半导体设备零部件赛道坡长垒高，国产替代正当时

一、半导体设备零部件市场空间广阔，美国新规加速国产替代

 

1.1.半导体设备零部件市场空间广阔
 

全球半导体市场长期稳定增长。根据 WSTS 的数据，全球半导体行业销售额从 1999 年 1494 亿美元增长到 2021 年 5560 亿美元，21 年的复合增速为 6.45%，全球半导体行业保持长 期稳定增长。2022 年消费电子市场需求有所放缓，电动车、新能源、物联网、5G/6G、人工智能、机器 人等应用推动半导体行业继续增长，WSTS 预计 2022 年全球半导体行业销售额为 6330 亿美 元，同比增长 13.8%。

 

半导体行业遵循“一代技术、一代工艺、一代设备”的产业规律，半导体设备是使半导体 行业延续“摩尔定律”的瓶颈和关键。半导体设备厂商受益于全球晶圆厂持续提高资本支出。根据 SEMI 的数据，全球半导体设 备的市场规模从 2011 年 435 亿美元增加到 2021 年 1026 亿美元，近十年复合增速为 8.96%， 其中中国半导体设备市场规模为 296.4 亿美元。由于数字化基础设施的强劲投资，半导体产业 积极增加产能，近期 SEMI 发布报告称，2022 年全球半导体制造设备营收有望创下新高，达到 1175 亿美元，同比增长 14.7%。

 

半导体设备零部件是半导体设备的核心，半导体设备的绝大部分关键核心技术需要以精密 零部件作为载体来实现。根据全球半导体设备厂商公开披露信息，设备成本构成中一般原材料 占比 90%以上，考虑国际半导体设备公司毛利率一般在 40%-45%左右，从而全部半导体设备 零部件市场约为全球半导体设备市场规模的 50%-55%。半导体设备零部件市场空间广阔。以半导体设备零部件占全球半导体设备市场规模的 50% 进行推算，根据 SEMI 的数据，2021 年全球半导体设备市场规模 1026 亿美元，由此推算 2021 年全球半导体设备零部件市场规模为 513 亿美元，2021 年中国半导体设备零部件市场规模为 148 亿美元；预计 2022 年全球半导体设备市场规模为 1175 亿美元，由此推算预计 2022 年全 球半导体设备零部件市场规模为 587 亿美元。

 

1.2.美日欧厂商主导全球半导体设备零部件市场 

 

全球半导体设备零部件市场主要被美日欧厂商所占据。根据 IC World 的数据，2020 年全 球主要的 44 家半导体核心零部件供应商中，美国供应商 20 家，占比约 45%；日本供应商 16 家，占比约 36%；德国供应商 2 家、瑞士供应商 2 家、韩国供应商 2 家、英国供应商 1 家等；美日欧半导体零部件供应商占比超过 90%，主导全球半导体设备零部件市场。

 

根据 VLSI Research 的数据，2020 年全球半导体设备零部件前 10 大供应商包括有蔡司 ZEISS（光学镜头）、MKS 仪器（MFC、射频电源、真空产品）、Edwards（真空泵），Advanced Energy（射频电源）、Horiba（MFC），VAT（真空阀件）、Ichor（模块化气体输送系统以及其 他组件）、Ultra Clean Tech（真空阀件）、ASML（光学部件）及 EBARA（干式真空泵），全球 前十大半导体设备零部件供应商近 10 年的市场份额总和稳定在 50%左右。

 

1.3.美国 BIS 新规加速半导体设备零部件国产替代  

 

美国 BIS 新规加速半导体设备零部件国产化进程。2022 年 12 月 15 日，美国商务部产业 安全局（BIS）发布文件计划将长江存储、上海微电子、寒武纪等 36 家中国实体加入实体清单。2022 年 10 月 7 日，美国商务部产业安全局（BIS）宣布了一系列在《出口管理条例》下针对 中国的出口管制新规，BIS 这项新的半导体出口限制政策涉及到对中国的先进计算、半导体先 进制造进行出口管制；具体要限制美国的半导体设备在国内应用到 16/14nm 及以下工艺节点 （非平面架构）的逻辑电路制造、128 层及以上的 3D NAND 工艺制造、18nm 及以下的 DRAM 工艺制造；对中国超级计算机或半导体开发或生产最终用途的项目进行限制；限制美国公民支 持中国半导体制造或者研发。此次美国 BIS 新规明确对半导体先进制程设备、半导体设备零部 件进行出口限制，一定程度上会加速国内半导体设备、半导体设备零部件、半导体材料国产化 的进程。 

