半导体设备行业专题:零部件,空间广阔,国产化趋势下高成长

(报告出品方/作者:广发证券,代川、孙柏阳)

一、半导体零部件:空间广阔,机械类部件占比高

(一)半导体设备市场空间持续增长,前道设备占比超 80%

以集成电路为例,半导体设备可分为前道工艺设备(晶圆制造)和后道工艺设备(封 装测试)两大类。在晶圆前道制造的工艺包括氧化/扩散、光刻、刻蚀、离子注入、 薄膜生长、清洗与抛光、金属化等七个步骤。根据wind数据,2021全球半导体设备 销售额达1026亿美元,2016-2021年全球半导体设备销售额CAGR为20.01%;2021 年中国大陆半导体设备销售额为296亿美元,2016-2021年大陆半导体设备销售额 CAGR为35.60%。国内半导体设备增速更快,国内半导体设备销售额占比也从2016 年的15.66%提升至2021年的28.86%。

根据SEMI的统计,前道设备占比超过了80%,前道设备中薄膜沉积设备(18%)、光刻设备(24%)、刻蚀设备(10%)、过程控制设备(10%)、清洗设备(6%)、 离子注入设备(2.5%)等在产线中成本占比较高。

(二)半导体零部件的构成与分类

半导体零部件是半导体设备的重要组成,目前分类标准主要有以下两种。 (1)按照集成电路设备腔体流程划分,可分为五大类:电源和射频控制类、气体输 送类、真空控制类、温度控制类、传送装置类。 (2)按照半导体零部件的主要材料和使用功能划分,可分为十二大类,包括硅/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、 电控部件以及其他部件。

重点零部件梳理

1.半导体真空泵:百亿市场空间,龙头占据主要份额

真空泵应用于单晶硅制造、晶圆加工等多个环节。干式真空泵的生产需要深厚的机 械精密加工技术,同时需要对真空泵的转子材料性能有足够的研发积累,而半导体 工业的技术性要求更高。在半导体行业中,真空泵可用于拉晶、Load Lock、Etching、 CVD、ALD、封装、测试等工序。由于干泵抽真空的能力有限,需要配上涡轮分子 泵将环境抽至高真空。

全球真空领域的主要公司有Edwards Vacuum(英国爱德华兹,被Atlas收购)、Pfeiffer Vacuum(德国普发真空)、Ebara(荏原,日本)、Kashiyama(坚山工业,日本) 等,其中Atlas、Pfeiffer、Ebara均为上市公司。2021年Ebara营收约52.4亿美元; Atlas与Pfeiffer 2020年营收约121.8亿美元、7.6亿美元,这几家龙头公司均为成立 多年的百年企业,在激烈的行业竞争中脱颖而出,技术实力雄厚。 2020年全球真空市场规模为45.8亿欧元(约360亿人民币),半导体行业约150亿人 民币市场空间。根据ISVT,2017-2020年真空的市场规模为44.9/48.8/45.4/45.8亿欧 元,市场规模相对稳定。2020年半导体需求占比达到42%左右,半导体领域真空市 场需求约19.1亿欧元(约152亿人民币)。按照2020年头部真空泵公司营收金额, Atlas Copco和Pfeiffer市占率分别达47.77%、13.51%;国内真空泵头部企业汉钟精 机2021年真空产品营收约1.00亿美元,市占率为1.78%。全球真空市场集中度较高, 龙头占据绝大部分份额。

2.射频电源:寡头主导,集中度较高

全球射频电源领域的主要公司有Advanced Energy(美国先进能源工业)、MKS Instrument(美国万机仪器)等,均为上市公司。2021年Advanced Energy营收约 14.6亿美元;MKS 2021年营收约29.5亿美元。这两家龙头公司均成立超过40年,技 术储备充足。按我们本文对2021年半导体零部件市场空间测算结果(369亿美元) 及RF generator的占比(10%),得到2021年半导体射频电源的市场空间在36.9亿 美元。2021年,MKS Instrument 与 Advanced Energy在半导体领域营收分别为18 亿美元和7.1亿美元,市占率分别为48.8%、19.2%,集中度较高。

