中信建投：半導體設備國內生產提升正加快 晶圓線新建及產業集聚產生機會
芯片製造能力是實現國家集成電路乃至信息產業自主可控的關鍵，晶圓製造和封測，以及上游配套的設備與材料是基礎。本土設計、製造、封測、存儲等環節不斷突破，部分領域已追趕至國際水平。
設備和材料作為半導體產業鏈上游核心，在重視和扶持下將加速本土配套。國產化半導體產業鏈發展現狀如何？
關鍵製程設備本土均有突破
晶圓代工產能方面，2017年全球代工營收約623億美金，中芯國際、華虹半導體等本土晶圓代工企業營收約50億美金，全球代工產值佔比約8%，代工份額提升空間巨大。
晶圓製程方面，本土代工在45nm/40nm以上成熟製程已具備實力，28nm以下的先進製程正努力縮小差距。中芯國際的28nm製程17Q4量產，14nm在2019Q3量產，12nm開始客户導入。華力微19年底突破28nm HKC 工藝，2020年將量產14nm。就14納米而言，中芯國際與台積電/三星/GF差距逐漸縮小。
2018-2021年是大陸產線投入與產能爬坡的密集期，2020年將迎來諸多晶圓新線建設，包括新項目落地，以及已有項目的二期建設或擴產開工，本土半導體資本開支持續維持高位。
存儲是新線重點，投資佔比高達65%，其中本土存儲佔比48%，非本土為17%。規劃涉及設備投資總額約8800億元，根據建設進度預計設備訂單釋放時間，對應2017-2021年每年半導體設備需求約769、1551、1504、1719、1427億元。
2019年全球半導體設備市場約576億美金，大陸地區約130億美金，佔比約22.4%，僅次於台灣的27%，高於韓國的18%。2019年泛半導體設備國產率約16%，IC設備國產化率約5%，其中大陸進口半導體設備中，金額佔比最高的為鍍膜設備，佔比32%，其次是刻蝕設備18%，其次是引線鍵合機12%，剩下氧化擴散爐、光刻機、離子注入機、化學拋光機等設備佔比約10%、9%、4%、4%。鍍膜與刻蝕兩環節設備合計約50%，是國產替代的主力領域，相關公司有望從中受益。
隨着大陸晶圓產線建設，本土晶圓代工產能有望提升3倍，大陸晶圓製造商的市佔率攀升，最終將帶動本土上游配套的設備企業“共生增長”。
本土企業在特色工藝具備競爭力，存儲投資力度大規劃明確，先進/成熟製程逐漸進步，晶圓產能新建給本土設備企業帶來配套機會。目前國內設備商28nm產線批量供應，14nm逐步驗證，看好國產設備在28nm及以上產線機會。我們認為半導體設備國產化容易程度：產品上，功率器件>數字模擬器件>邏輯芯片；製程上，特色工藝>成熟製程>先進製程；尺寸上，4-6寸>8寸> 12寸。
刻蝕/鍍膜/清洗設備國產化較好，光刻/離子注入/量測等有差距
從技術水平看，刻蝕/鍍膜/清洗/CMP/熱處理等設備的國產化水平相對較高，在華力微、華虹等先進的28/14nm晶圓代工產線和長江存儲3D NAND等存儲產線批量應用，份額逐年提升，基本上超過15%。
整體來看，國內刻蝕機國產化率達到18%，中微公司和北方華創貢獻較多。根據中芯國際、長江存儲和合肥睿力的招標情況看，從中微採購的刻蝕機台數佔整體刻蝕機台採購比例約15-20%，逼近東京電子和應用材料，進步明顯。按材料分，國內介質刻蝕設備市場中，中微佔有25%份額，國產化率在各類半導體設備中屬於較高水平；而在硅刻蝕設備市場中，北方華創佔有15%市場份額。