 

 

综上，全球半导体设备零部件市场空间广阔，主要被美日厂商占据，目前国产化率较低， 未来国产替代的空间巨大，美国 BIS 新规进一步加速半导体设备零部件国产替代的进程。

 

二、半导体设备零部件种类多、壁垒高、细分领域集中度高

 

2.1.半导体设备零部件是半导体设备的核心

 

半导体设备零部件是半导体设备的基础和核心。半导体设备零部件是指在半导体设备制造过程中所需的零部件，并在材料、结构、工艺、 品质和精度、可靠性及稳定性等方面能达到半 导体设备的技术要求。半导体设备是半导体行业技术演进的关键，其绝大部分关键核心技术需 要以精密零部件作为载体来实现。 

 

半导体设备零部件具有高精密、高洁净、超强耐腐蚀能力、耐击穿电压等特性，生产工艺 涉及精密机械制造、工程材料、表面处理特种工艺、电子电机整合及工程设计等多个领域和学 科，从而半导体精密零部件是半导体设备制造环节中技术壁垒较高的环节，是半导体设备的基 础和核心，也是整个电子信息产业的支撑。

 

半导体设备零部件产业链主要由上游原材料、半导体设备零部件、半导体设备、晶圆厂四 个环节组成。其中上游原材料主要是铝合金材料及其他金属非金属原材料，半导体设备零部件 包括工艺零部件、结构零部件、模组、气体管路、真空系统类、传感器类、仪器仪表类等种类， 半导体设备包括光刻设备、刻蚀设备、清洗设备、薄膜沉积设备、离子注入设备、机械抛光设 备、封测设备，晶圆厂有三星、英特尔等 IDM 厂商，以及中芯国际、台积电等专业代工厂。

 

2.2.半导体设备零部件种类繁多、美日欧厂商占据主要细分领域

 

半导体设备零部件种类繁多。半导体设备由成千上万的零部件组成，光刻机被认为是世界 上最复杂的设备之一，最先进的光刻机需要使用超过 10 万个零部件。

 

半导体设备零部件按功能主要分为机械类、电气类、机电一体类、气体/液体/真空系统类、 仪器仪表类、光学类等类别，每一大的类别中包含很多细分品类。其中机械类占比最高，占全 球半导体设备市场规模比重为 12%，电气类占比 6%，机电一体类占比 8%，气体/液体/真空系 统类占比 9%，仪器仪表类占比 1%，光学类占比 8%。半导体设备零部件按主要材料和使用功能可以分为硅/碳化硅件、石英件、陶瓷件、金属件、 石墨件、塑料件、真空件、密封件、过滤部件、运动部件、电控部件以及其他部件，其中各大 类还细分很多品类，例如真空件里就包括真空规（测量工艺真空）、真空压力计、气体流量计、 真空阀件、真空泵等。

 

 

根据芯谋研究的数据，2020 年中国大陆晶圆厂采购半导体前道设备零部件金额超过 10 亿 美元，中国晶圆制造厂商采购的设备零部件中石英（Quartz）、射频发生器（RF Generator）、 各种泵（Pump）、各种阀门（Valve）、静电吸盘（Chuck）、反应腔喷淋头（Shower Head）占 比较高，还包括边缘环（Edge Ring）、测量计（Gauge）、流量计（MFC）、陶瓷制品（Ceramic）、 密封圈（O-Ring）等。

 

半导体设备零部件种类繁多，整体市场竞争格局较为分散，相较于 500 亿左右美元的全球 市场规模，单个细分领域市场空间相对不大，但主要细分市场的集中度极高，主要被美日欧等 海外厂商占据。

 

2.3.技术壁垒

 

核心技术和原材料形成极高的技术壁垒。半导体设备零部件种类较多，不同细分领域的零 部件所需要的核心技术和工艺有所不同，企业也需要积累相应的专利技术和 Know-How，并对 原材料的质量稳定性、纯度等方面都有较高的要求，这些都形成了极高的技术门槛。 

 