(三)从核心半导体设备视角,机械类零部件占比最高

我们对价值量占比较高的光刻设备、刻蚀设备、薄膜沉积设备核心公司进行分析。 结论包括:(1)上游供应商集中度相对分散,三类关键设备对应的国内龙头供应商 CR5保持在30%左右;(2)机械类零部件占比较高,且核心部件较依赖进口。

1.光刻设备:光刻机、涂胶/显影机

光刻设备主要包括光刻机和涂胶显影设备等。光刻机龙头ASML占据光刻设备主要市 场份额;涂胶显影设备市场主要参与者包括东京电子(Tel)、迪恩士(DNS)、德 国苏斯微(SUSS)及国内厂商芯源微。(1)涂胶显影设备:以国内涂胶显影设备 龙头芯源微为例,其核心零部件包括机械手、离心电机、高精热盘、胶泵及控制器、 喷嘴等,核心供应商包括NIDEC SANKYO、SMC(中国)等。(2)光刻设备:以 光刻机龙头ASML为例,2021年产品相关关键供应商超过200家,成本占比超过90%。 主要供应商包括VDL、Aalberts、Zeiss、Prodrive、Trumpf等公司,主要零部件包 括激光器、光学元件、定制元件、半导体分拣机器人等。

2.刻蚀设备

刻蚀采用的等离子体源主要包括容性等离子体和感性等离子体。刻蚀设备主要厂商 包括LAM、TEL、AMAT等海外龙头,国内头部企业包括中微公司和北方华创。以中 微公司为例,中微公司是国内刻蚀与MOCVD龙头,与全球450家以上供应商合作, 关键供应商超过了90家。根据公司招股书,近年公司机械类原材料采购占比超过40%。 公司核心供应商包括超科林、Ferrotec、万机仪器等,2016-2018年来自美国的采购 额占比位于11%-13%之间。

3.镀膜:薄膜沉积设备

镀膜主要采用薄膜沉积设备。主要厂商包括AMAT、LAM、TEL、ASMI等海外龙头, 国内头部企业为拓荆科技。以拓荆科技为例,公司主要产品包括PCD、CVD、ALD 等。根据公司招股书,近年公司原材料采购占比最高的是机械类和电气类,占比达 50%。公司核心供应商包括超科林、Rorze Corporation、MKS等,前五大供应商相 对稳定。(报告来源:未来智库)

(四)半导体零部件市场空间测算

半导体零部件市场空间推算:按照半导体设备市场空间×成本率×直接材料占比, 可以得到半导体零部件的市场空间。假设参数,(1)半导体设备市场空间:按照前 述数据全球半导体设备2021年市场空间达1026亿美元。(2)半导体设备毛利率:根据全球半导体设备头部公司2021年销售额推算市占率(TEL取最新2020财年营收 数据),前五大企业的市占率之和超过了75%。头部公司应用材料、阿斯麦、泛林 的毛利率稳定在40%-50%;东京电子稳定在40%左右;科磊稳定在60%左右。考虑 前三大企业市占率较高,且毛利率高于其他企业,我们假设半导体设备毛利率为45%, 估计成本率为45%。(3)成本中的直接材料占比:根据国内光刻、刻蚀、薄膜沉积 领域头部企业的公布,假设直接材料占比为90%,我们留出安全边际,假设成本中 零部件占比为80%。 结合上述假设,得到: 2021年全球半导体零部件的市场空间为369亿美元(1026×45%×80%); 2021年中国半导体零部件的市场空间为107亿美元(296×45%×80%)。