MOCVD設備市場規模在6-12億美元之間，中國是最大的需求市場。薄膜沉積設備國產化率整體較低，PVD設備較CVD設備國產化率高。國內廠商中，已有中微半導體、北方華創、瀋陽拓荊和中晟光電等在細分領域可實現國產替代。
清洗環節：盛美/北方華創/至純等多廠商佈局，國產替代機會較大。國內廠商方面，盛美半導體、北方華創和至純科技可生產槽式晶圓清洗機和單片清洗機。盛美半導體處於領先地位，生產單片清洗機，在國內有比較深厚客户基礎；芯源微側重單片清洗機，北方華創和至純科技槽式和單片均有佈局，三者均已獲得國內大客户訂單，營收規模尚小。
CMP設備市場頭部集中趨勢明顯，國產CMP設備有所突破。隨着晶圓製程工藝發展，所需CMP次數增多，CMP設備和CMP材料的需求也大幅提升。在CMP設備市場競爭激烈, CMP設備廠商由1997年的20家逐漸集中在2017年的兩家，且CMP設備最大的供應商美國應材的市場份額依然呈現逐年遞增的態勢。國內目前主要的CMP設備供應商為中電科和華海清科，在長江存儲最新的30k產能生產線設備招標中，華海清科在硅、二氧化硅材料CMP設備中標多台，國產化率分別達到33%和33%，而銅和鎢CMP設備無國內廠商中標。
而光刻、塗膠顯影、離子注入、量測設備、測試分選等環節相較國際水平有一定差距，但也有份額突破，不超過5%。國產光刻機目前最高到90nm節點，在功率等特色工藝線有所突破；離子注入在光伏及45-22nm低能大束流方面取得突破；量測設備主要集中在膜厚等關鍵尺寸測量上。而其他封測設備如探針台、測試機、分選機等在數字芯片等先進應用上仍有差距。
IC封裝設備國產化相對成熟
半導體封裝設備種類繁多，日系、歐美廠商主導市場。國內封裝設備整體上處於低端，在高端封裝工藝中應用很少，個別機型依靠定製化需求打入市場，尚未形成批量生產帶動高端研發的良性循環，主要原因在於：1）核心零部件“卡脖子”，如氣浮主軸限制了高端減薄機和劃片機的發展；2）設備研發投入高，設備試錯成本高，難以形成市場反哺研發；3）國產封裝設備可靠性相對較差，客户不接受國產設備，與第2點形成惡性循環；4）高端技術人才和團隊匱乏。
先進封裝設備國產化率正逐步提高，傳統封裝設備國產化率較低。根據中國電子專用設備工業協會統計，目前12英寸晶圓先進封裝、測試生產線設備中，已有17種實現高度國產化，國產化率可達70%。封裝用光刻機，倒裝、刻蝕、PVD、清洗、顯影、勻膠等設備均已滿足國內先進封裝需求，部分實現批量銷售。先進封裝用前道設備國產率較高，光刻機、刻蝕機、植球機等超過50%，但傳統封裝設備國產化率整體不超過10%，主要設備如劃片機和鍵合機等仍然嚴重依賴進口，傳統封裝設備是被忽視環節，亟需支持。
測試探針分選設備：長川科技/華峯測控逐漸突破，高端產品正大力佈局。
投資建議
半導體設備國產突破正加速，迎來中長期投資機會
站在2020年當下展望未來，疫情雖影響部分下游終端出貨節奏及需求，但5G商業化正在開啓，5G換機和創新週期長線趨勢確定，終端側和功能端迎來需求增量，核心半導體元件迎來量價提升。另一方面，19年半導體景氣度逐漸好轉，20年貿易環境和行業供需的不確定性雖有增加，但長維度的半導體產業鏈國產替代邏輯正在加速兑現。本土在設計、製造、封測、存儲等環節大力佈局不斷突破，部分領域已追趕至國際水平。設備和材料環節作為半導體產業鏈上游核心部分，也正受到重視和扶持，有望加速本土配套。