半导体-电子行业：薄膜沉积设备颇具市场活力，国产化替代正当时

平安证券研究所电子信息团队2023年10月11日分析师：付强、徐勇、闫磊、徐碧云证券研究报告薄膜沉积设备颇具市场活力，国产化替代正当时行业评级：半导体 强于大市（维持）电子强于大市（维持）2投资建议国内半导体产业蓬勃发展，为半导体设备公司提供了广阔的平台市场，薄膜沉积设备厂商深度受益。美国对华半导体制裁持续，先进制程受阻，中短期内，国内半导体产业锁定成熟制程快速拓展，形成存量国产替代和产业增量拓展的双重推手，外部市场环境优越，国内半导体设备厂商迎来前所未有的机遇；远期看，先进制程快速发展，半导体工艺复杂度大幅提高，对半导体设备的市场需求也随之攀升，待国内先进制程取得突破后，对设备产业链将起到巨大的带动作用。薄膜沉积设备作为半导体制造三大核心设备之一，是后续几乎所有工艺的基础，重要性不言而喻，在目前优越的市场环境及政策支持下，产业链共同发力，需求端火热，供给端也在努力追赶、加速放量，叠加目前仍然较低的国产化水平，产业前景长期向好的趋势较为明确。PVD、CVD是薄膜沉积主流，ALD作为沉积设备新宠，在先进制程中的应用越发凸显。PVD、CVD占据薄膜沉积赛道的半壁江山，半导体制造中绝大多数金属层、介质层及半导体层均为PVD、CVD设备制造；随着先进制程的不断发展，对膜厚精度、薄膜质量、台阶覆盖率等提出了更高的要求，HDPCVD、SACVD等技术应运而生，且ALD由于具备原子层级的膜厚控制能力，在先进制程的核心工艺（如SADP、HKMG等）中发挥关键作用，逐渐成为先进制程工艺平台的“新宠”。国内多家厂商在薄膜沉积设备领域均有涉猎，侧重点有所差异，竞争格局较为良性。北方华创是国内PVD龙头，稀缺性较强，且在LPCVD、APCVD、ALD领域也有所布局，产品已经批量应用到半导体产线中；拓荆科技专注薄膜沉积设备，拥有PECVD、SACVD、ALD三大产品系列，公司处于快速上升阶段；微导纳米依靠ALD设备起家，在光伏、半导体中均有应用，且公司是国内首家成功将量产型High-k ALD应用于28nm节点集成电路制造前道生产线的国产设备公司，在ALD领域颇具竞争优势。上述半导体设备厂商的产品结构有所不同，侧重点分化明显，形成了较为良性的差异化竞争格局。投资建议：当前国内半导体产业扩张如火如荼，而海外对华半导体制裁持续加码，国内半导体设备厂商面对优越的市场环境和政策支持，前景较为乐观；薄膜沉积设备作为半导体核心设备之一，在半导体制造中具有重要作用，在国产化替代、技术进步以及产业扩张带来的多重市场需求下，产业链共同发力，PVD、CVD、ALD等薄膜沉积设备赛道在未来较长时间内将持续火热，建议积极关注。风险提示：（1）美国对华半导体制裁的风险。（2）国产化替代市场需求不及预期的风险。（3）国内公司技术突破不及预期的风险。CONTENT目录一、半导体产业结构复杂，上游设备是关键四、国内厂商快速追赶，差异化竞争格局较为健康三、薄膜沉积颇具活力，CVD/PVD/ALD各司其职二、设备市场环境优越，国产化替代正当时五、投资建议与风险提示41.1 半导体产业蓬勃发展，上游设备是基石数据来源：Wind，SEMI，华经产业研究院，平安证券研究所中国半导体产业销售额（亿美元）全球半导体设备销售占比@2022（%）020040060080010001200202120222023E2024E全球半导体设备市场规模（亿美元）全球半导体产业销售额（亿美元）国内半导体产业蓬勃发展，设备市场颇具活力。