二、产品碎片化,企业小而精

(一)碎片化特征显著,外资品牌主导

半导体零部件涉及众多分支,细分部件呈现显著碎片化的特点。根据芯谋数据发布 的《中国半导体卡脖子的源头之一:设备零部件》统计,按照采购金额,目前价值 量占比最高的零部件是石英,约为11%,零部件价值分布碎片化特征显著。目前行 业内多数公司呈现“小而精”的特点,大多数公司会专注于特定工艺或产品。 零部件企业特点:多领域适配。与半导体设备的高专用相比,半导体零部件企业的 下游客户往往涉及多个领域。如MKS(万机仪器),其下游客户涉及领域包括半导 体、电子、工业技术、医疗健康、国防等。

(二)头部企业发展的两种不同模式,外沿并购是共性

以半导体零部件头部企业超科林半导体(UCTT)、万机仪器(MKS)为例。两家 企业代表两种不同的发展模式,我们归纳为(1)类型一:专用中的专用。以超科林 半导体(UCTT)为代表,产品高度适配于半导体设备;(2)类型二:专用中的通 用。以万机仪(MKS)为代表,产品适配于几个特定行业,通用属性更强。

1.类型一之典型企业:超科林半导体(UCTT)

半导体业行业收入占比达91%。公司产品包括精密机器人解决方案、气体输送系统、 各种工业和自动化生产设备产品,以及包括晶圆清洗模块、化学品输送模块、顶板 组件、框架组件和工艺模块在内的子系统。公司还提供各种零部件,如超洁净阀门、 高纯度连接器、工业过程连接器和阀门、气动执行器、歧管和安全解决方案、软管、 气体输送系统和压力表。2021年,公司来自半导体行业的收入占比达91%,包括IDM、 Foundry、OEM及零部件供应。

公司下游核心客户为应用材料及泛林集团,充分受益于半导体设备高景气。2019至 2021年,应用材料及泛林集团贡献公司营收的66.9%、67.1%和64.0%。公司近年来 业绩稳定增长,2016年至2021年,公司营收从5.63亿美元增长至21.02亿美元, CAGR为30.14%。公司2021年营收同比增长50.25%,部分原因是收购以色列公司 Ham-Let(控制阀配件、软管制造商),收购贡献了1.875亿美元收入,占增量的26.7%。

复盘:围绕核心业务并购,公司近五年成长加速。公司核心战略围绕半导体设备供 应,近年收购进程加速,完善在半导体领域的产品矩阵。公司2012年收购AIT,丰 富客群,并完善自身的制造实力。2015年先后收购了Marchi与Miconex,前者设计 和制造特种加热器,热电偶和温度控制器,为客户提供灵活的加热元件和热解决方 案;后者是一家先进的塑料精密制造的供应商,扩大了公司对现有客户的供应能力。 2018年收购QGT,该公司为半导体和相关行业提供超高纯度外包零件清洁、工艺工 具零件重涂、表面处理和分析服务。2019年收购DMS,增强公司的焊件实力。2021 年收购Ham-Let,开发并建立了内部粉末涂层能力,提升公司在传输系统实力。

2.类型二之特征较强的企业:万机仪器(MKS)

半导体领域营收占比分布于50%-70%之间。公司成立于1961年,是仪器、系统、子 系统和过程控制解决方案的供应商,可测量、监控、交付、分析和控制先进制造工 艺关键参数。公司下游客户分布于半导体、工业技术、生命科学、国防等领域。在 半导体领域,公司产品用于薄膜沉积、刻蚀、清洗、光刻、检测等多个缓解,公司 前两大客户是应用材料及泛林集团。公司作为业务相对分散的零部件头部企业,近 十年来源于半导体领域的收入占比介于50%-70%之间。 下游客户分散,半导体行业收入增速波动影响较小。因零部件厂商收入取决于设备 商资本开支,设备商的开支取决于行业对半导体的需求,零部件厂商相关的业务收 入存在波动。公司下游客户分散,来自最核心下游客户应用材料及泛林的收入占比 稳定在20%-30%。2019至2020年,受行业周期波动影响,公司来自应用材料及泛 林的营业收入均小于10%。

