识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 1 / 13 Table_C ontacter 本报告联系人： 蔡锐帆 cairuifangf Table_Page 行业专题研究 |半导体 2020 年 3 月 29 日 证券研究报告 Table_Title 半导体设备研究系列 二 清洗设备：下游需求与制程进步驱动行业成长，国产替代浪潮下关注国内优质厂商 Table_Author 分析师： 许兴军 分析师： 罗立波 分析师： 王亮 SAC 执证号： S0260514050002 SAC 执证号： S0260513050002 SAC 执证号： S0260519060001 SFC CE.no: BFS478 021-60750532 021-60750636 021-60750632 xuxingjungf luolibogf gfwanglianggf 请注意，许兴军 ,罗立波并非香港证券及期货事务监察委员会的注册持牌人，不可在香港从事受监管活动。 Table_Summary 核心观点 ： 清洗 设备：半导体制造环节中的重要设备 。 清洗是指去除硅片表面沾污 如颗粒、有机物、金属和自然氧化层等的工艺，在半导体制造中步骤可达上百次，大约占据所有晶圆制造步骤数量的 2/3。目前主流的清洗工艺为湿法清洗工艺，根据 Gartner 统计， 2018 年 湿法清洗设备占晶圆制造（含晶圆级封装）的价值占比约为 5%。湿法设备又可进一步分为槽式设备和单片式设备，单片式设备在 45nm 及更先进的制程中清洗效率较高 ，根据Gartner 的统计 ， 2018 年 槽式设备价值量大约占湿法设备总价值量的 30%， 单片式设备大约占比 70%。 下 游需求与技术演进带来清洗 设备市场增长 。 从行业空间来看，清洗 设备一方面长 期受益全球半导体需求增加与产线产能的扩充，另一方面受益于 技术的演进带来的 增长机遇 （制程越先进，清洗步骤越多，清洗难度也越大） 。根据 SEMI 的统计， 2018 年全球半导体设备达到 645.3 亿美元，其中晶圆处理设备为 502 亿美元，按 5%的比例计算 2018 年 湿法清洗 设备 全球市场规模可达 25.1 亿美元 。 壁垒高企，国外厂商占据 清洗 设备绝大部分市场。 根据 Gartner 2018 年的 数据， 单片式清洗设备几乎被国际四大厂商 Screen、东京电子、 SEMES、 Lam 占据 ， 其中前两大厂商占全球 75%的市场份额 。槽式清洗设备方面，Screen 和东京电子合计占据约 80%的市场份额 ， 国内厂商中北方华创 （ NMC）占据一定的市场份额（约 4%） 。 国内 清洗 设备迎来技术与订单突破，持续受益国产替代机遇。 国内集成电路湿法清洗设备主要厂商有四家：盛美半导体、至纯科技、北方华创和芯源微，近年来四家公司分别在技术储备以及客户认证方面取得良好进展。盛美半导体以单片式设备为主， 以兆声波清洗技术为核心， 形成 SAPS、 TEBO、 Tahoe 等 产品系列 ，在 12 寸先进制程上应用广泛 ， 根据招标网的数据 ， 17-19 年在长江存储合计中标 14 台 。至纯科技 2017 年成立半导体湿法事业部 发力清洗设备，至今已经可以提供 8-12 寸 的 槽式及单片式设备 ，拥有较多国内客户。北方华创 2016年收购 Akrion 进军清洗设备领域 ， 至今已经形成了较为完善的产品布局 ， 8 寸槽式设备竞争力强。芯源微湿法清洗设备为单片式设备，可以满足 90nm 以上工艺制程的清洗要求，目前已经在中芯国际深圳厂实现销售。 投资建议。 建议关注国内领先 清洗 设备企业 盛美半导体（美股上市公司）、至纯科技、北方华创、芯源微。 风险提示 。 技术更新换代风险；下游投资不及预期风险；专利风险等。 