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一、國內(nèi)設備企業(yè)平均自制率僅為16%

2011-2016年，國內(nèi)設備企業(yè)平均自制率僅為16%，國產(chǎn)設備自制率還有較大提升空間。我國計劃到“十三五”末期，國產(chǎn)集成電路設備在國內(nèi)芯片制造廠的替代率至少達到30%，全球半導體產(chǎn)能大轉移為國內(nèi)集成電路設備企業(yè)帶來重要歷史機遇。

圖表1：2011-2016年我國半導體設備平均自制率情況統(tǒng)計

資料來源：SEMI、中國電子專用設備工業(yè)協(xié)會、韋伯咨詢整理

2018年我國半導體設備十強單位完成銷售收入94.97億元，同比增長24.6%。目前，我國半導體設備大的公司收入與海外巨頭差別較大。國內(nèi)半導體設備公司有望把握國內(nèi)晶圓廠投資高峰，迎來重要的發(fā)展時機，在各個細分領域不斷迎頭追趕。

圖表2：2017年我國半導體設備排名前五的企業(yè)名單

資料來源：SEMI、中國電子專用設備工業(yè)協(xié)會、韋伯咨詢整理

一、氧化/擴散爐(高溫爐)

芯片的制造流程中，硅片表面通過氧化的方式生長一層氧化層，通過在氧化層上刻印圖形和刻蝕，達到對硅襯底進行擴散摻雜，激活硅片的半導體屬性，從而形成有效的PN結。

用于熱退火等熱工藝的高溫爐分為三類：臥式爐、立式爐、快速熱處理(RTP)。

高溫爐市場主要被外資品牌占據(jù)，如應用材料、日本日立、東京電子等企業(yè)，CR3市場份額超過90%。內(nèi)資品牌中，北方華創(chuàng)12英寸立式氧化爐實現(xiàn)產(chǎn)線應用。屹唐半導體2016年收購了美國公司Mattson，該公司在RTP設備具有領先優(yōu)勢。

圖表3：高溫爐市場中外主要企業(yè)名單

資料來源：公司官網(wǎng)、韋伯咨詢

二、光刻設備

光刻的本質是把電路結構圖復制到硅片上的光刻膠上，方便之后進行刻蝕和離子注入。從集成電路誕生之初，光刻就被認為是集成電路制造工藝發(fā)展的驅動力。

全球光刻機市場主要由荷蘭的阿斯麥(ASML)、日本尼康和佳能三家把持，其中ASML更是全球絕對龍頭，市占率超過67%，幾乎壟斷了高端光刻機（EUV）市場。日本尼康和佳能產(chǎn)品主要為中低端機型。

國產(chǎn)光刻機領域中，上海微電子(SMEE)一枝獨秀。2018年3月，上海微電子承擔的“02專項”的“90nm光刻機樣機研制”順利通過驗收，成為國產(chǎn)光刻機的優(yōu)秀代表。

圖表4：2011-2017年ASML光刻機出貨量遙遙領先（臺）

資料來源：ASML、公司官網(wǎng)、韋伯咨詢整理

三、涂膠顯影設備

涂膠顯影設備是光刻工序中與光刻機配套使用的涂膠、烘烤及顯影設備，包括涂膠機、噴膠機和顯影機。該設備不僅直接影響光刻工序細微曝光圖案的形成，對后續(xù)蝕刻和離子注入等工藝中圖形轉移的結果也有著深刻的影響。

全球涂膠顯影設備龍頭為東京電子、日本迪恩士和德國蘇斯微。

國內(nèi)有競爭力的公司為沈陽芯源微，公司客戶包括臺積電、長電科技、華天科技等國內(nèi)知名公司，同時正在長江存儲、上海華力等前道芯片制造廠商進行驗證。

圖表5：涂膠顯影設備中外企業(yè)市場格局

資料來源：芯原微電子年報、韋伯咨詢整理

四、刻蝕設備

刻蝕指將硅片上未被光刻膠掩蔽的部分通過選擇性去掉，從而將預先定義的圖形轉移到硅片的材料層上的步驟。

刻蝕設備分為三類，介質刻蝕機、硅刻蝕機、金屬刻蝕機，三者占比為48%、47%、5%，介質刻蝕機和硅刻蝕機是市場上主流的刻蝕設備。

全球刻蝕設備行業(yè)前三名分別為拉姆研究、東京電子、應用材料，CR3超過90%。

國內(nèi)企業(yè)中，中微公司的介質刻蝕領機全球領先，已經(jīng)進入臺積電新工藝產(chǎn)線。北方華創(chuàng)的硅刻蝕機和金屬刻蝕機在國內(nèi)領先。

圖表6：刻蝕設備中外資企業(yè)品牌

資料來源：拉姆研究、Factor&Equilibrium、平安證券

五、離子注入設備

一般而言，本征硅(即原始不含雜質的硅單晶)導電性能很差，只有當硅中加入少量雜質，使其結構和電導率發(fā)生改變時，硅才成為真正有用的半導體。這個過程被稱為摻雜，離子注入是主要的摻雜方法。

全球離子注入機龍頭為美國應用材料和Axcelis公司，兩家合計占據(jù)全球近90%的市場份額。

國內(nèi)企業(yè)中，只有凱世通和中科信具備集成電路離子注入機的研發(fā)和生產(chǎn)能力。目前凱世通離子注入機廣泛運用于太陽能電池、AMOLED等領域，屬于國內(nèi)領先，集成電路離子注入機目前正處于驗證階段。