三、国内半导体零部件企业梳理

(一)富创精密:精密零部件国内领先,进入头部设备商供应链

国内半导体设备精密零部件领军企业,规模快速增长。公司实现量产应用于7纳米制 程的半导体设备零部件,处于行业领先地位。主要产品包括工艺零部件、结构零部 件、模组产品和气体管路四大类,主要应用于半导体设备。2019年至2021年,公司 产品应用于半导体设备的比例从69.7%提升至88.2%;公司营收规模从2018年的 2.25亿元增长至2021年的8.43亿元,提升274.6%。 进入多家主流半导体设备供应商:公司产品性能优秀,达到国际标准。(1)国际市 场:公司已进入TEL、日立、ASMI等全球半导体设备龙头厂商供应链体系。(2) 国内市场:公司客户包括北方华创、屹唐股份、中微公司、拓荆科技、华海清科、 芯源微、等主流国产半导体设备厂商。公司近年海外占比较高,2021年海外占比达 61%,其中北美占比38.4%,因公司与头部半导体设备商合作密切。

从毛利率视角:产品结构变化,整体稳中有进。公司综合毛利率从2019年的16.2% 提升至2021年的30.99%。分产品看,(1)模组产品:公司模组产品因需要外采较 多的元器件,整体毛利率略低于其他产品;因产品定制化为主,公司效率提升、工 序优化、叠加原材料价格有所下降,产品毛利率呈现持续上行的趋势。(2)其他产 品:2019年-2020年,行业景气度回升,受益于产能利用率提升,公司产品毛利率 有所提升;2021年来,公司在国内营业收入占比有所提升,为保障国内半导体设备 供应稳定性,公司内销产品的毛利率会较外销低。

(二)华卓精科:精密测控领先企业,毛利率较高

国内精密测控领先企业,下游涉及多领域。公司主要产品包括超精密测控装备部件 (运动系统及技术开发、纳米精度运动及测控系统、静电卡盘、隔振器)和超精密 测控装备整机(晶圆键合设备、激光退火设备)。2017年至2020年,公司营收从0.54 亿元增长至1.52亿元,CAGR达41.2%。2020年归母净利润有所起伏,因公司增加 人员、办公楼投入使用折旧增加,费用率增加所致。 产品性能强,配套国内头部公司及高校。公司精密运动系统已经批量生产与制造, 主要客户包括中科飞测、上海微电子、新诺微电子等,公司同时为中科大、南京大 学、暨南大学等多所高校和科研机构提供产品和技术服务。2018-2020年,公司客 户集中度CR5分别为50.23%、53.57%和58.03%。

(三)新莱应材:领先高洁净材料制造商,供应龙头企业

主要产品为高洁净真空室、泵、阀、法兰、管件、管道等,属于带有通用性质的高 纯工艺中高洁净流体管路系统和超高真空系统的关键组件。主营业务中的高洁净应 用材料和高纯及超高纯应用材料产品涵盖半导体 、光电、光伏、生物医药、精细化 工、食品饮料等行业。 半导体领域,供应国内外龙头公司。在半导体领域公司产品通过了应用材料、泛林 集团等全球一流半导体设备客户认证。公司实现对北方华创、中微半导体、中芯国 际、长江存储、无锡海力士的批量供货。公司产品的洁净度达到纳米等级,成为与 美国、日本同步的先进半导体气体管道系统材料制造商。

(四)华亚智能:高端精密构件领先,半导体领域增长迅速

高端精密金属结构件领先企业,产品多领域应用。公司深耕全球精密金属结构制造 市场,向国内外高端设备制造商提供定制化精密金属结构件产品。公司产品主要为 金属结构件和设备维修件;其中精密金属结构件产品广泛应用于半导体设备领域、 新能源及电力设备领域、医疗器械领域和通用设备领域。设备维修件是半导体高端 设备上的阀门维修。 半导体领域,公司进入头部半导体设备企业供应链。公司客户为超科林、ICHOR、 捷普、天弘、依工电子等设备商,公司已进入应用材料、泛林、中微半导体的供应 链体系。精密结构件适用于晶圆刻蚀、CVD、晶圆检测、PECVD等环节的半导体设 备。在半导体领域,公司收入较为集中,2019-2021年对超科林、ICHOR和捷普的 营收CR3分别为92.8%、92.0%、89.2%。外销比例高使得公司毛利率处于较高水平。