Table_Report 相关研究 ： 半导体设备研究系列 :薄膜沉积设备：行业持续成长，国产替代持续，关注国内 PVD/CVD 领先厂商 2020-03-05 半导体国产替代系列九 :离子注入机：四大核心装备之一，迎来国产替代机遇 2019-12-05 半导体国产替代系列八 :刻蚀设备：半导体设备国产替代先锋 2019-09-30 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 2 / 13 Table_PageText 行业专题研究 |半导体 Table_impcom 重点公司估值和财务分析表 股票简称 股票代码 货币 最新 最近 评级 合理价值 EPS(元 ) PE(x) EV/EBITDA(x) ROE(%) 收盘价 报告日期 （元 /股） 2019E 2020E 2019E 2020E 2019E 2020E 2019E 2020E 北方华创 002371 CNY 123.81 2020/03/05 买入 170.30 0.63 0.99 196.52 125.06 106.98 94.89 5.3 7.7 中微公司 688012 CNY 140.42 2019/11/26 买入 74.70 0.37 0.51 379.51 275.33 431.64 226.22 5.1 6.7 至纯科技 603690 CNY 30.51 2020/02/23 买入 57.50 0.46 0.97 66.33 31.45 38.18 21.26 8.3 14.9 芯源微 688037 CNY 117.26 2019/12/06 买入 - 0.33 0.50 376.15 248.26 - - 3.7 5.3 数据来源： Wind、广发证券发展研究中心 备注 ：表中估值指标按照最新收盘价计算 Table_PageText 行业专题研究 |半导体 图表索引 图 1：清洗贯穿晶圆制造的众多环节 . 5 图 2：清洗步骤数量占据晶圆制造步骤数量的 2/3. 5 图 3：槽式设备示意图 . 5 图 4：单片式设备示意图 . 5 图 5： 18 年晶圆制造（含晶圆级封装）各类设备占比 . 5 图 6： 18 年各类清洗设备占清除 /清洁设备的比例 . 5 图 7：半导体设备历年市场规模 . 6 图 8：清洗设备市场规模测算 . 6 图 9：半导体晶圆产能（折合成 8 寸晶圆）稳步成长 . 6 图 10：用于各制程的晶圆制造设备出货金额占比 . 6 图 11：中国大陆晶圆厂平 均投资额 /月产能变化 . 6 图 12：先进制程清洗步骤的数量明显增多 . 7 图 13：良率会随着制程的先进程度增加而降低 . 7 图 14： 2018 年全球半导体设备竞争格局 . 7 图 15： 2018 年全球湿法清 洗设备竞争格局 . 7 图 16： 2018 年全球单片式湿法清洗设备竞争格局 . 7 图 17： 2018 年全球其他湿法清洗设备竞争格局 . 7 表 1：硅片湿法清洗化学品 . 4 表 2：典型的硅片湿法清洗顺序 . 4 表 3：盛美半导体部分清洗设备产品 . 8 表 4：至纯科技部分清洗设备产品 . 8 表 5：芯源微部分清洗设备产品 . 8 表 6：北方华创部分清洗设备产品 . 9 表 7：长江存储 2017、 2018、 2019 年国产半导体设备企业中标数量与份额概览（数量单位为台） . 10 表 8：清洗设备海外可比公司估值一览 . 11 Table_PageText 行业专题研究 |半导体 表 1： 硅片湿法清洗化学品 沾污 名称 化学配料描述 分子式 颗粒 piranha（ SPW） 硫酸 /过氧化氢 /去离子水 H2SO4/H2O2/H2O SC-1（ APW） 氢氧化铵 /过氧化氢 /去离子水 NH4OH/H2O2/H2O 有机物 SC-1（ APW） 氢氧化铵 /过氧化氢 /去离子水 NH4OH/H2O2/H2O 金属（不含铜） SC-2（ HPW） 盐酸 /过氧化氢 /去离子水 HCl/H2O2/H2O piranha（ SPW） 硫酸 /过氧化氢 /去离子水 H2SO4/H2O2/H2O DHF 氢氟酸 /水溶液（不能去除铜） HF/H2O 自然氧化层 DHF 氢氟酸 /水溶液（不能去除铜） HF/H2O BHF 缓冲氢氟酸 NH4F/HF/H2O 数据来源： 半导体制造技术（ Michael Quirk、 Julian Serda著，电子工业出版社出版） ，广发证券发展研究中心 表 2： 典型的硅片湿法清洗顺序 