圖表7：離子注入設備內(nèi)外資品牌格局

資料來源：公司官網(wǎng)、韋伯咨詢整理

六、薄膜沉積設備

1、PVD設備

物理氣相沉積(PVD)沉積金屬屬于集成電路工藝的金屬化環(huán)節(jié)，金屬化是芯片制造過程中在絕緣介質薄膜上沉積金屬薄膜以及隨后刻印圖形以便形成互連金屬線和接觸孔或通孔連接。物理氣相沉積(PVD)常用的方法是蒸發(fā)和濺射。

目前全球PVD市場高度壟斷，應用材料一家獨大，占據(jù)全球超過85%的市場份額。

國內(nèi)企業(yè)北方華創(chuàng)實力領先，公司28nm氮化鈦硬掩膜(HardmaskPVD)、Al-PadPVD設備已率先進入中芯國際供應鏈體系，成為國產(chǎn)PVD的佼佼者。

圖表8：PVD設備市場內(nèi)外資品牌格局

資料來源：各公司官網(wǎng)、韋伯咨詢

2、CVD設備

薄膜沉積常見工藝為化學氣相沉積(CVD)和物理氣相沉積(PVD)?；瘜W氣相沉積是通過氣體混合的化學反應在硅片表面沉積一層固體膜的工藝。目前CVD需要用到CVD設備，包括APCVD(常壓CVD)、LPCVD(低壓CVD)和等離子體輔助CVD。

全球CVD市場上，應用材料占據(jù)龍頭地位，全球市場份額達到30%，其次是東京電子和拉姆研究，市場集中度較高。

國內(nèi)市場上，北方華創(chuàng)的LPCVD，以及沈陽拓荊的PECVD，已通過主流晶圓代工廠驗證，實現(xiàn)了小批量生產(chǎn)交付

圖表9：CVD設備市場中外資品牌格局

資料來源：Gartner、《半導體制造工藝》、韋伯咨詢整理

七、CMP設備

CMP（化學機械拋光）工藝指拋光機的拋光頭夾持住硅片相對拋光墊做高速運動，拋光液在硅片和拋光點之間連續(xù)流動，拋光液中的氧化劑不斷接觸裸露的硅片表面，產(chǎn)生氧化膜，然后借助拋光液中的微粒機械研磨作用去除氧化膜。

CMP機臺市場被應用材料和日本的Ebara高度壟斷，兩者市占率接近90%。

國內(nèi)市場上，華海清科和電科裝備45所是主要的研發(fā)力量。華海清科國產(chǎn)首臺8英寸CMP設備已實現(xiàn)出廠銷售。電科裝備45所自主研發(fā)的CMP商用機已在中芯國際天津公司進行上線驗證。

圖表10：CMP設備市場中外資品牌格局

資料來源：各公司官網(wǎng)、韋伯咨詢整理

八、檢測設備

1、質量測量設備

半導體制造環(huán)節(jié)的檢測流程分為前道檢測和后道檢測。其中，前道檢測主要分為光學測量和缺陷檢測，統(tǒng)稱為質量測量。

目前集成電路質量測量設備全球主要的供應商是科磊半導體(KLATencor)、應用材料和日本日立，市占率分別為52%、12%和11%。市場競爭格局集中。

國產(chǎn)企業(yè)主要代表是上海睿勵科學和上海精測。睿勵科學具備光學膜厚測量系統(tǒng)、光學關鍵尺寸和形貌測量系統(tǒng)，國內(nèi)技術領先。2014年獲得三星數(shù)臺訂單，并于2018年獲得三星的重復訂單。上海精測開發(fā)了適用于半導體工業(yè)級應用的膜厚測量以及光學關鍵尺寸測量系統(tǒng)。

圖表11：質量測量設備企業(yè)全球市場份額情況

資料來源：科磊半導體、韋伯咨詢整理

2、電學檢測設備

后道檢測主要為電學檢測，核心設備包括測試機、探針臺和分選機。

目前，電學檢測設備市場集中度很高，其中測試機主要被愛德萬和泰瑞達壟斷，分選機被愛德萬、科休半導體、愛普生等企業(yè)壟斷，探針臺被東京電子、東京精密和伊智所壟斷。國內(nèi)龍頭長川科技已經(jīng)布局測試機和分選機市場，積極研發(fā)探針臺。華峰測控主要產(chǎn)品為測試機，是國內(nèi)大的半導體測試機供應商。上海中藝主要產(chǎn)品為分選機?！?/span>

圖表12：國內(nèi)外電學檢測設備主要競爭企業(yè)名單

資料來源：各公司官網(wǎng)、韋伯咨詢整理

九、清洗設備

硅片清洗的目標是去除所有表面沾污，包括顆粒、有機物、金屬和自然氧化層。目前占統(tǒng)治地位的硅片清洗方法是濕法清洗。濕法清洗設備分為單片清洗設備和槽式清洗設備，槽式清洗設備可以批量清洗硅片，但是可能會導致互相污染現(xiàn)象。

全球清洗設備龍頭迪恩士、東京電子和拉姆研究，CR3接近90%，其中迪恩士一家占比超過50%，是絕對的龍頭。

國內(nèi)企業(yè)中，盛美半導體是國產(chǎn)清洗設備的優(yōu)秀代表，主流產(chǎn)品得到國際一流品牌包括中芯國際、長江存儲、SK海力士等企業(yè)的認可。至純科技正在積極布局集成電路清洗設備。

圖表13：清洗設備市場中外資品牌格局

資料來源：TMr、公司官網(wǎng)、韋伯咨詢

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