2022年，全球半导体产业销售额约为5741亿美元，中国半导体产业销售额约为1813亿美元，地位举足轻重；根据SEMI数据，2022年全球半导体设备市场规模约为1074亿美元，其中中国大陆占比约26.3%，合计约282亿美元；国内半导体产业迅猛向前，带动上游产业链配套同步发展。中国大陆中国台湾韩国北美日本欧洲其他地区0500100015002000201720182019202020212022020004000600020172018201920202021202251.2 半导体制造工艺复杂，薄膜沉积至关重要数据来源：中芯国际公告，平安证券研究所半导体制造工艺复杂，核心工艺包括薄膜沉积、光刻、刻蚀、离子注入、退火、化学机械研磨等，集成电路的制造需要重复几十次甚至上百次以上工艺，从而实现各膜层图案的堆叠。氧化芯片制造的第一步是对晶圆表面进行氧化，形成一层绝缘层，一是可做后期工艺的辅助层，二是协助隔离电学器件，防止短路。光刻和刻蚀把氧化后的晶圆表面旋涂一层光刻胶，随后对其进行曝光，再通过显影把电路图形显现出来，光刻层数多达几十层，每一层之间的校准必须非常明确，接下来进行刻蚀，用化学腐蚀反应的方式，或用等离子体轰击晶圆表面的方式，光刻胶覆盖的位置被保护，没有被覆盖的位置被刻蚀，形成凹陷，实现电路图形的转移。离子注入、退火离子注入就是把杂质离子轰进半导体晶格中，使得晶格中的原子排列混乱或者成为非晶区，退火是将离子注入后的半导体放在一定温度下进行加热，恢复晶体的结构消除缺陷，从而激活半导体材料的不同电学性能。化学机械研磨每个结构层完成后用化学腐蚀和机械研磨相结合的方式对晶圆表面进行磨抛，实现表面平坦化。后期处理最后，晶圆再经过背面减短、切片、封装、检测，一个完整的芯片产品制备完成。重复流程芯片制造的主要步骤需要循环反复几十次甚至上百次。薄膜沉积物理气相沉积用于形成各种金属层，连通不同的器件和电路，以便进行逻辑和模拟计算；化学气相沉积用于形成不同金属层之间的绝缘层。电镀则专用于生长铜连线金属层。半导体制造工艺61.2 半导体制造工艺复杂，薄膜沉积至关重要数据来源：各公司官网，平安证券研究所氧化氧化炉AMAT日本日立TEL北方华创屹唐半导体薄膜沉积PVDCVDALDAMATLAMTEL北方华创拓荆科技中微公司AMATUlvac北方华创ASMTEL北方华创拓荆科技微导纳米涂胶涂胶显影设备TELDNS芯源微光刻光刻机ASML尼康佳能上海微电子离子注入离子注入机AMATACLS凯世通中科信刻蚀刻蚀机LAMTELAMAT北方华创中微公司抛光CMP设备AMAT日本荏原华海清科电科装备45所检测检测设备KLAAMAT精测电子中科飞测华峰测控多次清洗清洗设备DNSTELLAM北方华创盛美上海芯源微半导体上游设备产业链丰富，薄膜沉积设备是基础。薄膜沉积、光刻、刻蚀被视为半导体制造的三大核心设备，其中，薄膜沉积是基础，负责金属、介质以及半导体薄膜的制备。CONTENT目录一、半导体产业结构复杂，上游设备是关键四、国内厂商快速追赶，差异化竞争格局较为健康三、薄膜沉积颇具活力，CVD/PVD/ALD各司其职二、设备市场环境优越，国产化替代正当时五、投资建议与风险提示82.1 机会所在-美国对华半导体制裁，设备国产化获大力支持数据来源：美国商务部，平安证券研究所管制措施推出时间管制主要内容2018年4月美国商务部发布公告，在未来7年内禁止中兴通讯向美国企业购买敏感产品。2019-2020年2019年5月，华为及68家附属关联公司被美国列入“实体名单”；2020年5月，BIS限制华为购买使用美国技术、软件设计制造的半导体；2020年8月，BIS在实体清