清洗步骤 目的 H2SO4/H2O2（ piranha） 有机物和金属 UPW清洗（超纯水） 清洗 HF/H2O（稀 HF） 自然氧化层 UPW清洗 清洗 NH4OH/H2O2/H2O（ SC-1） 颗粒 UPW清洗 清洗 HF/H2O 自然氧化层 UPW清洗 清洗 HCl/H2O2/H2O（ SC-2） 金属 UPW清洗 清洗 HF/H2O 自然氧化层 UPW清洗 清洗 干燥 干燥 数据来源：半导体制造技术（ Michael Quirk、 Julian Serda著，电子工业出版社出版），广发证券发展研究中心 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 5 / 13 Table_PageText 行业专题研究 |半导体 图 1： 清洗贯穿晶圆制造的众多环节 图 2： 清洗步骤数量占据晶圆制造步骤数量的 2/3 数据来源： 盛美半导体官网 ， 广发证券发展研究中心 数据来源： 盛美半导体官网 ， 广发证券发展研究中心 图 3： 槽式设备示意图 图 4： 单片式设备示意图 数据来源： 至纯科技 公开发行可转换公司债券募集说明书 ，广发证券发展研究中心 数据来源： 至纯科技公开发行可转换公司债券募集说明书， ，广发证券发展研究中心 图 5： 18年 晶圆制造（含晶圆级封装）各类设备占比 图 6： 18年 各类清洗设备占清除 /清洁设备 的比例 数据来源： Garnter， 广发证券发展研究中心 数据来源： Garnter， 广发证券发展研究中心 33%67%Cl ea n i n g S tep s O the r P r oc es s S t ep s19%4%3%3%15%4%3%21%3%5%1%11%4%4%光刻光刻胶加工（涂胶 /显影）掺杂设备快速热处理与氧化 /扩散化学气相沉积 CVD溅射 PVD其他沉积干法刻蚀化学机械抛光 CM P湿法清洗其他材料清除和清洁过程控制制造自动化和控制其他晶圆级制造设备9.8% 4.2%18.3%0.5%60.5%6.8%Dr y S t r i pB e v e l Re m o v a l T o o l s( Dr y )A uto W e t S tat i on sB atc h S prayP r o c e s s orsS i ng l e - W af erP r o c e s s o r sO the r Cl e an P r oc es s识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 6 / 13 Table_PageText 行业专题研究 |半导体 图 7： 半导体设备历年 全球 市场规模 图 8： 清洗 设备 +CMP设备 全球 市场规模测算 数据来源： SEMI， Wind， 广发证券发展研究中心 数据来源： SEMI， Wind， 广发证券发展研究中心 注 1： 2005-2017年清洗设备规模为 SEMI披露的晶圆处理设备市场规模 *刻蚀设备占比 ， 2018年假定清洗设备占比 同 2017年 注 2： SEMI的统计口径中清洗设备包含了化学研磨抛光（ CMP） 图 9： 半导体晶圆 全球 产能（折合成 8寸晶圆）稳步成长 数据来源： SEMI， Bloomberg， 广发证券发展研究中心 图 10： 用于各制程的晶圆制造设备出货金额占比 图 11： 中国大陆晶圆厂平均投资额 /月产能变化 数据来源： Gartner， 广发证券发展研究中心 数据来源： 根据相关 公司公告、集微网、 digitimes等整理 ， 广发证券发展研究中心 - 10 0 %- 5 0 %0%50 %10 0%15 0%2 0 0 %010 020 030 040 05 0 060 07 0 0（亿美元）全球半导体设备销售额 同比增速（右轴）- 10 0 %- 50 %0%5 0 %10 0%1 5 0 %010203040506070（亿美元）清洗设备市场规模 同比增速（右轴）0%1%2%3%4%5%6%051015202530（ KK/ 月，折合成 8 寸晶圆）A na l og Di s c r ete F ou nd r y Lo gi c ME MSMe mo r y Mi c r o O pto O the r Y oY （右轴）0%10 %20 %30 %40 %5 0 %60 %70 %80 %90 %10 0%2 0 1 7 2 0 1 8 2 0 1 9 E 2 0 2 0 E 2 0 2 1 E> 0.5 Mi c r on 90 nm 65 nm45 nm 32 nm 22 nm14 nm 10 nm 7 nm a nd be l ow0%1 0 %20 %30 %40 %50 %60 %70 %0. 