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半导体产业深度研究报告国产替代20,新

发布时间:2022/8/30 15:28:53   

(报告出品方/作者:国盛证券,郑震湘、佘凌星)

一、全球视角:Q2基本面稳健,7月费半大幅反弹

1.1中上游增速突出,盈利能力提升

从各领域营收及其增速、利润率及其变动对比来看,1)代工、设备、材料板块营收增速突出,代工板块盈利水平提升显著。2)设计企业中,ADI、瑞萨、AMD、高通、英伟达增速突出。

从22Q1库存情况看,代工、设备、材料板块单季存货/营收占比同比环比下行明显,强劲景气凸显。同时,设备库存周转天数下行反映设备上游供给受限。

从全球大厂景气展望看,1)长期乐观,硅含量提升、终端升级等驱动的长期趋势不变。2)上游设备材料供给持续紧张。3)H2优于H1。

1.2费城半导体指数强势反弹,情绪低点已过

费城半导体指数(PHLXSemiconductorSector,SOX),由费城交易所创立于年。年7月以来自底部点左右强势已反弹至8月5日的点,仅一个月左右反弹幅度高达24%。

1.3半导体销售稳健,主要区域及品类均有增长

Q2全球半导体销售额稳健,在所有主要区域市场和产品类别中均有增长。据SIA数据,全球半导体6月销售额较平稳,6月销售额.2亿美元,yoy+6%,mom-2%;二季度全球芯片销售额为亿美元,同比+13.3%,环比+0.5%。据Gartner,由于持续的云基础设施投资,来自数据中心市场的半导体收入将在更长的时间内保持弹性,预计年增长20%;另外,由于单车含硅量随电气化及智能化提升,汽车半导体行业也将在未来三年内实现两位数增长。

中国半导体市场稳健,欧美半导体市场增速较高预计包含通胀影响。分地区看6月半导体销售额,中国销售额.4亿美元,yoy+5%,mom-3%,全球占比33%。欧洲销售额43.9亿美元,yoy+12%,mom-1%,全球占比9%。美洲销售额43.9亿美元,yoy+29%,mom-1%,全球占比24%。亚太地区销售额.4亿美元,yoy+8%,mom-3%,全球占比60%。

据数据威数据,中国电子元器件市场6月销售均价21.69元/件,同比+45%,环比+8%;6月销量额1.59亿元,同比+14%,环比+29%;销售量0.亿件,同比-22%,环比+20%。

1.4全球智能手机放缓,预计H2优于H1

在经历年的出货量短暂复苏后,全球智能手机出货量出线第二轮出货量走低现象。根据IDC数据,年Q2季度,全球智能手机出货量减少至2.86亿台,同比下跌9.5%,是全球疫情爆发以来,继年Q2后的新季度低点。具体来看,年Q2,三星智能手机出货量为万台,占比市场份额21.8%,同比年Q2季度上涨为+7.6%,环比下跌为-15.2%;苹果智能手机出货量为万台,占比市场份额17%;小米智能手机出货量达到万台,占比市场份额13.8%。根据IDC数据修正后,预测年全球智能手机出货量从增长1.6%调整至下降3.5%,总量下降至13.1亿部。根据年H1出货量总计6亿部来看,下半年至少出货要达成7.1亿部左右,根据//年,历史三年第四季度环比第三季度增长+2.9%/9.1%/9.4%,年第三季度/第四季度,假设出货量平均要达到3.5亿部,环比年第二季度增长18.1%。

年1-6月,根据中国工信部数据,国内市场手机总体出货量累计1.36亿部,同比下降21.7%,其中5G出货量总计1.09亿部,同比下降14.5%,占同期手机出货量80.2%。年上半年在国内疫情影响下,手机相关线上线下物流及门店销售渠道受限,导致上半年消费电子设备成疲软态势。我们认为根据下半年疫情影响趋弱,物流及线下门店逐步恢复以及消费刺激等因素带动下,手机相关等消费电子设备将逐步回暖。

根据联发科年第二季度财报显示,联发科第二季度营收亿新台币(约.13亿元人民币),同比增长23.9%;归母净利.37亿新台币,同比增长28.8%。同时联发科调整全年营收增速预期从20%下调至16%-19%,且对年全球智能手机出货量预测为12-12.7亿部,公司预期今年5G手机发货量达到6亿部,同比增长20%,整体随削减出货预期,但公司仍对下半年保持信心。

同时国内北京、深圳、上海等城市,出台相应消费类设备补贴政策,上海人民政府印发《上海市加快经济恢复和重振行动方案》,第20条指导“实施家电以旧换新计划,对绿色智能家电、绿色建材、节能产品等消费按规定予以适当补贴,支持大型商场、电商平台等企业以打折、补贴等方式开展家电以旧换新、绿色智能家电和电子消费产品促销等活动”,北京商务局《北京市商务局关于实施促进绿色节能消费政策的通知》及深圳商务局发布《深圳市消费电子和家用电器购置补贴申请工作指引》等,指导通过购买消费类产品及家电类等产品,可申请购置补贴。我们认为,国内随疫情影响趋弱,线上线下消费恢复,且政策支持等因素,年下半年有望迎来整体消费电子领域恢复。

二、半导体设备:大陆需求全球占比第一,国产替代加速

2.1国内晶圆厂资本开支上行,国产设备替代空间广阔

国内晶圆厂投资进入高峰期。根据集微网统计,~年国内晶圆厂总投资金额分别约//亿元,其中内资晶圆厂投资金额约//亿元。~年国内晶圆厂投资额将是历史上最高的三年,且未来还有新增项目的可能。

大陆12寸晶圆厂建厂潮带动设备需求持续增长。生产效率及降低成本因素推动下,全球8寸扩产放缓,12寸晶圆厂扩产如火如荼。年以来,国内12寸晶圆厂遍地开花,除中芯国际外,闻泰、格科微、海芯等公司纷纷计划建设12寸晶圆厂,粤芯半导体、华虹无锡等12英寸生产线陆续建成投产。根据SEMI,年至年,全球至少新增38个12寸晶圆厂,其中中国台湾11个,中国大陆8个,到年,中国12寸晶圆产能将占全球约20%。大量晶圆厂的扩建、投产,将带动对上游半导体设备的需求提升,更有望为国产化设备打开发展空间。

