該協(xié)定制約除了42個締約國以外的全部非締約國。但實際上，締約國在重要技術(shù)的出口決策上受美國的影響很大，目前重點限制對象包括中國、伊朗、利比亞、朝鮮等國家。
發(fā)展半導(dǎo)體設(shè)備是國家重點戰(zhàn)略。在《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》中的16個國家科技重大專項中，兩項專項針對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，其中02專項“極大規(guī)模集成電路制造技術(shù)及成套工藝”用于支持半導(dǎo)體設(shè)備研發(fā)。2014年，國務(wù)院頒布《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》，設(shè)立集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金，基金一期規(guī)模國家和地方合計6500億，二期仍在募集中，預(yù)計超過6000億，二期將加大對于半導(dǎo)體設(shè)備和材料的投資。
半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)市場空間大
短期內(nèi)，新建晶圓廠和舊產(chǎn)線折舊換新是半導(dǎo)體設(shè)備的主要需求。長期看，國內(nèi)長期處于制造和封測技術(shù)的追趕態(tài)勢下，而這些技術(shù)的升級需要設(shè)備升級，這保障了設(shè)備市場的長期高速發(fā)展。
大量新建晶圓廠推高設(shè)備需求。在新建晶圓廠的投資中，制造設(shè)備約65%，封裝測試設(shè)備約12%。根據(jù)SEMI估算，2018年中國大陸半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模約128.2億美元，超越中國臺灣成為全球第二大設(shè)備市場，2020年預(yù)計增長至170.6億美元（合11143億元人民幣），年復(fù)合增長率約15.4%。
圖8. 我國主要已建與在建8/12英寸產(chǎn)線
工藝升級帶動設(shè)備升級，保障設(shè)備市場長期增量。晶圓代工廠工藝從28nm升級到7nm，設(shè)備支出增加一倍。目前，以臺積電、三星主導(dǎo)的尺寸縮減競賽有望延續(xù)至2023年。3nm制程之后，以英特爾為代表的Chiplet技術(shù)有望延續(xù)摩爾定律。國內(nèi)制造技術(shù)的追趕態(tài)勢較長時間內(nèi)仍將持續(xù)，國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備升級將同步發(fā)展。
半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)本土化率低
全球市場呈現(xiàn)壟斷格局。半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)高門檻使得全球設(shè)備市場格局高度集中，銷量前十企業(yè)常年被美國、日本、荷蘭企業(yè)所壟斷。占比較大的細分市場上，光刻機、刻蝕機、PVD、大束流離子注入機和CMP設(shè)備方面，市場前三企業(yè)占據(jù)市場超過90%的市場份額。CVD、前道檢測和后道檢測方面，前三企業(yè)占據(jù)市場超過70%市場份額。
圖9. 2012-2017年，全球半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)銷量前十企業(yè)
圖10. 2012-2017年，全球半導(dǎo)體設(shè)備分類別銷量前三企業(yè)
我國半導(dǎo)體設(shè)備本土化率低。半導(dǎo)體設(shè)備主要應(yīng)用于芯片制造和芯片封測環(huán)節(jié)。制造環(huán)節(jié)包括光刻、金屬與化合物薄膜的沉積和刻蝕、離子注入、熱擴散、剝離與清洗以及晶圓測試。芯片封測中，主要包括晶圓切割、裝片、焊線以及成品測量。我國半導(dǎo)體設(shè)備整體本土化率在10%左右，面向先進工藝半導(dǎo)體設(shè)備如光刻機、離子注入機、薄膜設(shè)備等則更低。
圖11. 2011-2016年我國國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備比重
總結(jié)
半導(dǎo)體設(shè)備是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的核心環(huán)節(jié)，是短板中的短板，其發(fā)展需要給予更多的關(guān)注和支持。作為信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上，還有芯片設(shè)計、芯片制造、芯片封裝與測試、關(guān)鍵材料、EDA工具和云服務(wù)等環(huán)節(jié)。這些領(lǐng)域也一樣需要關(guān)注和支持，從科創(chuàng)板視角，產(chǎn)新智庫也在進行研究，后續(xù)將陸續(xù)推出相應(yīng)的成果，敬請關(guān)注！
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