中美贸易战为我国半导体行业敲响警钟,半导体自主可控不仅仅是口号,更是涉及到国家安全、国计民生的要务,随着自主可控呼声越来越大,集成电路产业发展需求必将倒逼芯片国产化进程。

 

未来设备国产化是必然选择,随着国家半导体行业的发展,国产设备市场空间超百亿。

 

晶圆厂投资热潮带动半导体设备增长

随着下游半导体行业景气度的提升以及晶圆工业的不断升级,全球迎来半导体晶圆厂投资热潮,这也将会带动上游半导体设备行业高增长。

 

据 SEMI 报告,2017-2020 年,全球将新建 62 座半导体晶圆厂,中国大陆将占 26 座,投资 12 英寸(30mm)晶圆厂将占大比例。以罗方格晶圆厂数据为例,晶圆厂 80%的投资用于购买,这必将大幅带动半导体设备行业的发展。

 

 

据 SEMI 预测,2017 年全球半导体制造设备销售额约 559 亿美元,同比增长 35.6%,首次超过 2000 年的市场高点 477 亿美元。预计 2018 年全球半导体设备市场销售额达 601 亿美元,同比增长 7.5%。

 

其中晶圆加工设备将增加 37.5%,达到 450 亿美元。前端部分、封装设备部分、半导体测试设备预计分别达到 26 亿美元、38 亿美元、45 亿美元,同比增长预计分别为 45.8%、25.8%、22%。

 

SEMI 预测,2018 年,韩国、中国大陆、中国台湾将保持前三,销售额分别达到 169 亿美元、113 亿美元、接近 113 亿美元。虽然韩国保持首榜,但中国设备销售增长率最高达 49.3%。

 

晶圆制造关键设备国产化有待突破

晶圆制造产业属于典型的资产和技术密集型产业,罗方格晶圆厂,总投资的 80%用于购买设备,而购买设备中的 80%是晶圆制造设备。光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备为晶圆制造核心设备,分别占晶圆制造环节的 23%、30%、25%。

 

光刻机作为半导体芯片最核心设备,技术难度高、价格在 2000 万美金以上,高端领域被荷兰 ASML 垄断,市场份额高达 80%,最新出的 EUV 光刻机可用于试产 7nm 制程,可达 3-4 亿美元。全球晶圆代工厂台积电、三星、因特尔展开 20nm 以下制程工艺竞赛的今天,而国产技术领先光刻机仅能用来加工 90nm 芯片。

 

 

薄膜沉积设备单价在 200-300 万美元,一个晶圆厂需要 30 台左右。AMAT 在 CVD 设备和 PVD 设备领域都保持领先,而沈阳拓荆、北方华创等国内企业正在突破。

 

刻蚀机,单价在 200 万美元左右,一个晶圆厂需要 40-50 台。国产刻蚀机市场份额已从 1%提升至 6%。中微半导体 16NNnm 以实现商业化,7-10nm 已达到世界领先水平。

 

国家政策和资金扶持持续加码

2014 年,国家提出建立从晶片到终端产品的产业链规划,强调集成电路设备材料端要在 2020 年之前打入国际采购供应链,分别从政策和资金加大推动半导体国产化进程,国家集成电路大基金已经进入密集投资期,目前大陆集成电路产业投资基金总额高达 6532 亿元,规模有望直逼 1 万亿元。

 

大基金覆盖 IC 设计、晶圆制造、芯片封测等领域。东吴证券认为,未来大基金和国家产业政策在设备方面的投资力度和政策扶持会持续加码,设备国产化是 IC 国产化的重中之重!

