电子行业研究：半导体刻蚀设备：技术发展推动，国产放量可期

敬请参阅最后一页特别声明 1 投资逻辑 刻蚀设备是晶圆制造第二大设备，重要性仅次于光刻机，占整体前道设备价值量的 22%。随着多重掩膜、大马士革工艺应用以及存储芯片内 3D 叠堆等技术加速渗透，刻蚀设备在半导体制造中的需求量和重要性不断上升。 逻辑芯片不断突破，先进工艺刻蚀次数也不断提升,对刻蚀设备的数量和质量提出了更高的要求。对于中国大陆逻辑电路制造而言，先进制程的主流工艺是 FinFET 工艺，受制于部分设备能力，国内先进制程的发展目前还需要依赖多重曝光实现更小的尺寸，使得刻蚀技术及相关设备的需求数量和重要性进一步提升。存储器件领域，2D NAND 向 3D NAND 的转变以及 3D NAND 层数的提升需要更高要求的刻蚀工艺，刻蚀要在氧化硅和氮化硅的叠层结构上加工 40:1 到60:1 甚至 100：1 的极深孔或极深的沟槽。以上均是国内半导体刻蚀工艺以及设备供应商面临的关键问题，而国产设备厂商也只有突破了这些环节才能进一步实现逻辑和存储先进制程扩产，从而进一步带动其他国产设备需求的释放。 刻蚀设备市场格局高度集中，海外三大厂商寡头垄断，占据总市场份额的 90%。2022 年刻蚀龙头 Lam Research（LRCX、泛林半导体）全球市场份额占比 46.7%。就我国本土市场而言，据智研咨询统计，现阶段中国刻蚀设备国产化率约在 20%左右。中国海关进口数据显示，2017 年以来，刻蚀机进口数量在 2021 年达到巅峰，2022 年受到行业周期以及相关出口禁令的影响出现下滑，同时也反映了国产刻蚀设备在出厂数量和技术水平上有所提升。2023 年下半年进口数量未见明显增加但单机进口价格呈现翻倍的增长，进口金额快速提升。 重点看好中微公司+北方华创： 中微公司：公司是国内领先的半导体刻蚀设备及 MOCVD 设备制造商，逐步向薄膜沉积设备等半导体设备延展。公司2004 年成立以来，开发了 CCP 单/双台机、ICP 单/双台机，可以覆盖大部分刻蚀应用，并且在高壁垒卡脖子领域例如极高深宽比和大马士革工艺方面持续突破。在逻辑方面，公司刻蚀机已经在从 65 纳米到 5 纳米的各个技术结点大量量产。在存储方面，公司的刻蚀设备均用于先进 3D NAND 和 DRAM 量产。公司致力于提供超高深宽比掩膜（≥40:1）和超高深宽比介质刻蚀(≥60:1)的全套解决方案，已经开展现场验证，目前进展顺利。有望针对国产卡脖子环节突破，受益于后续存储及先进逻辑产线扩产。中微公司全员持股，3 次股权激励覆盖几乎全员，公司未来与员工成长深度绑定，为公司持续健康发展注入动力。 北方华创：北方华创是国内 ICP 刻蚀设备龙头，ICP 刻蚀产品出货累计超过 2000 腔。2005 年华创第一台 ICP 硅刻蚀机进入生产线，目前是国内主流客户的优选机台。12 英寸 TSV 深硅刻蚀机是国内 TSV 量产生产线主力机台，支持 Chiplet 工艺应用。公司实现 CCP 刻蚀设备突破，2022 年公司推出 8 英寸 CCP 刻蚀设备并开始批量供应和 12 英寸 CCP 晶边介质刻蚀机已进入多家生产线验证。国企背景下，公司积极推进股权激励，2018-2022 年中三次股权激励，授予对象覆盖范围扩大，行权条件绑定专利数量，积极推动研发创新。 看好中微公司和北方华创在刻蚀领域技术的持续突破，在下游的技术覆盖率和渗透率持续提升，同时根据 SEMI 数据，2023 年半导体设备经历低谷后 24 年有望开始边际修复。自主可控叠加复苏预期，持续推荐半导体刻蚀设备行业，推荐刻蚀双杰：中微公司、北方华创。 风险提示 行业景气度波动、新产品研发及验证进展不及预期、竞争加剧的风险、国际贸易摩擦加剧的风险。 行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 2 扫码获取更多服务 内容目录 一、刻蚀设备：高深宽比刻蚀/多重曝光等高壁垒技术驱动升级......................................... 4 1、刻蚀设备占前道设备价值量 22%，其中 CCP 和 ICP 各占近一半 ................................... 4 2、逻辑电路中多重曝光+大马士革工艺，刻蚀设备价值凸显........................................ 5 3、存储芯片中刻蚀设备占比更高，高深宽比刻蚀具极高技术壁垒................................... 6 二、寡头垄断刻蚀设备市场，泛林半导体............................................................ 8 1、 全球市场寡头垄断，中国大陆依赖进口.................................................... 8 2、全球刻蚀龙头：泛林半导体刻蚀起家，内生外延快速发展....................................... 9 三、重点看好刻蚀双杰：中微公司+北方华创........................................................ 11 1、中微公司：国产刻蚀机龙头，刻蚀设备卡脖子问题得到解决.................................... 11 2、北方华创：ICP 刻蚀龙头，平台型公司业务广泛 .............................................. 14 四、风险提示................................................................................... 16 图表目录 图表 1： SEMI 预计 2024 年全球半导体设备恢复增长达到 1053 亿美元................................... 4 图表 2： 刻蚀占整个半导体制造设备中占比 22%，2022 年约 230 亿美元市场，其中 ICP 和 CCP 约各占一半 ... 4 图表 3： 逻辑电路产品的剖面图 ................................................................... 5 图表 4： 双重曝光技术具体制造步骤及刻蚀后微观示意图 ............................................. 6 图表 5： 双大马士革工艺（via-trench，先通孔再沟槽）技术示意图 ................................... 6 图表 6： 存储芯片 3D NAND 结构示意图 ............................................................. 7 图表 7： 3D NAND 中高深宽比通孔刻蚀面临的问题和挑战.............................................. 7 图表 8： 中