中芯国际、华虹CapEx持续上行。中芯国际年资本开支维持高位,达到45亿美金(大部分用于扩成熟制程,尤其是8寸数量扩4.5万片/月),预计年达到50亿美金。华虹年全年资本开支9.39亿美金,其中8.39亿美金用于12英寸扩产,0.99亿美金用于8英寸产能。公司年规划资本开支超过15亿美金,其中12寸产能从65K增加到95K,资本开支预计14亿美金,8寸厂升级提升效率,预计开支约1.8亿美金。根据公司Q1法说会,华虹无锡二期规划开始进行,技术上延展特色工艺平台,相关工作在抓紧推进中。长存、长鑫产品研发迭代,加速追赶海外龙头。合肥长鑫从19nm向17nm转移,加速技术提升,在北京设厂进一步扩产。长江存储年开始量产64层3DNAND,年4月发布层3DNAND,年8月正式推出基于Xtacking3.0技术的第四代TLC三维闪存X3-,相比上一代产品,存储密度更高,I/O速度更快,高达MT/s,提升50%,并采用6-plane设计,在性能提升超过50%的情况下,功耗降低25%。此次新品推出,公司加速追赶步伐,进一步缩小与海外龙头差距。长存、长鑫开启存储产业国产替代大幕。长江存储二期合计规划产能30万片/月,合肥长鑫规划三期产能,全部投产后达到36万片/月。长江存储、合肥长鑫作为国内存储产业发展重镇,在打开存储产业国产替代局面中具有重要作用。并且国内的存储产业对于半导体设备及材料都将具有重要的拉动作用。

年全球半导体设备市场规模创亿美元新高,大陆占比全球第一。根据SEMI,年半导体设备销售额亿美元,同比激增44%,全年销售额创历史新高。大陆设备市场在年之前占全球比重为10%以内,~年提升至10~20%,年之后保持在20%以上,份额呈逐年上行趋势。-年,国内晶圆厂投建、半导体行业加大投入,大陆半导体设备市场规模首次在市场全球排首位,达到.2亿美元,同比增长58%,占比28.9%。展望年,存储需求复苏,韩国预计将领跑全球,但大陆设备市场规模有望保持较高比重。

设备国产化率较低,海外龙头垄断性较高。我国半导体设备市场仍非常依赖进口,从市场格局来看,细分市场均有较高集中度,主要参与厂商一般不超过5家,top3份额往往高于90%,部分设备甚至出现一家独大的情况,目前国内厂商目标市场主要是国内晶圆厂需求,尤其是内资投建的需求。制程越先进,设备投资额占比越高。设备投资一般占比70~80%,当制程到16/14nm时,设备投资占比达85%;7nm及以下占比将更高。光刻、刻蚀、沉积、过程控制、热处理等均是重要投资环节。

国内国产化逐渐起航,从0到1的过程基本完成。北方华创产品布局广泛,刻蚀机、PVD、CVD、氧化/扩散炉、退火炉、清洗机、ALD等设备新产品市场导入节奏加快,产品工艺覆盖率及客户渗透率进一步提高,在集成电路领域主流生产线实现批量销售,产品加速迭代;第三代半导体、新型显示、光伏设备产品线进一步拓宽,出货量实现较快增长。拓荆科技作为国内唯一一家产业化应用PECVD和SACVD设备的供应商,PECVD累计发货台,广泛用于中芯国际、华虹集团、长江存储、合肥长鑫、厦门联芯、燕东微电子等国内主流晶圆厂,PEALD已实现销售;中微公司介质刻蚀机已经打入5nm制程,新款用于高性能Mini-LED量产的MOCVD设备UniMaxQ1订单已超腔;芯源微前道涂胶显影设备在28nm及以上多项技术及高产能结构方面取得进展,并实现多种核心零部件的国产替代,公司前道物理清洗设备已经达到国际先进水平并成功实现国产替代,新签订单结构中前道产品占比大幅提升;华海清科CMP设备在逻辑芯片、3DNAND、DRAM制造等领域的工艺技术水平已分别突破至14nm、层、1X/1Ynm,到年底,公司CMP设备累计出货超过台,未发出产品的在手订单超70台。Mattson(屹唐半导体)在去胶设备市占率全球第二;盛美半导体单片清洗机在海力士、长存、SMIC等产线量产。精测电子、上海睿励在测量领域突破国外垄断。

2.2从国内晶圆厂招投标情况,看设备各个环节突破进展

2.2.1刻蚀设备

根据招标网的数据统计,华虹无锡年上半年招标刻蚀设备49台,其中Lam中标26台,TEL中标5台,中微公司中标13台,北方华创中标4台。中微公司中标的13台具体为氧化膜等离子体刻蚀机8台,钝化膜等离子体刻蚀机3台,氮化硅等离子体刻蚀机2台;北风华创分别中标多晶栅等离子体刻蚀机2台和有源区等离子体刻蚀机2台。

积塔H1招标刻蚀设备29台,其中北方华创中标13台,中微公司中标8台,TEL中标3台,Lam中标2台。北方华创中标的13台设备分别为金属等离子刻蚀机7台,多晶硅刻蚀机5台,铝刻蚀机1台。中微公司中标7台钝化层等离子刻蚀机,1台通孔深隔离槽钝化层介质层刻蚀机。

