之前我們寫過半導體清洗裝置的一些情況，雖然半導體清洗裝置是目前國產化率最高的裝置，但這個裝置在整個市場中的佔比不算大，所以今天再把整個晶片製造裝置市場分析一下。
半導體裝置這個行業跟下游廠商的資本支出有著密切關係，下游打算擴產能，裝置廠商才有市場，所以裝置市場規模不是均勻擴大的，增速存在明顯的週期性。
但裝置有時候也是個不錯的生意，一個行業爆發肯定是先從裝置開始的，特別是重資產行業，各家公司擴產能就像軍備競賽一樣，非要到產能過剩時候才肯踩剎車。
這時候賣鏟子的生意優勢就凸顯出來了，技術含量高裝置往往供不應求，甚至都要提前預定，生怕被競爭對手買去，盈利性也高於下游客戶。
現在由於晶片的主要增量市場在中國，但很多領域國內企業的競爭力還不是很強，這些企業擴產能意願強烈，所以高科技晶片裝置就成了搶手貨。
01裝置分類
積體電路的製造環節位於整個產業鏈的中游，其中生產包含 8 英寸、6 英寸等 90nm 以上技術節點的裝置稱為成熟工藝裝置，生產以 12 英寸 90nm 以下技術節點的裝置稱為先進工藝裝置。
積體電路製造工藝流程比較複雜，需要的裝置也比較多，包括氧化爐、光刻機、刻蝕機、離子注入機、薄膜沉積裝置（包含 CVD 裝置與 PVD 裝置）、清洗裝置與檢測裝置等。
大部分裝置的科技含量很高，晶圓廠 80%以上的投資都花在購買這些積體電路裝置上了。
這些裝置中，刻蝕裝置、薄膜沉積裝置，光刻裝置和清洗裝置是四個最主要的裝置，2019 年投資規模佔晶圓製造裝置總投資的比例分別為 30%、25%、 23%、5%。
02下游需求發展
在經歷過 2019 年一波低迷之後，全球晶圓廠商紛紛開始加大資本開支，裝置市場開始平穩增長，而且主要在於國內晶圓廠加大投資力度。
2013-2020 年中國大陸積體電路裝置銷售額年均複合增長率達 27.76%，2020 年首次成為全球最大的積體電路裝置市場。
中國大陸在建晶圓廠數量也領先其他地區，2021 年及 2022 年新建晶圓廠數量居全球首位，意味著國內對積體電路裝置的需求進一步加大。
國內裝置市場發展的原因主要還是技術進步和需求旺盛，隨著邏輯晶片先進製程效能提升，晶片結構越來越複雜，新能源汽車快速發展，晶圓廠對先進裝置的需求也越來越大。
03裝置供應情況
由於積體電路裝置的投資和研發難度大，回報週期長，這個行業具備極高的門檻和壁壘，所以行業集中度很高，以美國、荷蘭、日本為代表的前 5 強企業壟斷了裝置市場約 70%的份額。
由於《瓦森納協定》，中國買不到最新幾代製造裝置，再加上國內裝置商起步較晚，在光刻、電鍍銅等高階工藝領域與國際公司差距很大。
當然，沒有中國這個大市場，他們高價研發出來的裝置由於市場空間狹小，回籠資金費勁，迭代升級也很難，盈利能力也無從談起，這會拖慢他們的研發進展，將來我們未必不能追趕得上。
與先進工藝相比，成熟工藝裝置因為難以獲得更高利潤，國外廠商生產意願不強，因此這個市場國產廠商有了替代空間。
目前國外企業普遍研發和生產12英寸裝置，作為成熟工藝的8英寸裝置20年前就已經停產，現在市場上流通的8英寸裝置大部分都是二手翻新的。
由於新能源汽車對中低端晶片需求強烈，8英寸裝置卻找不到生產廠商，所以嚴重供不應求，即使是二手裝置價格也節節攀升，近三年漲幅100%以上，比很多股票漲幅都大。
國外廠商雖然也看到8英寸裝置有利可圖，但12英寸裝置由於經濟性更好，而且長期看8英寸肯定要被12英寸所取代，所以還是沒有重新生產8英寸裝置。
但對於國內廠商就不同了，只要能掌握成熟工藝生產技術，造出裝置然後賣出去，就有錢研發迭代，到那時候說不定國內也能生產12英寸裝置，最後市場歸屬哪家公司還要看價效比。
04各類裝置國產化情況
全球半導體裝置公司集中在五家頭部企業：美國的應用材料（AMAT）、泛林半導體（Lam）與科磊（KLA）、荷蘭的阿斯麥（ASML）與日本東京電子（TEL），在裝置裡這幾家公司各有各的優勢。
而各類晶圓製造裝置國產化率目前都是很低的，這也意味著替代空間巨大，國內裝置廠商還有很長的路要走。
但是隨著這幾年國內裝置技術進步，國產化率已經有了明顯提升，國內晶圓廠的市場份額也在提高，還有一些優質國產裝置企業，積極開拓海外市場，也獲得了國際領先晶圓廠的訂單。