对于机械类金属工艺件和金属结构件，需要满足加工精度、耐腐蚀性、密封性、洁净度、 真空度等指标，通过先进的精密机械制造技术、表面处理特种工艺技术、焊接技术实现。精密 机械制造技术需要围绕精准的加工工艺路线和程序的开发、材料科学和材料力学与零件结构和 加工参数的匹配、制造方式与产业模式的匹配，来高质量输出高精密的产品；表面处理工艺技 术是实现精密零部件的高洁净、超强耐腐蚀等的关键工序；焊接技术可以实现半导体设备精密 零部件焊接区域的零气孔、零裂纹、零瑕疵，保证半导体设备零部件的产品性能及使用寿命，以最终实现真空环境下的半导体设备工艺制程的稳定。

 

三、国内半导体设备零部件厂商国产替代正当时

 

3.1.国外半导体设备零部件龙头厂商成长路径

 

全球半导体设备零部件龙头企业营收规模相对不大。从 MKS 仪器、Edwards、Advanced Energy、VAT、超科林五家全球半导体设备零部件龙头厂商营业收入规模上看，只有超科林 2021 年半导体业务收入接近 20 亿美元，相较于全球半导体设备零部件行业 500 亿美元左右的市场 规模，单个企业的规模相对不大，反应了半导体设备零部件行业整体分散、细分领域集中的特 点。

 

全球龙头企业过去 5 年营收复合增速接近或略高于半导体设备行业增速。过去 5 年全球半 导体行业的复合增速为 7.76%，全球半导体设备行业的复合增速 16.07%。MKS 仪器、Edwards、 Advanced Energy、VAT、超科林五家中只有 Advanced Energy 和超科林过去 5 年营收复合增 速略超过半导体设备行业增速，MKS 仪器、Edwards、VAT 过去 5 年营收复合增速均低于半导 体设备行业增速，考虑各公司下游应用领域占比情况，MKS 仪器和 Edwards 过去 5 年营收复 合增速可能与半导体设备行业的复合增速接近，而 VAT 过去 5 年营收复合增速低于半导体设备 行业增速。 

 

国外龙头厂商成长逻辑主要是产品品类和应用领域的拓展，并购是实现扩张的较好方式。MKS 仪器和超科林产品品类较多，它们是通过并购不断拓展产品线实现成长；Edwards、 Advanced Energy、VAT 专注于单一产品，分别为真空泵、射频电源、真空阀市场的领导者， 它们通过应用领域的扩展来实现成长，Advanced Energy 的应用领域扩展也是通过并购实现。总体来看，由于半导体设备零部件种类较多，各个细分领域技术壁垒不同且较高，通过自研实 现技术的延展难度较大，所以并购是实现产品线扩张较好的方式；国外龙头半导体设备零部件 企业的成长逻辑主要是产品品类和应用领域的拓展。

 

3.2.国内半导体设备零部件厂商国产替代正当时，未来成长空间巨大

 

国内半导体设备零部件厂商目前营收规模较小，未来成长空间巨大。目前国内半导体设备 零部件厂商半导体业务规模最大的富创精密、万业企业营收在 10 亿元左右，其他均小于 10 亿 元，相较于中国半导体设备零部件市场 150 亿美元左右的市场规模，目前国内厂商体量较小， 处于国产替代早期阶段，未来成长空间广阔。 

 

国内厂商将延续海外龙头厂商成长路径，未来持续高成长确定性高。国内厂商目前正在延 续海外龙头厂商产品品类和应用领域扩张的成长路径，富创精密通过产品品类的拓展不断成长； 新莱应材进入半导体、食品、医药多个领域，并通过并购美国 GNB 增强真空半导体业务的实 力；万业企业通过并购 Compart Systems 进入流量控制系统零部件领域；富创精密、新莱应材、 华亚智能、万业企业都已进入国外半导体设备厂商供应链。国内厂商目前的成长速度远高于海 外龙头厂商，并且营收规模相对较小，未来持续高成长具有较高的确定性。

 

国产半导体设备成长空间广阔，半导体设备零部件国产替代正当时。2014-2021 年全球半 导体设备市场复合增速为 15.49%，2014-2021 年中国半导体设备市场复合增速为 31.4%， 2014-2021 年国产半导体设备销售额复合增速为 37.99%。国产半导体设备的成长速度远高于全球和中国市场的增速，目前泛半导体设备国产化率在 20%左右，集成电路设备国产化率不到 10%，国产半导体设备未来成长空间广阔。在国际地缘政治冲突的背景下，国内企业在供应链 安全、成本、服务等方面具有优势，半导体设备零部件国产替代正当时，未来成长空间巨大。

 

 

来源：中原证券

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