(五)万业企业:逐步剥离地产业务,半导体业务发力

半导体业务:核心产品由子公司凯世通和嘉芯半导体负责。凯世通主要生产高端离 子注入机,重点应用于半导体集成电路、光伏太阳能电池和AMOLED显示屏等领域。 嘉芯半导体所涉及的产品范围覆盖刻蚀机、快速热处理、薄膜沉积、单片清洗机、 槽式清洗机、尾气处理、机械手臂等8/12英寸半导体设备。 半导体零部件:收购Compart Systems,切入零部件业务。Compart Systems主要 产品包括 BTP(Built To Print)组件、装配件、密封件、气棒总成、气体流量控制 器(MFC)、焊接件等,用于集成电路制造工艺中氧化/扩散、蚀刻和沉积等设备所 需的精确气体输送系统,是全球少数可完成领域组件精密加工全部环节的公司。

(六)江丰电子:国内靶材龙头,零部件业务发展提速

国内靶材龙头,半导体领域具备国际竞争力。公司的高纯金属溅射靶材已实现了规 模化量产,包括铝靶、钛靶、钽靶、铜靶等,打破了我国靶材长期、高度依赖进口 的局面。靶材在晶圆制造环节用于金属溅镀,在芯片封装环节用于贴片焊线的镀膜。 半导体领域,公司成为台积电、SK海力士、中芯国际、联华电子厂商的供应商。公 司取得的成果包括:300mm超高纯钛靶材已在IDM存储芯片头部大厂实现量产交付; HCM铜靶材已得到国际一流芯片代工制造大厂的批量订单。 与头部设备商战略合作,半导体零部件业务加速。公司零部件产品包括PVD设备的 夹紧环、准直器;CVD设备及刻蚀设备用的喷淋头;CMP设备用的金刚石研磨片等。 公司与国内半导体设备龙头北方华创、拓荆科技、芯源微、上海盛美、上海微电子、 屹唐科技等多家厂商形成战略合作。2021年,公司半导体零部件业务实现收入1.84 亿元,同比增长239.96%。

(七)汉钟精机:光伏真空泵龙头,逐步迈向半导体领域

真空产品营收快速增长,光伏+半导体双重受益。2017年由于收购台湾新汉钟,公 司真空产品收入大幅增长,从2016年的0.49亿元增长到2.31亿元,同比增长371.4%; 受益于光伏领域积极扩产,公司真空业务收入从2019年的3.69亿元增长至2021年的 10.43亿元,期间CAGR达68.1%。2019年至2021年,真空业务占收入比重升至由 20.43%提升至34.98%。近年真空产品的毛利率稳定在40%左右。公司积极开拓半 导体市场,与国内部分机台商、晶圆厂都已有合作,并有一定的小批量出货。半导 体真空泵领域国产替代空间广阔,将进一步拉动公司成长。 公司拥有半导体用干式真空泵全系列产品。经过不断地技术改善和优化,目前公司 已有能满足半导体最先进工艺的全系列中真空干式真空泵产品,公司产品真空产品 抽气量达到80-7000m3 /h,可满足各制程抽气需求,并拥有SEMI 安全基准验证证书, 根据公司年报,目前有以下三个系列运用在各半导体工艺中:(1)PMF:体积小、 节能,适用于Load Lock、TR、Metrology等干净制程;(2)iPM:体积小、节能, 适用于一般严苛工艺腔,诸如PVD、Ashing、ETCH等工艺;(3)iPH:抗沾黏、 腐蚀、热氮气系统、壳体温度控制,适用于严苛工艺腔,诸如CVD、ALD 等工艺。

(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

精选报告来源:【未来智库】。

posted on 2022-07-04  作者:admin  阅读量:

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