四大裝置賽道里，國內最有看點的肯定是清洗裝置，國產化率也最高，不過我們之前已經分析過了，這次簡單分析一下其他幾個裝置。
05刻蝕裝置國內已有重大突破
刻蝕機負責用物理或化學方法，有選擇地把沒有被抗蝕劑掩蔽的那一部分薄膜層去掉，從而在薄膜上得到和抗蝕劑膜上完全一致的圖形。
刻蝕技術分為幹法刻蝕和溼法刻蝕，幹法刻蝕主要利用反應氣體與等離子體進行刻蝕，溼法刻蝕主要利用化學試劑與被刻蝕材料發生化學反應來進行刻蝕。
目前幹法刻蝕是主流技術路線，2020 年全球幹法刻蝕裝置行業市場集中度很高，CR3 達到 90.24%，其中泛林半導體以 46.71%的市場份額排在第一位。
目前中微公司、北方華創、屹唐股份等企業尚處於追趕階段，全球市場佔有率較低，分別為 1.37%、0.89%、0.1%，與前三名的市場份額相比差距較大。
國內刻蝕裝置裡，中微公司 (SH688012) 是龍頭。12 英寸高階刻蝕裝置已經運用到國際知名客戶 65nm 到 5nm 等先進晶片生產線上。
同時，公司已開發出小於 5nm 刻蝕裝置用於若干關鍵步驟的加工，並且獲得了行業領先客戶的批次訂單。
在 3D NAND 晶片製造環節，中微公司的CCP和ICP裝置發展勢頭良好，而且在持續向5nm以下的邏輯晶片、1X nm 的DRAM 晶片和 128 層以上的 3D NAND 晶片等產品的 ICP 刻蝕市場進軍。
由於中微的刻蝕裝置可以實現國產替代，所以美國放棄刻蝕裝置對華出口管控，長江儲存才有機會購買到最先進刻蝕裝置，並躋身 3D NAND 產品全球第一梯隊。
06薄膜沉積部分領域取得突破
薄膜沉積裝置主要負責各個步驟當中的介質層與金屬層的沉積，包括化學氣相沉積裝置（CVD），物理氣相沉積裝置（PVD）和原子層沉積裝置（ALD）等。
根據機構統計，2020 年全球半導體薄膜沉積裝置市場規模為 172 億美元，2017-2020年複合增長率為 11.2%，預計 2021 年全球半導體薄膜沉積裝置市場規模將達到 187億美元。
全球 CVD 市場上，應用材料佔據龍頭地位，市場份額 30%，其次是泛林半導體和東京電子，集中度較高。
國內市場上，北方華創 (SZ002371) 的LPCVD，以及瀋陽拓荊的 PECVD，已透過主流晶圓代工廠驗證，開始進行小批次生產交付。
全球 PVD 市場高度壟斷，應用材料佔 85%的市場份額。國內企業北方華創實力領先， 2019 年 PVD 份額 3%，與國際領先公司差距較小。
ALD 領域作為新興領域，國內公司與國外巨頭起步時間較為接近，國外公司技術壁壘不高，國內公司在國內晶圓廠有一定滲透率。
拓荊科技主要產品包括等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）裝置、原子層沉積（ALD）裝置和次常壓化學氣相沉積（SACVD）裝置三個產品系列。
公司產品已經適配國內最先進的 28/14nm 邏輯晶片、19/17nm DRAM 晶片和 64/128 層 3D NAND FLASH 晶圓製造產線，並已經展開10nm 及以下製程產品驗證測試。
07光刻裝置仍需突破
光刻機市場被由荷蘭 ASML、日本尼康與佳能三家巨頭壟斷，日本那兩家由於憑藉價格優勢在封裝市場佔據主導地位，他們的光刻機也主要針對中低端市場。
對於先進製程所需要的 EUV 高階光刻機，全球只有 ASML 一家能夠提供，EUV 與 ArF 光刻機銷售額佔光刻機市場銷售額的 81%。
國內的光刻機公司上海微電子目前尚未取得突破。
光刻機波長越短，解析度越高，不斷降低波長也成了光刻機研發的首要目標。
目前最成熟的、應用於深紫外曝光技術的準分子鐳射器主要有兩種，一種是採用氟化氪氣體的準分子鐳射器（KrF），光源波長為 248nm。
另一種是採用氟化氬氣體的準分子鐳射器（ArF），光源波長為 193nm。
而應用於高階製程的 ASML EUV 極紫外光刻機是波長為 13nm 的光輻射，技術壁壘非常高，其他業內公司短期內無法趕超。
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