00. 10. 20. 30. 40 . 50. 60. 70. 80. 91. 090 nm 65 nm 40 /55 nm 28 nm 20 /22 nm 14 /16 nm（亿元 / 片）平均投资额 /月产能 增长率（右轴）识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 7 / 13 Table_PageText 行业专题研究 |半导体 图 12： 先进制程清洗步骤的数量明显增多 图 13： 良率会随着制程的先进程度增加而降低 数据来源： 盛美半导体官网， 广发证券发展研究中心 数据来源： 盛美半导体官网， 广发证券发展研究中心 图 14： 2018年 全球半导体设备竞争格局 图 15： 2018年 全球 湿法清洗 设备竞争格局 数据来源： VLSI Research， 广发证券发展研究中心 数据来源： Gartner， 广发证券发展研究中心 图 16： 2018年全球 单片式 湿法清洗设备竞争格局 图 17： 2018年全球 其他 湿法清洗设备竞争格局 数据来源： Gartner， 广发证券发展研究中心 数据来源： Gartner， 广发证券发展研究中心 应用材料17%阿斯麦16%东京电子14%泛林半导体13%科天半导体5%其他35%45%25%14%13%1%1%1%S c r ee n S em i c on d uc torS ol u ti o nsT ok y o E l e c tr onS E M E SLa m Re s e arc hNM CS us s M i c r oTecO the r s40%25%19%16%S c r ee n S em i c on d uc torS ol u ti o nsT ok y o E l e c tr onS E M E SL a m Re s e a r c h62%28%4%2%4%S c r ee n S em i c on d uc torol u ti o nsTok y o E l e c tronNM CS u s s M i c r o TecO the r s识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 8 / 13 Table_PageText 行业专题研究 |半导体 表 3： 盛美半导体部分清洗设备 产品 产品型号 应用领域 /适用工艺 SAPS-Technology Cleaning： SAPS II Post CMP; Post Hard Mask Deposition; Interconnects and Barrier Metals; Post Contact/Via Etch; Pre Barrier Metal Deposition; Recycled Test Wafers SAPS-Technology Cleaning： SAPS V Post CMP; Post Hard Mask Deposition; Interconnects and Barrier Metals; Post Contact/Via Etch; Pre Barrier Metal Deposition; Recycled Test Wafers TEBO-Technology Cleaning For removing the smallest defects without damage even delicate 3D structures with very