 

 

截至 2017 年 9 月,大基金累计投资 55 个项目,涉及 40 家 IC 企业,承诺出资 1003 亿。其中制造、设计、封测、装备材料投资占比分别为 65%、17%、10%、8%。虽然在装备和材料环节投资规模力度小,但仍然推进光刻、刻蚀、薄膜沉积等核心装备。

 

未来将加大围绕国家战略的智能汽车、物联网、人工智能、5G 等新兴产业进行投资规划。东吴证券认为,未来国家资金会持续不断的想设备端倾斜,毕竟只有真正掌握最核心工艺,才能够实现真正意义上的国产化。

 

半导体设备垄断程度高 国产化困难重重

2016 年全球半导体专用设备前十市占率达 92%,销售规模达 379 亿美元,而中国半导体设备前十销售额近 7.3 亿美元,其主要原因是集成电路行业属于典型技术和资本密集型行业,技术差距大,我国设备自制率仅 14%,且集中于后道的封测环节,未来随着我国政策和资金持续扶持加码,关键设备有望实现技术突破。

 

1996 年 5 月 12 日于荷兰瓦圣纳签署《瓦圣纳协议》,协定包括加入管制敏感性高科技输往中国等国家,基于该协议的技术封锁导致半导体设备国产化困难重重,只能依靠进口国外落后的设备和自主研发。

 

中国大陆晶圆厂支出成大 设备占率不断提升

据 SEMI2018 年最新数据,全球晶圆厂 2017 年、2018 年、2019 年设备支出分别为 569 亿美元、600 亿美元、651 亿美元,同比增长分别为 38%、9%、5%,2016-2019 年 CAGR 为 16%,是自 1990 年以来首次连续四年正增长。

 

而中国大陆半导体设备需求 2017 年、2017 年、2019 年预计分别达 68.4 亿美元、100 亿美元、172 亿美元,同比增长分别为 5.88%、57%、60%。东吴证券预计,2019 年中国大陆设备支出将成为全球支出最高的地区。

 

 

过去两年全球兴建 17 座 12 寸晶圆厂,十座设在中国大陆,东吴证券认为,从建设开工到投产产量整个周期需要 3-5 年,那么 2018-2019 年是中国大陆晶圆设备投资潮,全球半导体设备产业将出现前所未有的欣欣向荣局面。

 

2017 年全球晶圆制造设备销售额达 450 亿美元,同比增长 53.43%,远超其他设备,而中国晶圆制造设备资本支出在 2018-2019 年将达 166.24 亿美元,占中国半导体资本支出的 60%,2015-2019 年 CAGR 达 20.55%,但中国设备在全球市场份额仅为 4%,供给和市场份额极不匹配。

 

据 CEPEA 统计,2016 年国产半导体设备在中国大陆市占率仅 11%,IC 设备占全部半导体设备销售 49%,2018-2020 年国产集成电路设备平均增长率有望超 25%,2020 年半导体设备销市占率有望达 20%,IC 设备有望达 50 亿元。

 

 

国产晶圆制造设备 未来三年有望超百亿

中国晶圆制造设备市场需求处于上升阶段,根据 SEMI 数据线性外推估计 2015-2020 年我国晶圆设备市场 CAGR 达 32.43%、VLSI Research2017 年公布数据中晶圆制造各环节设备比例假设与 CEPEA 预测 2020 年国产半导体设备市占率达 20%假设这三个数据来推算,2018 年、2019 年、2020 年国产晶圆生产设备市场空间有望达 39.9 亿元、70.82 亿元、140 亿元,增速分别为 53.55%、77.5%、96.98%,2018-2020 年累计市场空间达 250 亿元,CAGR 为 87%。

 

 

根据国产 21 挑 12 寸晶圆厂产线情况,综合考虑晶圆厂建设时间先、设备投资比例,东吴证券测算 2018 年、2019 年、2020 年我国国产晶圆制造设备市场空间达 71 亿元、137 亿元、180 亿元。以 SEMI 口径设备端测算 2018-2020 年的市场空间约 250 亿元,从兴建晶圆厂投资端测算 2018-2020 市场空间约 387 亿元。

 

虽然我国设备市场层现繁荣景象,半导体制造设备国产化进程不断加速,但国产化完全替代不是一撮而就,只有不断加强研发水平、提高技术能力,才能真真正正提高我国半导体制造设备的国际竞争力。