从长江存储的中标信息看,截至年底,长江存储共招标刻蚀设备台,其中Lam台,TEL61台,中微公司59台,应用材料38台,北方华创26台,SCREEN13台,屹唐半导体11台。北方华创在刻蚀领域布局集中于硅刻蚀,设备品类对标Lam,仍具有较大潜力空间。刻蚀机台种类多样。以LamResearch为例,在长江存储的NandFlash产线上,仅仅刻蚀机一个品类,供应的设备量接近40种不同工艺环节,其中多数工艺环节设备具有独占性,尤其是刻蚀高深宽比的深孔、深沟等环节工艺。中微公司刻蚀设备种类范围较多,主要布局介质刻蚀领域,北方华创在刻蚀领域布局集中于硅刻蚀,设备品类对标Lam,仍具有较大潜力空间。

2.2.2薄膜沉积设备

根据招标网的数据统计,华虹无锡年上半年招标薄膜沉积设备60台,其中应用材料26台,Lam中标26台,北方华创中标3台,拓荆科技3台,ASMAmerica2台。北方华创中标的3台具体为PVD(钛、氮化钛、氮化钽和铝铜)1台、金属氮化钛溅射掩膜层设备2台;拓荆科技中标的3台均为PECVD设备,分别是PECVD(后段以硅烷作反应物的二氧化硅)2台以及PECVD(后段以硅烷作反应物的氮化硅)1台。积塔H1招标刻蚀设备55台,其中TEL13台,拓荆科技11台,应用材料7台,ASM7台,北方华创6台,中国台湾旭宇腾6台,Lam3台。拓荆科技中标的11台PECVD设备分别为8台二氧化硅/氮化硅/氟化硅/氮氧化硅PECVD及3台二氧化硅PECVD;北方华创中标的6台设备包括5台铝铜金属溅射、厚铝铜金属溅射设备。

长江存储截至年底共招标薄膜沉积设备台,其中TEL台,应用材料台,Lam台,日本国际计测器株式会社(KOKUSAI)台,日立国际电气20台,拓荆科技18台,北方华创15台,ASM5台。

2.2.3化学机械抛光设备

根据招标网的数据统计,华虹无锡年上半年招标化学机械抛光设备15台,其中应用材料中标12台,华海清科中标3台。应用材料中标的10台具体为铜金属层化学机械抛光设备7台,浅沟槽绝缘氧化膜化学机械抛光设备2台,多晶硅膜化学机械抛光设备2台,硅化学机械抛光设备1台;华海清科分别中标铜金属层化学机械抛光设备2台,钨金属层化学机械抛光设备1台。

积塔半导体年1-5月招标的化学机械抛光设备总共6台,其中华海清科5台,应用材料1台。华海清科中标的4台为钨金属层化学机械抛光设备,1台为二氧化硅化学机械抛光设备。应用材料中标了1台铜金属层化学剂型抛光设备。长江存储截至年底共招标化学机械抛光设备台,其中华海清科中标34台,应用材料中标73台。分具体产品来看,华海清科中标的设备中,氧化硅化学机械抛光机9台,层间介质层化学机械抛光机6台,晶圆硅面化学机械抛光机6台。应用材料中标的设备包括铜化学机械抛光机23台,前段钨化学机械抛光机16台等。

2.2.4清洗/去胶/涂胶显影设备

根据招标网的数据统计,华虹无锡年上半年招标清洗/去胶设备45台,其中SCREEN中标15台,盛美半导体中标10台,屹唐半导体中标8台,Lam中标6台,TEL中标5台,至纯科技中标1台。盛美半导体中标的10台设备种类较为丰富,包括铜线聚合体剥离设备、光刻胶剥离设备等,屹唐半导体8台设备均为等离子去胶机,至纯科技中标的1台设备为后段挡控片清洗设备。

积塔H1招标清洗/去胶设备39台,其中稷以科技中标等离子去胶机14台、创微微电9台(多种去除酸槽和去胶机),芯源微中标5台刷片机、TEL4台、屹唐半导体2台、Lam2台、北方华创中标1台晶圆回收单片清洗机。长江存储截至年底共招标清洗/去胶设备台,其中SCREEN58台,盛美半导体35台,TEL25台,Lam17台,北方华创2台,荆蓝(香港)中标干法去胶设备19台。涂胶显影设备仍被东京电子高度垄断。华虹无锡年上半年招标涂胶显影设备9台,均采购于TEL,包括ArF涂胶显影机2台,KrF涂胶显影机2台,I线涂胶显影机3台,聚酰亚胺涂胶显影机及涂胶机2台。长江存储截至年底共招标涂胶显影设备45台,其中TEL4台,SCREEN1台。

积塔H1招标涂胶显影设备12台,其中TEL3台,芯源微中标2台,分别为抗反射层涂胶机和聚合物涂胶显影机,上海向盈中标4台紫外线烘烤机,合肥开悦中标了2台涂胶显影机。离子注入设备同样主要依赖进口。根据招标网的数据统计,华虹无锡年上半年招标离子注入设备18台,其中Sumitomo(住友商事)中标8台(7台中电流离子注入设备),应用材料中标7台(均为高电流离子注入设备),亚舍立2台(分别为超高电流离子注入设备和高能量离子注入设备),北京烁科中科信1台,烁科中标的为中电流离子注入设备。积塔H1招标离子注入设备12台,其中亚舍立10台,应用材料2台。长江存储截至年底共招标涂胶显影设备54台,其中应用材料44台,亚舍立8台,中国台湾汉辰科技2台。

2.2.5过程控制设备

根据招标网的数据统计,华虹无锡在年上半年招标过程控制类设备43台,其中KLA中标19台,以色列Nova中标8台,日本HitachiHigh-Tech中标6台。

积塔在年上半年招标过程控制类设备13台,其中KLA中标1台,ASML中标1台,Nova中标2台,Camtek中标2台,应材中标2台,上海精测中标1台厚度测量设备,上海微电子中标4台显影后检测设备。

国内龙头存储晶圆厂项目中,过程控制设备国产化率低于10%。根据公开招投标信息统计,截止年底,长江存储项目累计中标过程控制类设备约台,其中国产设备累计约16台。上海精测中标6台集成式膜厚设备;中科飞测中标1台晶圆表面凹陷检测系统、5台光学表面三维形貌量测设备、2台其他量测设备;睿励科学中标2台介质薄膜测量系统。KLA的设备机台数量占总数量约26%,中标数量约97台,覆盖超过30种量测、检测需求。