high aspect ratios Tahoe Cleaning System SPM photoresist stripping， Post etch cleans， Post IMP cleans， Post CMP cleans For advanced technology node SPM cleaning processes 数据来源： 盛美半导体 官网 ， 广发证券发展研究中心 表 4： 至纯科技部分清洗设备 产品 产品型号 应用领域 适用工艺 ULTRON B-Series 全自动槽式湿法设备 晶体管 , 连接体 , 图形化 , 先进内存 , 封装 去胶及去胶后清洗；氧化层 /氮化硅蚀刻；炉管及长膜前清洗；铜 /钛金属蚀刻； ULTRON S-Series 全自动旋转式单片式湿法设备 晶体管 , 连接体 , 图形化 , 先进内存 , 封装 去胶及去胶后清洗；炉管及长膜前清洗；氧化层 /氮化硅蚀刻；铜 /钛金属蚀刻；聚合物去除； 擦片清洗；化学机械研磨后清洗 数据来源： 至纯科技 官网 ， 广发证券发展研究中心 表 5： 芯源微部分清洗设备 产品 产品型号 应用领域 /适用工艺 KS-CF300/200-8SR 全自动 SCRUBBER 清洗机 晶片炉管前后清洗；化学气相沉积（ CVD）前后的清洗；物理气相沉积（ PVD）前后的清洗；化学机械抛光（ CMP）前后的清洗，前后段干法刻蚀后的清洗；特殊工艺要求晶圆背部及晶圆边缘的清洗； KS-S300-SR 单片清洗机 高端封装领域中的表面颗粒污染物去除； TSV 深孔内含氟聚合物去除； OLED 领域中基板来料清洗、成膜前清洗、硼磷清洗及蒸镀前基板清洗等 KS-M300 半自动机台 LED、高端封装、 MEMS、 OLED 等 数据来源： 芯源微 官网 ， 广发证券发展研究中心 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 9 / 13 Table_PageText 行业专题研究 |半导体 表 6： 北方华创部分清洗 设备产品 产品型号 应用领域 适用工艺 Saqua 系列 SC3000A 12 英寸单片清洗机 0.5 m-28nm 集成电路、先进封装、微机电系统 前道工艺：成膜前 /后清洗、栅极清洗、硅化物清洗、化学机械平坦化后清洗、标准RCA 清洗； 后道工艺：通孔刻蚀后的清洗、沟槽刻蚀后的清洗、衬垫去除后的清洗、钝化层清洗、背面清洗； 封装： TSV 刻蚀后清洗、 UBM/RDL 清洗、键合清洗； 微机电系统：腐蚀清洗 Saqua 系列 SC3000A 12 英寸堆叠式单片清洗机 90-28nm 集成电路 前道工艺：成膜前 /后清洗、栅极清洗、硅化物清洗、标准 RCA 清洗； 后道工艺：通孔刻蚀后的清洗、沟槽刻蚀后 清洗、衬垫去除后的清洗、钝化层清洗 Bpure 系列 石英舟 /管清洗机 集成电路、先进封装、光伏 石英舟 /管、石英板、点火炮、保温桶等零部件清洗 Bpure 系列 WE3000A、WE2000A 全自动槽式清洗机 集成电路、先进封装 先进封装领域： TSV 刻蚀后清洗、 UBM/RDL 清洗、键合清洗； 集成电路领域：膜前清洗、去胶清洗、氮化硅腐蚀、 RCA 清洗、外延前清洗 Bpure 系列 WE3000A、WE2000A 全自动槽式清洗机 集成电路、先进封装 先进封装领域： TSV 刻蚀后清洗、 UBM/RDL 清洗、键合清洗； 集成电路领域：膜前清洗、去胶清洗、氮化硅腐蚀、 RCA 清洗、外延前清洗 Bcube 系列 WE1200A 槽式黑硅制绒清洗机 光伏 多晶黑硅制绒 Bcube 系列 WC1000A 槽式清洗机 光伏 单晶制绒，表面清洗 D-Ark 系列 在线式湿法刻蚀设备 光伏 多晶刻蚀 Bcube 系列 WC3000A、WC2000A、 WC1000A 全自动槽式清洗机 微机电系统、半导体照明、功率半导体 预清洗、去胶清洗、 RCA 清洗、扩散前 /后清洗、外延前清洗等 Bcube 系列 WE3000A、WE2000A、 WE1000A 全自动湿法腐蚀设备 微机电系统、半导体照明、功率半导体 氧化膜腐蚀、硅材料腐蚀、金属腐蚀、 PSG 腐蚀等 Bcube 系列 WC2000M、WC1000M 手动槽式清洗机 微机电系统、半导体照明、功率半导体 预清洗、去胶清洗、 RCA 清洗、扩散前 /后清洗、外延前清洗等 Bcube 系列 WE2000M、WE1000M手动湿法腐蚀设备 微机电系统、半导体照明、功率半导体 氧化膜腐蚀、硅材料腐蚀、金属腐蚀、 PSG 腐蚀等 EGC 磨边后清洗机 TFT-LCD 生产过程中对磨边后的液晶面板进行清洗 湿法清洗工艺 数据来源： 北方华创官网 ， 广发证券发展研究中心 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 10 / 13 Table_PageText 行业专题研究 |半导体 表 7： 长江存储 2017、 2018、 2019年国产半导体设备企业中标数量与份额概览（数量单位为台） 2017 年 2018 年 2019 年 设备种类 数量 份额 设备种类 数量 份额 设备种类 数量 份额 薄膜沉积设备 98 薄膜沉积设备 37 薄膜沉积设备 212 ALCVD 22 100% ALCVD 15 100% ALCVD 67 100% CVD 39 100% CVD 15 100% CVD 98 100% PECVD 21 100% PECVD 3 100% PECVD 17 100% PVD 6 100% PVD 2 100% 沈阳拓荆 4 24% 其他沉积设备 2 100% 北方华创 2 100% PVD 12 100% 外延生长设备 8 100% 外延生长设备 2 100% 北方华创 1 8% 测试设备 52 测试设备 81 其他沉积设备 1 100% ATE 29 100% ATE 45 100% 外延生长设备 17 100% 分选机 1 100% 分选机 11 100% 测试设备 414 探针台 22 100% 探针台 25 100% ATE 229 100% 光刻设备 12 光刻设备 1 武汉精鸿电子 5 2% 光刻设备 12 100% 光刻设备 1 100% 分选机 26 100% 刻蚀设备 69 刻蚀设备 36 探针台 159 100% 硅刻蚀 15 100% 硅刻蚀 10 100% 光刻设备 10 介质刻蚀 34 100% 介质刻蚀 24 100% 光刻设备 10 100% 中微半导体 5 15% 中微半导体 11 46% 刻蚀设备 99 Mattson Technology 1 3% 其他刻蚀设备 2 100% 硅刻蚀 35 100% 其他刻蚀设备 20 100% 北方华创 6 17% 离子注入设备 9 离子注入设备 1 介质刻蚀 51 100% 离子注入设备 9 100% 离子注入设备 1 100% 中微半导体 13 25% 清洗设备 31 清洗设备 10 Mattson Technology 1 2% 清洗设备 31 100% 清洗设备 10 100% 其他刻蚀设备 12 100% 盛美半导体 3 10% 盛美半导体 5 50% 涂布 /显影 /去胶设备 22 北方华创 2 20% 离子注入设备 11 涂布 /显影 /去胶设备 22 100% 涂布 /显影 /去胶设备 2 离子注入设备 11 100% Mattson Technology 7 32% 涂布 /显影 /去胶设备 2 100% 清洗设备 41 研磨抛光设备 14 研磨抛光设备 2 清洗设备 41 100% 研磨抛光设备 14 100% 研磨抛光设备 2 100% 盛美半导体 6 15% 氧化 /扩散 /热处理设备 22 氧化 /扩散 /热处理设备 5 涂布 /显影 /去胶设备 33 氧化 /扩散 /热处理设备 22 100% 氧化 /扩散 /热处理设备 5 100% 涂布 /显影 /去胶设备 33 100% Mattson Technology 1 5% 北方华创 1 20% 研磨抛光设备 28 研磨抛光设备 28 100% 天津华海清科 5 18% 氧化 /扩散 /热处理设备 75 氧化 /扩散 /热处理设备 75 100% 北方华创 32 43% Mattson Technology 1 1% 数据来源：中国招标网，广发证券发展研究中心