根据招投标信息梳理,除了上述国内龙头存储晶圆厂项目之外,在逻辑代工领域,睿励科学在年/年各中标1台膜厚设备,中科飞测在年中标1台晶圆表面颗粒检测机、年中标1台膜厚测试、1台缺陷检测。除此之外,公开招投标项目中较少见到国产机台。过程控制市场仍主要以海外厂商作为主导。

2.2.6测试设备

根据招标网的数据统计,华虹无锡年上半年招标测试设备57台,其中TEL中标20台(19台测试探针台),是德科技中标8台,DISCO中标4台,广立微中标3台,均为高性能并行电特性测试仪。积塔H1招标测试设备16台,TEL9台,上海友能4台背面工艺测试测试机。

长江存储截至年底共招标测试设备台,其中爱德万台,Semics台,NextestSystems台,东京精密台,MIRAE48台,是德科技35台,武汉精鸿中标5台高温老化测试机。

2.3国产设备厂商营收持续高增,在手订单饱满

年及Q1设备收入、利润快速增长,国产替代持续深化。设备行业核心公司(北方华创、芯源微、华峰测控、中微公司、新益昌、长川科技、万业企业、精测电子、至纯科技,拓荆科技、华海清科及盛美上海由于年数据不完整未被算入)Q1营业收入总计76.2亿元,同比增长55.3%;扣非归母净利润11.4亿元,同比增长83.0%。设备行业持续处于高速增长,国产替代空间快速打开,国内核心设备公司成长可期。

设备厂商在手订单充足,合同负债保持较高增速。Q1,设备板块主要公司合同负债合计分别为.5亿元,同比增长76.2%,保持高增速。其中,北方华创Q1合同负债达到50.9亿元。

三、半导体零部件:供不应求,市场空间超亿美金

半导体设备先进零部件交期延长两倍以上。美国、日本和德国生产的先进零部件交期延长尤为严重,如高级传感器、精密温度计、控制设备的MCU和电力线通信(PLC)设备。其中PLC设备的交期已经被延迟到超过12个月。出现这种情况的原因主要是零部件厂商通常重资产,扩产速度相对半导体设备厂商较慢。海外龙头厂商在手订单依旧强劲,供应链限制延续。1)供给高度紧张:ASML22Q1营收yoy-19%,下滑主要系部分订单确认延迟;毛利率同比-5pt,承压主要系材料、供应链、运输等成本上升;库存周转率降低。泛林毛利率同比-1.7pt,主要系成本压力(原材料、物流、通胀等)。2)订单依旧强劲:ASML新增在手订单约70亿欧元,环比持平。KLA:当前在手订单交期总体5~6个月,部分产品7~8月。爱德万客户订单提前量增加,由于系半导体等材料和零件短缺,交期延长。3)积极扩产:ASML预计年产能至少翻番,年年产能增加到约90套0.33孔径EUV和套DUV。泰瑞达预计研发费用亿日元,yoy+20.1%;资本开支亿日元,yoy+31.1%,规划金额皆较往年有大幅提升。

下半年展望乐观,全年需求强劲将有订单递延至明年。泛林Q2毛利率指引中枢仍略降,持续成本和供应压力影响持续,二季度订单积压不断增加。随产能落地、产品竞争力效益显现及部分订单延迟多数企业对H2展望乐观。ASML预计H2表现强劲,毛利率约54%,高于全年52%指引,主要由EUV和DPV出货及安装基础管理业务利润率提升驱动。Q4部分EUV系统收入将递延到年。泛林预计WFE需求将超亿美元,未满足的设备需求将递延至明年。泰瑞达积极建立库存及扩产,预计H2出货有更大增量及灵活性,预计Q2实现增长,仅高端产品出货受限。年全球半导体零部件市场规模超过亿美金。海外半导体研究机构VLSI将全球半导体零部件主要分为两大类,一大类是半导体关键子系统(CriticalSubsystems),主要包括真空系统(Vacuum)、电源系统(Power)、流量控制(Fluid)、光学系统(OpticalSubsystems)、晶圆传递(WaferRobotics)、热量管理(Thermal)等,另一大类是关键零部件(CriticalComponents),包括静电卡盘、陶瓷件等,根据VLSI,年全球半导体零部件关键子系统市场规模超过亿美金,预计年同比再增长7%达到约亿美金。VLSI测算关键子系统市场规模在亿美金左右的同时,认为关键零部件市场规模在70亿美金,若同样按照7%增速测算,年关键零部件市场规模预计为75亿美金。由于VSLI数据为年底预测数据,实际上根据SEMI,全球半导体设备市场规模年同比增长44%,若按照与设备市场同样的增速测算,年半导体关键子系统的需求在*1.44=.7亿美金,关键零部件市场需求在70*1.44=.8亿美金,合计市场规模或超过亿美金。

富创精密在招股书中采用了成本占比法测算精密零部件市场空间,公司根据不同类型设备年公布的市场规模,以及国内代表性公司披露的原材料成本,和精密零部件在成本中的占比,并考虑设备厂商毛利率水平,累加得到公司主要产品的全球市场规模约亿美金。

刻蚀、沉积需求驱动电源系统高增速。VLSI测算电源系统占半导体关键子系统的从年的9.8%提升至年的13%,从量价角度来看,平均每个反应腔需要的射频电源系统数量持续增加,同时下游对以高频为代表的高端电源子系统需求增加带来平均价质量的增加。多重曝光及3DNAND层数不断增加,带来了对刻蚀、沉积步骤的需求提升,以3DNAND为例,时间更长、更复杂的刻蚀步骤对电源系统解决方案的需求也在不断提升。从下游应用来看,电源系统中71%的需求来源于刻蚀设备。

年中国晶圆厂前道设备零部件采购额超过10亿美金。根据芯谋研究,年中国大陆晶圆厂8英寸和12英寸前道设备零部件采购金额超过10亿美金。其中不含海外厂商在国内的产线,中国内资晶圆厂采购金额约4.3亿美金。中国晶圆厂采购的设备零部件主要包括石英(Quartz)、射频发生器(RFGenerator)、各种泵(Pump)等,分别占零部件采购金额的比重≥10%。此外各种阀门(Valve)、吸盘(Chuck)、反应腔喷淋头(ShowerHead)、边缘环(EdgeRing)等零部件的采购占比也较高。如果以年全球亿美金的市场规模为基础,中国的10亿美金采购额占全球的不到5%,我们认为主要是因为国内设备厂商正处于持续研发突破,产品初步起量阶段,也因此随着国产设备厂商的放量,未来国内零部件需求预计会快速增长。

全球前十大关键子系统供应商市占率自年起始终维持在约50%。0-年伴随收购并购,行业持续整合,全球关键子系统前十大厂商的合计份额逐步提升,年以来前十大家的份额始终维持在50%左右的水平。年,蔡司仍占据第一位置,受益于对射频电源子系统的强劲需求,MKS超过Edwards跃居第二。

四、半导体材料:晶圆厂持续扩产,材料拐点已至

4.1晶圆代工扩产拉动材料需求持续增长

年半导体市场规模超预期增长,且未来随着晶圆厂逐步投产,行业产值有望在年超过万亿美元市场。从需求端来看,以汽车、工业、物联网、5G通讯等代表的需求驱动驱动全球半导体产业进入“第四次半导体硅含量提升周期”。根据SEMI,年全球半导体产值有望超过亿美元,达到历史新高,且在年根据SEMI对于行业资讯机构的统计,平均对于年的增长预期将达到9.5%,即年市场规模有望突破0亿美元(此为平均值)。此外随着全球8寸及12寸晶圆新产能逐步的在年至年的投放,至年全球将会有25家8寸晶圆厂投产,60座12寸晶圆厂投放。随着该85座晶圆厂的投放,至年全球半导体晶圆市场将有望达到万亿美元市场,实现年复合增长率约7%。

年全球半导体材料市场规模创新高,中国大陆需求占比18.6%。根据SEMI,强劲的下游需求及晶圆产能的扩张驱动年全球半导体材料市场规模同比增长15.9%达到亿美金新高。其中晶圆制造材料和封装材料市场规模分别为亿美金和亿美金,同比增长15.5%和16.5%。晶圆制造环节中的硅片、化学品、CMP和光掩膜环节是增速最快的几大领域,而硅片也是晶圆制造中成本占比最高的环节,市场规模超过亿美金。由于半导体芯片存在较大的价格波动,但是作为上游原材料的价格相对较为稳定,因此半导体材料可以被誉为半导体行业中剔除价格影响最好的参考指标之一。

在半导体原材料领域,集成电路技术发展到微纳电子制造的物理极限,单独依靠特征尺寸缩小已不足以实现技术发展目标。新材料的引入以及相应的新材料技术与微纳制造技术相结合共同推动着集成电路不断发展。集成电路制造工艺用到元素已经从12种增加到61种。伴随微纳制造工艺不断发展,对材料的纯度,纳米精度尺寸控制、材料的功能性等都提出了严苛的需求。

半导体制造过程繁琐且复杂,对于的材料大类的设计也超过了9种。其中硅片的占比最大,达到了亿美元,37.3%;其次为电子特气,市场规模约为43亿美元,13.2%;光掩模,光刻胶及其辅助材料分别为41亿美元和40亿美元,占比达到12.5%和12.2%。

在全球半导体材料的需求格局之中,中国大陆从年的10%的需求占比,至年已经达到占据全球需求总量的18.6%,仅次于中国台湾(22.9%),位列全球第二。随着整个半导体产业的持续增长,以及中国大陆不断新建的代工产能,我们有望看到中国大陆半导体市场规模增速将会持续超越全球增速的同时,攀登至全球需求第一的宝座。

半导体材料国产化率仍待转化。在国家产业政策大力扶持和国内半导体市场稳定增长等利好条件下,特别是国家“02专项”等专业化科研项目的培育下,国内半导体材料领域将涌现更多具有国际竞争力的公司和产品,在更多关键半导体材料领域实现进口替代,打破国外厂商的垄断。半导体芯片制造工艺半导体将原始半导体材料转变成半导体芯片,每个工艺制程都需要电子化学品,半导体芯片造过就是物理和化学的反应过程,半导体材料的应用决定了摩尔定律的持续推进,决定芯片是否将持续缩小线宽。目前我国不同半导体制造材料的技术水平不等,但整体与国外差距较大,存在巨大的国产替代空间。我们选取代表性公司彤程新材、鼎龙股份、凯美特气、兴森科技、安集科技、沪硅产业、雅克科技、立昂微、金宏气体和晶瑞股份,年电子材料营收综合约为98亿元人民币,考虑到其他未收录的非上市公司及上市公司,我们展开乐观假设:中国有着电子半导体材料营收规模亿人民币(更多的为中低端产品,高端产品仍然在持续突破及替代),在当前亿美元的全球市场之中也仅仅4%不到的替代率;在中国所需的产值约亿美元的市场需求中,也仅占19%,因此可以看到中国无论是在中国市场或者全球市场之中,均有着巨大的国产化空间。

4.2各类材料持续持续突破,业绩佐证国产替代正式开幕

随着半导体市场晶圆代工的持续扩产,对于晶圆制造中不可缺失的基础材料将会有着非常大的需求拉动,而在此阶段我们可以看到随着技术及工艺的推进以及中国电子产业链逐步的完善,在材料领域已经开始涌现出各类已经进入批量生产及供应的厂商。

除了以上我们节选的部分半导体及电子材料厂商对于中国卡脖子关键材料的替代以外,还有众多A股上市公司在努力的投入研发力量致力于更多材料的国产化。无论是成本占比最大的半导体硅片,再到被美国高度垄断的CMP(抛光液及抛光垫)材料,均都实现了一定的技术突破,在不同的实现果实的收获。

4.2.1光刻胶:产品逐步突破,国产替代已开启

从光刻胶全球市场来看,根据Cision,年约有91亿美元的市场规模,至年预计将达到亿美元,实现复合增长5%。而其中半导体、LCD、PCB这三类主要的应用场景分别占据了市场空间的24.1%、26.6%、及24.5%,分别对应年的市场规模22亿美元、24亿美元、及22亿美元。

Cision同时也统计了中国光刻胶市场的规模,在年约为88亿元人民币,至年预计将达到亿元人民币,实现复合增长15%。如若我们根据全球光刻胶的应用场景分布来看,在中国大陆所需要的半导体、LCD、及PCB的市场需求分别将达到21、23、22亿元人民币。nm及以上高端光刻胶为全球市场的主流。中国产业信息网的数据显示,年中国光刻胶市场规模在亿人民币,而其中半导体用光刻胶市场达到20.7亿人民币;至年的预期,国内光刻胶市场有望达到亿人民币,而半导体用光刻胶则将达到25亿人民币,均将实现超过10%的行业规模增长。而随着国内晶圆厂不断扩产,以及制程和工艺的提高,有望在后续给光刻胶行业带来更大的增量空间。

然而我们复盘过往中国半导体光刻胶市场规模来看,通过智研产业研究院的统计,在年中国半导体光刻胶市场规模仅为10亿元左右,至年已经成功提高至约25亿人民币的市场规模。而其中的核心原因我们认为是中国半导体晶圆代工产业逐步完善,晶圆厂产能持续增长带来的市场增长。而随着未来中国内地将要兴建更多的产能之时,我们有望看到中国半导体光刻胶需求的持续高增长。

整体来看,全球光刻胶行业主要被JSR、东京应化、罗门哈斯、信越化学、及富士合理占据,前五大家占据了全球光刻胶领域的86%;如若聚焦到全球半导体用光刻胶领域,前六大家(主要以日本为主)实现了对于市场的87%的占据。

复盘半导体光刻胶发展历程,我们总结出以下结论:1)光刻胶与工艺节点发展息息相关。光刻胶合成工艺的演进是基于制程的不断推进,在研发过程中需要与光刻机厂商密切合作。日本光刻胶从开始的模仿到在KrF胶实现超越,背后是半导体产业链向日本转移、日本政府对半导体产业链的大力扶持和日本光刻机厂商的崛起。当前背景下,先进节点技术开发速度有所放缓,国内半导体产业发展,国产化需求为中国企业带来发展机遇。

2)日本光刻胶巨头均起源于化工企业,本质上是早期光刻胶的底层技术和原材料与精细化工的产物相同。TOK最早切入,主要系本土客户培养本土供应链的需求;JSR的切入背景是年代石油危机下化工企业利润空间受到挤压,从而寻求第二增长曲线;信越从硅化工业务切入是因为s日本国内经济衰退,公司基于原有主营业务寻求协同发展。彤程新材是全球最大的轮胎用特种材料供应商,生产和销售的轮胎用高性能酚醛树脂产品在行业内处于全球领导者地位。电子级酚醛树脂对产品纯度要求非常高,在KrF光刻胶中,树脂占总成本的超过70%,且在生产树脂中需要保证不同批次的高分子树脂的分子量分布和性能都相差无几,故而成膜树脂的合成难度最高。目前彤程新材已成功自主开发电子级酚醛树脂,在光刻胶、环氧塑封料、覆铜板等领域均有布局,并通过部分客户的认证,开始批量供应。

3)光刻胶公司与下游客户绑定紧密,同时布局光刻胶配套材料,客户粘性强。光刻胶存在一定的先发优势,但技术壁垒并不至于无法突破,找到体系内符合要求的基团也可实现突破。但光刻胶对半导体生产过程的稳定性至关重要,验证周期长,下游客户不会轻易更换。提升份额的途径在于打入客户新增产能供应链,以及配套材料的研发销售,如TOK生产显影剂和边缘去除剂,JSR生产底部抗反射涂料,信越生产石英掩模毛胚和硅抗反射涂层。彤程新材I线光刻胶和KrF光刻胶以批量供应于中芯国际、华虹宏力、长江存储、华力微电子、武汉新芯、华润上华等13家12寸客户和17家8寸客户,同时公司2万吨光刻胶相关配套试剂项目,已进入洁净间及机电设备的安装高峰,预计年6-7月份能完成全部建设,将在下半年开始进入试生产。

彤程新材:特种橡胶助剂企稳向好,国产光刻胶核心龙头。公司特种橡胶助剂3-5月受疫情影响原材料及运费等带来毛利率承压,需求端下游轮胎企业开工率有限。6月以来下游轮胎需求回补,运费等影响逐步减弱,助剂业务企稳向好。光刻胶新品持续突破,自产上游原材料增厚盈利水平。公司半导体KrF光刻胶量产料号数量持续增加,半导体光刻胶当前已实现盈利。提高持有北旭股比至81%并表,北旭作为本土最大的液晶正性光刻胶本土供应商,年面板光刻胶实现营收2.6亿元,同比增长22.7%,光刻胶销量同比增长21%,国内市占率约19%。高性能面板光刻胶新产品在京东方验证效果积极,年有望实现量产销售,在下游大客户占比进一步提升,同时盈利水平有望持续提升。

参股苏州聚萃,苏州聚萃在新型显示产业所需的聚酰亚胺等高性能电子化学品及有机膜材。PI材料与公司现有的面板光刻胶业务在客户端具有高度协同性,未来公司将持续引进,开发显示面板用电子化学品技术,拓展产品品类,进一步打造新材料平台战略。彤程新材当前电子材料、可降解材料、及汽车/轮胎特种材料三大业务线,横向在专业范围内进行多品类拓展,纵向整合产业链上下游,已初步实现新材料平台战略。由贸易至上游制造,多元拓展丰富业务,打造平台型企业。

4.2.2CMP:突破重围,竞争格局更加明朗

根据TECHCET,全球CMP材料市场规模在年达到超过30亿美金,其中抛光垫市场规模约11.3亿美金,抛光液市场规模14.3亿美金,预计CMP材料市场年同比增长9%至33亿美金。

鼎龙股份——国内CMP抛光垫龙头,多产品维度突破。鼎龙股份成立于0年,二十余年来始终重视技术整合和技术平台,已打造七大技术平台。年全面完整开启彩色聚合碳粉全球布局。年起延伸布局拓展至集成电路行业,着重研发CMP抛光垫。当前公司在CMP抛光垫领域已经实现全制程、全节点覆盖,在年已成为部分客户一供,国内领先优势显著,未来随着客户产能持续释放,及公司份额提升,抛光垫业务有望迎来持续放量增长。CMP抛光液方面,公司氧化层抛光液产品在年取得小量订单,Al制程抛光液进入客户吨级采购阶段,客户端取得突破性进展;氧化层抛光液获得国内主流晶圆厂客户20吨订单。此外公司实现自主制备抛光液核心原材料研磨粒子,一方面打破海外垄断,同时提升了盈利能力。清洗液方面公司已取得Cu制程CMP清洗液小量订单。

柔显及其他材料蓄势待发,打开新增长极。YPI方面,公司年完成客户验证并实现近千万营收,年跟随下游AMOLED厂稼动率提升,公司YPI或进一步放量。公司预计年PSPI国内市场规模有望达到35亿元,TFE-INK接近10亿元,当前行业被海外垄断背景下,鼎龙PSPI、TFE-INK产品中试结束且客户验证良好。我们认为公司在第一成长线CMPPad逐步在国内外同步发力期间,其他电子材料产品有望逐步推动公司天花板及未来空间的发展,打开第二/三增长曲线。安集科技成立于6年2月,坚持自主创新,长期致力于为集成电路行业提供汇集创新驱动、高性能及成本优势的产品和技术解决方案。当前公司成功打破了国外厂商对集成电路领域化学机械抛光液的垄断,实现了进口替代,使我国具备在该领域的自助供应能力。公司主营业务为关键半导体材料的研发和产业化,目前产品包括不同系列的化学机械抛光液和光刻胶去除剂,主要应用于集成电路制造和先进封装领域。

研磨液多产品得以突破,紧跟行业多面拓展。当前公司拳头产品铜(含阻挡层)已经在多方客户实现突破,14nm稳定量产的同时,10-7nm逐步突破,并且突破逻辑、存储两大领域。此外公司钨研磨液已在长存得到应用,也在积极配合客户实现二氧化铈的验证。在光刻胶去除剂方面,公司光刻胶去除剂已量产并且持续扩大应用;28nm技术节点后段硬掩模工艺光刻胶去除剂的验证工作正在按计划进行,以加快实现国产化供应;14nm技术节点后段蚀刻残留物去除剂的研究仍在按计划进行。国内需求巨大,客户+品类同步拓展,渗透率提升带动营收利润天花板激增。随着内资晶圆厂扩产加速,制程提高,对于抛光液的用量得到了明显的提升。安集科技从铜向钨,钨向氧化物方向的品类推展将近一步实现国产替代,完成对自身潜力的进一步提高。

4.2.3硅片:“第四次硅含量提升周期”,全球硅片需求大幅提升

SUMCO预测,全球12英寸抛光片年到年月产能将由.9万片增长到.4万片,CAGR5.8%,外延片由.9万片增长至.2万片,CAGR3.2%。

行业新增产能有限,下游硅片库存连续下降。从当前全球半导体硅片实际供应量来看,SUMCO估计Q4全球8英寸硅片月出货量约万片,12英寸硅片月出货量接近万片。在下游需求非常旺盛的情况下,硅片出货量在年三四季度呈现持平的情况,也反映了全球硅片产量当前几乎达到了顶点,少有新增产能贡献。而从客户12英寸硅片库存来看,客户每月的硅片投入量均大于购买量,年硅片库存已经呈现连续15个月下降。SUMCO估计Q1客户库存天数已经下降到仅1个月。

年全球硅片出货面积及营收双创新高。根据SEMI统计,全球整体来看,年半导体硅片营收规模达到亿美元,出货面积达到14,百万平方英尺。硅片已成为数字化转型及新技术发展的重要承载体,受下游汽车、工业、物联网等旺盛需求驱动,SEMI预计年全球出货面积增长到16,百万平方英尺。根据SEMI出货面积及营收规模测算出的单位面积价格来看,年单位平方英尺价格为0.89美金,较年0.90美金略有下降。

复盘半导体硅片价格,9-年在后金融危机影响下,全球主要硅片制造商取消扩产计划导致供给端收缩,因此硅片价格呈小幅上升趋势。但年开始,硅片价格开始不断下滑,硅片价格由年的0.96美元/平方英寸下降至年的0.67美元/平方英寸,主要由于制造商扩产计划顺利实施使得硅片市场产能过剩。在经历了六年的持续下滑后,硅片价格在年重回上升通道,-年硅片价格由0.74美元/平方英寸上涨至0.95美元/平方英寸,主要由于新能源汽车等新兴市场快速发展、5G手机的快速渗透带来半导体终端市场需求强劲,市场供需结构发生变化。我们认为,当前或再现-年上一轮全球半导体硅片需求和供给的“剪刀差”。上一轮硅片供需失衡在-年,根据SEMI数据,彼时硅片单位面积价格上涨了33.5%,半导体硅片厂商营收及盈利水平实现了快速提升。我们认为此轮行业供需失衡有望再现上一轮硅片供需“剪刀差”带来的硅片涨价,从硅片龙头厂商近期营收及法说会口径可以看出,信越化学、SUMCO、GlobalWafers等营收及业绩预期强劲,当前新增产能有限背景下,涨价是重要营收驱动因素。同时海外龙头新增产能均预计在年下半年才能陆续开始爬坡,行业长协订单比重增加,我们判断当前硅片行业供需失衡将至少持续至年底。

4.2.4电子特气:需求空间大,拉开进口替代序幕

电子特种气体是集成电路、显示面板、光伏能源、光纤光缆等电子产业加工制造过程中不可或缺的关键材料,其市场规模保持高速发展。-年,我国电子特气市场规模复合增速达15.3%,年我国电子特气市场规模达.56亿元。其中,半导体制造用电子特气市场规模约45亿元。根据前瞻产业研究院预测,年我国电子特种气体市场规模将达到亿元,-年复合增速将达11.2%。电子特气将为中国新兴产业的发展注入新动力。

两个主要因素推进了我国电子特气的需求高速增长。首先,近年来电子气体下游产业技术快速更迭。例如,集成电路领域晶圆尺寸从6寸、8寸发展到12寸甚至18寸,制程技术从28nm到7nm;显示面板从LCD到刚性OLED再到柔性、可折叠OLED迭代;光伏能源从晶体硅电池片向薄膜电池片发展等。下游产业的快速迭代让这些产业的关键性材料电子特气的精细化程度持续提升。并且,由于全球半导体、显示面板等电子产业链不断向亚洲、中国大陆地区转移,近年来以集成电路、显示面板为主的电子特气需求快速增长。我国集成电路-年销售额复合增速达20.8%,对电子特气的需求带来了持续、强劲的拉动。

根据Techcet,预计年全球电子气体市场规模有望达到70亿美金,其中特气约50亿美金,电子大宗气体20亿美金。

海外龙头在大陆占八成以上份额,国产替代空间巨大。根据SEMI及前瞻产业研究院,-年我国电子特气市场规模复合增速达15.3%,年我国电子特气市场规模达.56亿元。其中,半导体制造用电子特气市场规模约45亿元。海外大型气体公司占据了中国电子大陆特气80%以上的市场份额,美国空气化工、德国林普、日本昭和电工、大阳日酸、法国液化空气为份额最大的5家海外公司,其中CR3为75%左右,CR5为85%左右,国产替代空间巨大。

凯美特气深耕气体行业三十余年,盈利水平居行业前列。凯美特气成立于年,以石油化工尾气(废气)、火炬气为原料,生产和销售工业气体、医用气体、标准气体、特种气体、混合气体、食品添加剂气体、电子化学品等气体产品。年公司成立岳阳凯美特电子特种稀有气体公司,布局电子气体,生产高纯度二氧化碳、氦气、氖气、氩气、氟氩氖、氟氪氖等半导体、面板、航天、医疗等领域急需的超高纯气体和多元混配气。

产品生产线布局循序渐进,充分利用公司自有优势提升效益。岳阳电子特气项目于年7月正式投产,目前已生产出的合格产品有:99.%二氧化碳、99.%氦气、99.%氖气、99.%氩气、99.%氪气、99.5%氙气、99.%一氧化碳、99.%氮气、99.%氢气、氯化氢基准分子激光配气、氟基准分子激光混配气、动态激光混配气,已获得生产许可的产能有氪[压缩的或液化的]11Nm/年、氙[压缩的或液化的]Nm/年、氖[压缩的或液化的]60Nm/年等。同时,随着宜章电子特气项目建设公司将增加高纯氯化氢、氟化氢、溴化氢、氘代系列气体等,进一步完善公司产品体系。

持续获得龙头客户认证,混配气有望开始放量。公司各类电子特气已通过或正进行在下游全球各大龙头厂商处的认证,其中公司二氧化碳、氪、氙产品已于年2月通过法国液化空气认证,公司用于ExciStar激光器的nm激光混配气已于年9月通过美国相干的设备测试,同时公司混配气产品在阿斯麦、大阳日酸等厂商的认证仍在有序推进。参考公司氪、氙产品的认证与放量经历,公司混配气有望开始放量。

稀有气体产品放量势头强劲,成为公司盈利增长提供重要驱动力。年公司实现高纯(≧99.%)氪气氙气氖气销售共8万元,年3月22日公司签订价值万元氖气销售合同,年7月签订4万元氙气销售合同,电子特气业务有望成为公司利润增长的又一重要驱动力。

4.2.5IC载板:需求空间大,拉开进口替代序幕

IC载板市场规模持续稳定增长。其中占比最大的IC载板市场水涨船高,根据MordorIntelligence的数据统计及预测,先进IC载板市场将会从年的77.3亿美元的市场规模保持CAGR5.3%的增速至年达到.9亿美元,增速超过半导体封装材料市场增速,也证明了未来IC载板的价值量的逐步攀升以及占比逐步扩大的潜力。

兴森科技:乘胜追击,产能扩张正当时。目前公司主要在建项目包括珠海兴科项目、宜兴硅谷印刷板二期工程项目和广州FCBGA封装基板生产和研发基地项目。珠海兴科项目中,第一条IC封装基板的产线(1.5万平方米/月)进展顺利,预计年底实现单月90%以上的产能利用率。宜兴生产基地二期工程完全达产后,将提供96万平方米/年的产能,产品将应用于5G通信、MiniLED、服务器和光模块等领域。广州生产基地于年新增了月产1.5万平方米的中、高端、多层样板的产线,目前,其中7,万平方米/月产能已达产。公司在年宣布了位语广州和珠海两个FCBGA项目投资,广州项目预计于年底前后建成,目前正在进行前期建设准备工作和设备采购。

兴森科技为国内为数不多的IC载板厂商,大力扩产载板产能用以满足行业需求,进行国产替代及对新增市场的占领。根据公司公告,广州兴科BT载板、广州和珠海FCBGA封装基板项目的整体投资规模为亿,有望看到公司未来实现IC载板产品线的全覆盖,随着公司新增载板产能逐步爬坡投产,以及行业当前供需紧张的态势,有望充分受益国内半导体的巨大封装需求,加速提升载板业务的收入规模和贡献业绩。

五、半导体新兴技术重点

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